帶機是紡織織帶成品分卷設備，需要使用到收放卷控制。本文基于遞恩電氣變頻器在盤帶機上的應用案例，論述盤帶機自動化系統(tǒng)設計調試過程以及遇到的問題分析。

    關鍵詞：紡織 盤帶機 遞恩電氣 變頻器

    1 引言

    中國作為世界紡織大國，棉紗、棉布、呢絨、絲織品、化纖、服裝等產量均居世界第一位,服裝出口也多年來始終保持著世界第一位。紡織產業(yè)在中國占有舉足輕重的地位。紡織織帶是指以各種紗線為原料制成狹幅狀織物或管狀織物，其品種繁多，廣泛用于服飾、工業(yè)、農業(yè)、軍需、交通運輸?shù)雀鳟a業(yè)部門。歐美等發(fā)達國家的織帶行業(yè)起步較早，已完全進入成熟期，由于生產成本高等因素將織帶行業(yè)轉到發(fā)展中國家生產。目前中國是世界上最大的織帶生產企業(yè)，但是近年由于印度、越南等地擁有的勞動成本優(yōu)勢正在成為中國紡織業(yè)的競爭對手，通過提高以自動化為核心的技術競爭力才能保持世界第一的產業(yè)優(yōu)勢。

    2 盤帶機自動化系統(tǒng)設計

    2.1盤帶機工藝

    （1）工藝原理：紡織織帶盤帶機設備工藝目的是把大卷的帶材卷成長度一定的小卷。系統(tǒng)結構以及收卷結構如圖1所示   

    （2）工藝指標設計：帶材上的張力要恒定，從而保證卷曲材料的內外卷曲張力恒定。每一個工序從空芯安裝到機器上到滿卷停車成品下線，需要卷曲長度為15m的時間不大于12s，卷曲長度為30m的時間不大于15s，包括變頻器啟動停止時間以及機械動作時間（從上空卷到滿卷產品完成）。經過測量，機械動作時間會占用6s左右，所以當卷曲長度15m時變頻器從啟動到停止的時間不能大于6s，卷曲長度為30m時變頻器從啟動到停止的時間不能大于9s。由于用戶要求停止后定長切割，在牽引輪上安裝有編碼器用來測量長度，所以系統(tǒng)要精確停止。

 2.2收卷系統(tǒng)分析

    收卷采用泡沫卷心，并且是通過夾板與卷心之間的摩擦力來進行收卷，所以要求張力比較小。當張力較大時，容易讓泡沫卷心變形，甚至粉碎。按照以圖2加減速時間相等收卷速度設計，則有：L=1/2*T*V，（L為長度，T為時間，V為線速度）；經計算：當長度15m，變頻器工作時間為6s時，帶材最高速度300m/min；當長度30m，變頻器工作時間為9s時，帶材最快速度400m/min
    π*D*n=V，其中D為直徑，n為轉速，V為線速度；如果按照最小工藝卷徑D=38mm計算，當線速度為300m/min時，變頻器運行的頻率為84hz（2515rpm）；當線速度為400m/min時，變頻器運行的頻率為112hz（3352rpm）。

    2.3自動化系統(tǒng)結構

    （1）方案的確定：此系統(tǒng)要求張力小響應快。根據公式F=m*a，F(xiàn)為張力，m為質量，a為加速度，如果要求張力小，則要求F小；當F小時，要求a就小；如果要求響應快，則要求a大；當a大時，要求F就大。所以最終決定采用加張力擺桿，收卷工作在張力閉環(huán)狀態(tài)下。測量后擺桿的幅度為1VDC-8VDC。結構圖如圖3所示。變頻器接線如圖4所示。   

    （2）速度曲線設計：為了滿足加減速時間，同時希望最高速度保持在一定范圍內，所以最終決定將速度運行曲線做適當修改，除了加速過程和減速過程，還增加一個穩(wěn)速過程，速度圖形如圖5所示。

    如果按照以上曲線運行，當長度30m，變頻器工作時間為9s時，將加速時間，穩(wěn)速時間以及減速時間都設定為3s，則理論上帶材最快速度只需要300m/min，最高線速度有所降低。

    2.3張力控制系統(tǒng)

    （1）放卷：采用恒線速度運行方式，當前線速度由PLC通過通訊方式給定；放卷電機安裝有編碼器，卷徑通過厚度積分法來實現(xiàn)，需要設置材料的厚度；由于此系統(tǒng)配置HMI，材料厚度由客戶自行設定。電機運轉速度由當前線速度和當前卷徑來計算。

    （2）收卷：擺桿信號接入到收卷變頻器。為了實現(xiàn)恒張力控制，就必須保證收卷跟隨上放卷的線速度，即保證在整個運轉過程中使擺桿穩(wěn)定在某個位置。這就決定了需要收卷電機速度響應而且在控制上能夠實現(xiàn)擺桿的快速穩(wěn)定，特別是在加速過程和減速過程。為了提高電機的速度響應，電機尾部增加編碼器，讓變頻器工作在閉環(huán)控制模式下；為了實現(xiàn)擺桿的快速穩(wěn)定，使用了變頻器內部的卷徑計算模塊和擺桿PID模塊，卷徑計算通過厚度積分法來計算。

    3 系統(tǒng)調試

    3.1放卷變頻器

    由于放卷電機安裝有編碼器，所以讓變頻器工作在閉環(huán)模式下。PLC實現(xiàn)卷徑計算，設置材料的實際厚度以及線速度來源以及機械齒輪比。線速度通過通訊由PLC給定。

    3.2收卷變頻器

    由于放卷電機安裝有編碼器，所以讓變頻器工作在閉環(huán)模式下。PLC實現(xiàn)卷徑計算模塊并設置材料的實際厚度線速度來源以及機械齒輪比。線速度通過通訊由PLC給定。

    --以及擺桿PID模塊。設置目標值以及反饋來源，擺桿的反饋電壓范圍為1VDC-8VDC。根據運行情況設置適當?shù)腜，I，D值以及PID限制。根據調試情況，為了滿足快速響應性，P值需要適當設置大點，I值設置偏小；為了防止出現(xiàn)過沖現(xiàn)象，PID限制相對設置小。