Lenze粗纱机应用解决方案

作为典型的OEM行业，纺织机械行业涉及到了较多的工艺流程，包含诸多的工艺段。整体而言，大部分机械都是由PLC实施控制功能，并涉及到大量的传动产品。从电气控制分为PLC、触摸屏（HMI）、低压变频器、伺服和低压电器等。从工艺上又分为棉纺机械、织造准备机械、织造机械、针织机械、染整机械、化纤机械、非织造布机械等不同类型机械。而棉纺机械又分为如下图的工艺流程，而粗纱机作为纺纱工艺的重要组成部分，有着举足轻重的作用。

粗砂机工艺流程：

组成：喂入、牵伸、加捻、卷绕

流程：棉条自条筒12中抽出 —— 导条辊10 —— 输出罗拉9 —— 翼锭拉伸装置4 —— 粗纱筒子2 （如下图所示）

粗砂机传动轴功能：

翼锭拉伸装置（简称锭翼）：用于加捻

——锭翼回转，压掌叶在压掌杆的离心力和粗纱张力作用下压向纱管表面，使粗纱卷绕紧密。

——改变粗纱在压掌曲臂上的包绕圈数，可调节粗纱张力。

粗纱筒子（简称铜管）：用于绕纱

输出罗拉（简称罗拉）：用于棉纱拉细拉长

下龙筋上升和下降（简称龙筋）：用于纱锭的上下成型。

传动控制系统：

如下图所示，四个同步传动控制系统都由各自的电机进行驱动。分别为：锭翼（U1）、筒管（U2）、罗拉（U3）、下龙筋升降（U4）。

锭翼电机由8400 HighLine变频器驱动，锭翼电机安装了速度编码器，构成了速度上的闭环，同时编码器上的脉冲信号分给筒管8400TopLine伺服控制器，作为速度给定的指令。通过筒管驱动器，利用8400TopLine伺服控制器特有的Axis bus 端子通过CANopen同步通讯功能，把驱动器从编码器采集的速度信号传送给罗拉（U3）和龙筋（U4）升降伺服控制器，完成分部速度同步功能。

在纺纱过程中，系统要求四个分部的电机同步运行，使纱的张力保持稳定，并根据纱的卷绕直径的变化，调整各电机的速度以及相互间的速比关系，使整个传动系统动作协调，这就要求必须建立一套适合多电机之间进行数据传递的数据通信系统，对各分部的动作进行实时的检测和控制，以完成上位主机与各电机之间、各电机相互之间的数据交换，其通信系统要求具有可靠性高、适应性好、扩展能力强和连接简单等特性。

系统相关的Lenze伦茨产品简介：

四电机分部传动粗纱机的控制系统由触摸屏、PLC、8400 HighLine变频器、8400 TopLine伺服控制器和其他辅助器件组成。

8400 HighLine变频器及8400 TopLine伺服控制器作为四电机分部传动粗纱机的驱动部件。由于在电机尾端安装了高精度的角度传输装置旋转变压器，8400 HighLine变频器和TopLine伺服控制器可利用旋转变压器反馈元件建立速度和位置反馈，使8400和电机之间构成精确的伺服系统。利用伺服控制器内部丰富的功能模块库，可灵活地配置控制功能与输入、输出信号。

PLC接收触摸屏和CANopen网上各8400驱动器的数据信息，进行分析、处理，按照预定的数学模型和运行规则，向各8400驱动器发送控制指令，使整个系统正常协调地运转。同时U2、U3、U4之间利用Axis bus端口，采用总线型的网络拓扑结构，使3台驱动器构成了第二个数据通讯网，传输数据。采用CANopen同步的方式在伺服控制器之间建立连接，进行数据传输，这是Lenze新型伺服控制器一个较独特的特性。它将上一级伺服控制器的速度或相位信号转换为CANopen的数字信号，经Axis bus端口，传入下一级伺服控制器的Axis bus端口，并重新转换和标准化为速度或相位的给定值，经一定的运算处理，作为该级伺服电机的驱动与控制信号。Axis bus端口的信号传输是纯粹的数字信号传输，没有偏置和增益误差，传输非常精确。抗干扰能力很强，可靠性很高，传输速度快。采用该方式进行伺服控制器之间的数据传输，能很方便的实现各伺服电机之间的同步控制。

解决方案技术关键点：

1、双总线结构：Axis bus与CANopen总线并存，可以CANopen减轻总线的负担，使整个系统配置更加灵活、运行更加可靠

2、断电同步停车：即在设备意外断电情况下，外部提供一个短时间的24伏电源，锭翼、筒管、罗拉、龙筋升降电机同步停车，断电停车后，棉纱不会出现断纱和细结，上电后能继续纺纱

3、四电机的电子齿轮比设定：在驱动内部提供了自由变量参数，可以由PLC进行自由设定，适时修改

4、8400HighLine变频器功能全面：8400HighLine变频器具有伺服控制方式，使电机在运行过程中，速度波动小，控制精度高

发展趋势：

在纺织机械上用到了大量自动化产品，自动化产品分为触摸屏、PLC、和大量的传动产品，而传动产品又分为低压变频器和伺服。低压变频器几乎应用在纺织机械的各个工序之中，包括开清棉机、梳棉机、条卷机、精梳机、并条机以及粗纱机、细纱机和络筒机等。对于织造机械则有浆纱机、整经机等。另外针织机、无纺布、化纤机械、印染机械上也大量使用了低压变频器。而伺服产品在纺织行业中主要用于张力控制，在纺机中的精梳机、粗纱机、细纱机、并条机、捻线机，织机中的无梭织机和印染设备上的应用量最大。纺机中的精梳机、粗纱机、并条机、捻线机都已开始采用伺服产品来控制张力。在此案例中，不仅用到了Lenze伦茨新型8400 TopLine伺服控制器，在纺织机械高端机型中抢占了一席之地，同时也应用到了8400HighLine变频器，为其在纺织行业低端设备的广泛应用打下了坚实的基础。

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