1.引言
彈力絲機是經高速紡絲生產出的預取向絲(POY絲) 的后加工設備，通過對POY絲進行加熱、假捻、牽伸、上油等工藝加工，制成性能穩(wěn)定、具備服用性能的彈力絲(DTY絲)并卷裝成滿足工藝要求的紗錠，供后續(xù)的織造加工用。
傳統彈力絲機采用直流電機調速系統，存在電機維護工作量大、機械齒輪傳動結構復雜、改變工藝必須停機變換工藝齒輪等缺點，因此逐漸為新型的變頻調速系統所取代。采用變頻器調速系統的彈力絲機通過多臺變頻器帶動各軸獨立傳動，不僅割除了工藝齒輪，簡化了傳動系統結構，而且減少了加工及裝配工作量，提高了系統可靠性；同時，滿足了降低制造成本，節(jié)約能源消耗，適應用戶市場小批量、多品種的工藝變化的要求。
高速彈力絲機的傳動系統包括4檔牽伸羅拉(上喂入輥、中喂入輥、下 喂入輥、卷繞輥)以及假捻器龍帶輥、摩擦輥和橫動輥，要求各傳動部分同步運行、比例可調，同時保證運轉過程中絲線的張力恒定，即變頻器帶動的各電機轉速穩(wěn)定，穩(wěn)態(tài)調速精度小于0.1%，因此一般采用兩種變頻調速控制方案：異步電機閉環(huán)矢量控制和同步電機開環(huán)控制。采用同步電機方案時，系統控制比較簡單，但同步電機的成本較異步電機高很多；采用異步電機閉環(huán)矢量控制，因為需要引入速度反饋，系統相對復雜，但成本較低。此外，高速彈力絲機的溫度控制部分一般采用溫度采集、經PLC進行PID運算、通過脈寬調制(PWM)輸出可控硅控制加熱器的方式實現。
2.控制系統方案
高速彈力絲機的控制系統采用Micro PLC為控制核心，在CPU模塊上配置Modbus通訊擴展卡(TSXSCP114，作為主站)，采用ATV58F或ATV58(配VW3A58202編碼器反饋擴展卡)系列變頻器(內置Modbus接口，作為從站)，通過Modbus總線通訊控制方式實現傳動系統的控制；溫度控制部分，采用帶Modbus總線接口的專用溫度采集卡(作為從站)，通過同樣的Modbus總線將溫度信號采集入Micro PLC，經與設定溫度比較的PID運算后，通過開關量輸出口輸出；同時配置Magelis XBT-G 10.4”黑白觸摸屏實現線速度、牽伸倍數及各點溫度等工藝參數的設定以及整個系統的監(jiān)控。由于系統程序量較大，在Micro PLC的CPU模塊上，同時配置了32K內存擴展卡(TSXMFP032P)。
3.控制系統簡介
ATV58/58F變頻器采用帶速度傳感器反饋的閉環(huán)磁通矢量控制方式時，靜態(tài)調速精度為0.02%，完全滿足高速彈力絲機的調速要求。 此外，ATV58F變頻器內置了增量編碼器接口，編碼器電源電壓為+5V；采用ATV58變頻器需要配置VW3A58202編碼器反饋擴展卡，編碼器電壓電壓為+24V。
對ATV58/58F變頻器內置了Modbus接口(即操作面板接口)，可以通過通訊控制方式進行控制，控制精度為1轉(相當于0.015Hz)。對變頻器采用通訊方式控制，不僅可以有效避免傳統模擬量信號控制所帶來的共模干擾和模/數轉換精度誤差等問題，提高數據傳輸的可靠性和精度；同時可以最大地簡化接線方式，并實現信息的雙向交換。
ATV58/58F變頻器內置的Modbus接口物理層為RS485，采用Modbus RTU方式 (8個數據位、1個停止位、無校驗位)，波特率必須為19.2Kbit/s，連接介質可采用屏蔽雙絞線，傳輸距離可達1000 米，物理層限制單總線上連接變頻器最多為18臺。該接口(SUB-D9)RS485管腳定義及匹配終端如下圖。
使用ATV58/58F變頻器內置Modbus接口時需要通過操作面板預先予以如下設置：
控制菜單 (CTL: 4-CONTROL)
面板控制 (LCC: Keypad Comm.) – No (取消面板操作)
變頻器地址 (Add: DriveAddress) －－ 1,2,…, 31 (Modbus從站地址)
Micro plc編程軟件PL7 Pro提供豐富的庫函數(Library Funtion)，如PID、PWM調節(jié)指令等，為系統編程提供了最大的便利。
