漿紗是棉紡織廠整理車間的重要工序之一，合理的漿紗張力對(duì)織布、印染等后續(xù)工序影響巨大。隨著企業(yè)的發(fā)展及市場(chǎng)的變化，石家莊常山紡織集團(tuán)第五分公司根據(jù)自身的工藝要求，提出了對(duì)舊式的大雅漿紗機(jī)改造的要求。
1. 問(wèn)題的提出：漿紗機(jī)的張力大小直接影響產(chǎn)量。舊式漿紗機(jī)采用機(jī)械式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，張力調(diào)節(jié)范圍較窄。隨著設(shè)備的老化機(jī)械零件的磨損，張力逐漸下降。更換機(jī)械零件不便及費(fèi)用的居高不下促使企業(yè)下決心對(duì)其進(jìn)行改造。
2. 改造對(duì)象：漿紗機(jī)——大雅興業(yè)股份有限公司生產(chǎn)。
3. 改造思路：改造漿紗機(jī)織軸張力控制系統(tǒng)由變頻器控制，使其張力大小易于調(diào)節(jié)；改造控制系統(tǒng)，使其半自動(dòng)化，更易控制、方便監(jiān)視、減少維修量。
4. 改造方案：將漿紗機(jī)織軸張力控制系統(tǒng)由原來(lái)的機(jī)械張力控制改為由艾默生變頻器TD3300控制。
4.1. 拆除漿紗機(jī)織軸的機(jī)械傳動(dòng)裝置。
4.2. 將原漿紗機(jī)動(dòng)力電機(jī)（22KW）經(jīng)新增傳動(dòng)減速裝置直接拖動(dòng)漿紗機(jī)織軸。4.3. 新增一普通電機(jī)（11KW）取代原動(dòng)力電機(jī)拖動(dòng)原系統(tǒng)的其他部分（精軸、錫林、壓輥等）。
4.4. 保留漿紗機(jī)上的一次傳感器、配電箱按鈕等，拆除配電箱內(nèi)的常規(guī)控制器件包括中間繼電器、主接觸器、熔斷器等。
4.5. 新增TD3000-4T0150G、TD3300-4T0220G變頻器各一臺(tái)。
4.6. 新增觸摸屏一面。PLC EC20-2012BRA一臺(tái)。
4.7. 張力控制電機(jī)風(fēng)扇側(cè)安裝旋轉(zhuǎn)編碼器作為張力控制變頻器TD3300的速度反饋。
4.8. 按圖一圖二重新裝配配電盤。
5. 方案實(shí)施：
5.1. 用戶給出的大雅漿紗機(jī)設(shè)備及工藝參數(shù)：
車速（線速度）2~60米/分。一般正常車速38米/分。
張力2000~5000牛/米。
織軸空芯卷徑 116mm、220mm兩種。
織軸最大卷徑（滿軸）小于500mm。
主電機(jī) Y系列普通電機(jī) 4極 11KW。
織軸電機(jī) Y系列普通電機(jī) 4極 22KW。
5.2. 計(jì)算改造所需參數(shù)：
5.2.1. 計(jì)算張力電機(jī)到織軸的減速比：
減速比<=織軸空芯卷徑*3.14*電機(jī)額定轉(zhuǎn)速/最大車速（線速）=（0.116*3.14*1460）/60=8.87
5.2.2. 復(fù)核電機(jī)功率：
電機(jī)功率>=（最大張力*電機(jī)額定轉(zhuǎn)速*最大織軸半徑）/（傳動(dòng)比*9549）=（5000*1460*0.25）/（8.87*9549）=21.5KW
5.2.3. 確定參數(shù)：
經(jīng)計(jì)算減速比應(yīng)確定為8.8左右。
廠方在改造時(shí)受自身?xiàng)l件影響，決定將減速比提高到13.15。
最大車速=織軸空芯卷徑*3.14*電機(jī)額定轉(zhuǎn)速/減速比=（0.116*3.14*1460）/13.15=40.46
經(jīng)廠方確認(rèn)最大車速滿足工藝要求。隨確定減速比為13.15。
5.2.4. 速度編碼器選用600線旋轉(zhuǎn)編碼器，一并交廠方安裝。
（建議旋轉(zhuǎn)編碼器選用600線以上產(chǎn)品，太低影響系統(tǒng)性能；安裝時(shí)要小心不要對(duì)其實(shí)施太大的沖擊，以免損毀。）
5.3. 主變頻器參數(shù)設(shè)定：
5.3.1. 根據(jù)漿紗機(jī)實(shí)際情況張力控制系統(tǒng)的主機(jī)變頻器選擇無(wú)速度反饋開(kāi)環(huán)矢量控制方式的TD3000-T40110G變頻器。變頻器采用端子控制。
5.3.2. 主變頻器參數(shù)設(shè)定表：（未涉及的參數(shù)采用出廠設(shè)定）
參數(shù) 值 參數(shù) 值
F0.03 2 F5.01 12
F0.05 1 F5.02 13
F0.09 1.5
F1組參數(shù)按電機(jī)名牌并調(diào)諧。
5.4. 張力變頻器參數(shù)設(shè)定：
5.4.1. 張力變頻器（TD3300-4T0300G）采用開(kāi)環(huán)張力轉(zhuǎn)矩模式（F3.06=3），線速度采于主變頻器的運(yùn)行頻率輸出。控制方式同樣采用端子控制方式。
5.4.2. 張力變頻器參數(shù)表：（未涉及的參數(shù)采用出廠設(shè)定）
參數(shù) 參數(shù)值 參數(shù) 參數(shù)值
F0.02 1 F5.02 4
F0.04 10 F5.04 12
F0.05 1 F5.05 8
F0.10 6 F5.11 1
F0.11 6 F6.03 0.6
F1.00 13.15 F8.00 0
F1.01 電機(jī)銘牌 F8.02 屏設(shè)定
F1.02 380 F8.03 4500
F1.03 電機(jī)銘牌 F8.04 4
F1.04 50 F8.07 17
F1.05 電機(jī)銘牌（1420） F8.08 1
F1.06 1 F8.09 800
F1.08 1 F8.10 110
F2.00 2 F8.12 屏設(shè)定
F2.09 0 FA.02 7
F2.10 0.01 FB.00 600
F2.11 50 FB.01 1
F2.12 4 FC.00 1
F2.26 1 FC.03 73
F2.27 10 FC.04 10
F2.28 1.5 FC.05 3
F3.06 3 FC.11 200
F3.12 5 其它參數(shù)默認(rèn)值
6. 觸摸屏組態(tài)
觸摸屏選用HITECH PWS6600-S屏。為了提高系統(tǒng)的時(shí)效性能，PLC與其交換數(shù)據(jù)的地址盡量選擇一組連續(xù)的PLC地址。
7. PLC編程：
7.1. PLC是整個(gè)控制系統(tǒng)的中樞，由于漿紗機(jī)無(wú)現(xiàn)場(chǎng)模擬量輸入輸出故選用一臺(tái)主機(jī)即可。本案選EC20-3232BRA。其主要任務(wù)為控制兩臺(tái)變頻器的動(dòng)作并通過(guò)RS485通訊端口與變頻器交換數(shù)據(jù)（考慮到通訊的延遲及準(zhǔn)確性，開(kāi)關(guān)量不采用通訊方式。數(shù)據(jù)交換采用周期讀取模式并控制在1秒內(nèi)）。
7.2. 根據(jù)用戶要求確定控制的開(kāi)關(guān)量如下：
主變頻器運(yùn)行停止動(dòng)作（按鈕控制）
主變頻器升降速動(dòng)作（按鈕控制）
張力變頻運(yùn)行停止動(dòng)作（保持型按鈕控制）
張力變頻張力使能（為檢修特設(shè)）
張力變頻卷徑復(fù)位（按鈕控制）
確定打印輸出
7.3. 根據(jù)用戶要求確定的通訊數(shù)據(jù)量如下：
根據(jù)光電開(kāi)關(guān)計(jì)算的車速（現(xiàn)速度）
計(jì)算總長(zhǎng)
計(jì)算匹長(zhǎng)
計(jì)算匹數(shù)
讀取張力變頻器張力值
讀取張力變頻器計(jì)算的卷徑值
改變張力變頻器張力設(shè)定
改變張力變頻器初始卷徑
長(zhǎng)度、匹數(shù)清零
確定系統(tǒng)所處的狀態(tài)
7.4. 編程：
7.4.1. 大雅漿紗車車頭裝有一個(gè)測(cè)量行車長(zhǎng)度的光電開(kāi)關(guān)。經(jīng)檢測(cè)其輸出脈沖為10公分一個(gè)脈沖。對(duì)于測(cè)量匹長(zhǎng)完全滿足工藝要求，但用于測(cè)量車速其刷新速度必然很慢。因此增加一個(gè)外部中斷檢測(cè)兩個(gè)脈沖的間隔時(shí)間，換算出行車速度。
X2輸入上升沿中斷（中斷號(hào)=2）程序：
7.4.2. 累計(jì)紗總長(zhǎng)、匹長(zhǎng)、匹數(shù)并打印。連續(xù)打印清除匹數(shù)：
7.4.3. 總長(zhǎng)數(shù)值有可能超出一個(gè)寄存器的計(jì)數(shù)范圍因此采用雙字顯示。
7.4.4. 與變頻器TD3300通訊，讀取張力、卷徑數(shù)值：
7.4.5. 設(shè)定張力并寫入然后回讀：
7.4.6. 設(shè)定卷徑：
8. 系統(tǒng)調(diào)試：（只介紹張力變頻器TD3300-4T0220G的調(diào)試過(guò)程）
8.1. 為保證參數(shù)的準(zhǔn)確性，將變頻器參數(shù)初始化，恢復(fù)出廠設(shè)置。
8.2. 控制方式選擇 F0.02 =1（閉環(huán)矢量控制）
8.3. 檢查編碼器是否正常。FB.00=600
按運(yùn)行鍵，查看運(yùn)行是否正常。如果變頻器只在2HZ左右工作或啟動(dòng)過(guò)流，顯示電流很大。則可能是編碼器接線錯(cuò)誤、每轉(zhuǎn)脈沖錯(cuò)誤、編碼器的方向反等原因；如果是低速運(yùn)行正常，高速過(guò)流則可能是編碼器的聯(lián)軸器松動(dòng)高速打滑的原因。
8.4. 設(shè)定機(jī)械傳動(dòng)比：F1.00=13.15（一定要準(zhǔn)確）。
8.5. 電機(jī)調(diào)諧：按照電機(jī)名牌設(shè)定電機(jī)參數(shù)。
電機(jī)調(diào)諧時(shí)必須斷開(kāi)電機(jī)與負(fù)載的連接。調(diào)諧過(guò)程是自動(dòng)完成的，如果調(diào)諧時(shí)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不能轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，說(shuō)明電機(jī)參數(shù)嚴(yán)重不符或電機(jī)有故障。重新輸入電機(jī)參數(shù)或更換電機(jī)。
8.6. 電機(jī)方向確認(rèn)：一般定義為FWD控制時(shí)電機(jī)的運(yùn)行方向?yàn)閷?shí)際需要的方向。
8.7. 慣量調(diào)諧：將電機(jī)與負(fù)載（減速系統(tǒng)）斷開(kāi)（空載）調(diào)諧。
首先用默認(rèn)參數(shù)調(diào)諧。完畢后將加減速時(shí)間1設(shè)為20秒，慣量自學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)矩設(shè)定1設(shè)定為10%，慣量自學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)矩2設(shè)定為20%，再進(jìn)行調(diào)諧。完畢后，參數(shù)自動(dòng)保存在FC.09——FC.12中。記錄FC.09——FC.12的參數(shù)值，然后將FC.09——FC.12參數(shù)清零，待初調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定后再輸入。
8.8. 確認(rèn)輸入線速度信號(hào)的準(zhǔn)確性：
確認(rèn)線速度模擬量輸入的信號(hào)大小、極性和范圍。可以通過(guò)切換變頻器的顯示內(nèi)容來(lái)顯示AI口的信號(hào)大小和穩(wěn)定情況。必要時(shí)調(diào)整主變頻的輸出口增益。
線速度輸入信號(hào)，其慮波時(shí)間為0.6秒，
8.9. 參數(shù)設(shè)定：按參數(shù)表輸入?yún)?shù)。確認(rèn)無(wú)誤后聯(lián)機(jī)試車。
9. 試車：
9.1. 不掛紗測(cè)試整車按鈕動(dòng)作是否正常，并排除故障。
9.2. 通過(guò)觸摸屏輸入初始卷徑、設(shè)定張力；查看觸摸屏顯示數(shù)值是否與變頻器顯示的數(shù)據(jù)一致。
9.3. 上紗。設(shè)定張力值為1000；啟動(dòng)主變頻低速運(yùn)行；上軸；手動(dòng)將紗線繞軸一周并繃緊紗線；啟動(dòng)張力變頻。
9.4. 查看張力是否合適。
9.5. 停車。修改設(shè)定張力。
9.6. 重復(fù)3至5步。直到滿足工藝要求（注意：修改張力一定要停車）。
9.7. 輸入?yún)?shù)FC.11材料慣量補(bǔ)償系數(shù):
用來(lái)補(bǔ)償系統(tǒng)加減速過(guò)程中克服材料轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所需的額外轉(zhuǎn)矩，設(shè)定參數(shù)應(yīng)為材料密度與卷軸長(zhǎng)度的乘積，材料密度的單位為千克/米，卷軸長(zhǎng)度單位為米。實(shí)際操作時(shí)輸入計(jì)算值的1/3，并根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況調(diào)整。本系統(tǒng)輸入FC.11=200.
注意：此參數(shù)輸入后有可能導(dǎo)致卷軸反轉(zhuǎn)，手動(dòng)調(diào)整此參數(shù)可避免反轉(zhuǎn)。
10. 調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題：
10.1. 慣量調(diào)諧電機(jī)不轉(zhuǎn)：慣量自學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)矩設(shè)定1與慣量自學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)矩設(shè)定2數(shù)值偏小，適當(dāng)加大即可。
10.2. 系統(tǒng)低速時(shí)抖動(dòng)：漿紗機(jī)開(kāi)車過(guò)程中在操作工整理紗線、換軸時(shí)不準(zhǔn)停車，而是運(yùn)行在一個(gè)特定的爬行速度。此速度主變頻運(yùn)行在2Hz以下。此時(shí)張力變頻器工作在開(kāi)環(huán)張力轉(zhuǎn)矩模式不滿足張力變頻器工作條件。由于速度很低紗線行走長(zhǎng)度有限，經(jīng)用戶確認(rèn)不影響整體工藝要求。
10.3. 換軸時(shí)加張力繃斷紗線：此故障為操作工操作不當(dāng)引起。換軸沒(méi)有按規(guī)定按下卷徑復(fù)位按鈕。
