我國(guó)是世界上zui大的紡織品服裝生產(chǎn)國(guó)。2000年我國(guó)的紡織纖維加工總量達(dá)到了1210萬(wàn)噸，紡紗、織造和服裝的產(chǎn)量均位居世界*位。2003年，紡織品服裝出口創(chuàng)匯超過(guò)800億美元，約占我國(guó)總出口創(chuàng)匯的20%。2003年我國(guó)的紡織機(jī)械進(jìn)口和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)雙雙超過(guò)40億美元。但是，受我國(guó)印染技術(shù)水平的制約，目前所生產(chǎn)的面料尚不能滿(mǎn)足出口服裝的要求，致使每年面料進(jìn)口都在50億美元左右。因此提高印染行業(yè)的技術(shù)水平，仍有巨大的發(fā)展空間。傳統(tǒng)的紡織印染工業(yè)是勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，裝備的自動(dòng)化程度不高。所用傳動(dòng)大多數(shù)為不調(diào)速，需要調(diào)速的場(chǎng)合多數(shù)使用直流電機(jī)，如整經(jīng)機(jī)、漿紗機(jī)和眾多的印染設(shè)備。交流調(diào)速用的不多，主要有力矩電機(jī)交流調(diào)壓調(diào)速、滑差電機(jī)調(diào)速、晶閘管串級(jí)調(diào)速、晶閘管交-直-交變頻調(diào)速等。印染設(shè)備借助力矩電機(jī)的軟機(jī)械特性，保證整個(gè)機(jī)臺(tái)線(xiàn)速度一致下有一個(gè)適中的布張力; 紡織廠(chǎng)的前紡則利用力矩電機(jī)調(diào)壓調(diào)速實(shí)現(xiàn)棉卷的自調(diào)勻整; 晶閘管控制的電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)（又稱(chēng)滑差電機(jī)和電磁轉(zhuǎn)差離合器）用于梳棉機(jī)調(diào)速;晶閘管串級(jí)調(diào)速主要用在紡織廠(chǎng)的通風(fēng)機(jī)上，達(dá)到節(jié)能的目的;晶閘管交-直-交變頻調(diào)速，用在化纖工業(yè)的長(zhǎng)絲紡絲機(jī)上。

變頻器在紡織工業(yè)的應(yīng)用概況

紡織工業(yè)是交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)較早推廣應(yīng)用的一個(gè)領(lǐng)域。早在70年代化纖長(zhǎng)絲紡絲機(jī)已經(jīng)廣泛采用晶閘管靜止變頻裝置驅(qū)動(dòng)眾多的同步電機(jī)，以解決高速和多電機(jī)同步問(wèn)題。進(jìn)入80年代以后，由于交流調(diào)速技術(shù)的成熟和新型高性能變頻器的問(wèn)世，紡織工業(yè)采用交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)全面展開(kāi)。這是因?yàn)榧徔?、印染、化纖設(shè)備多為單方向、不可逆運(yùn)行的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，單臺(tái)功率在幾十kW以下，特別適合當(dāng)時(shí)技術(shù)水平下的通用型交流變頻調(diào)速裝置的推廣應(yīng)用。我國(guó)的紡織工業(yè)裝備經(jīng)過(guò)十多年的引進(jìn)技術(shù)、消化吸收、合資辦廠(chǎng)和自主開(kāi)發(fā)，取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，設(shè)備的機(jī)電一體化水平、自動(dòng)化水平有了較大提高。不僅設(shè)備制造企業(yè)，而且更多的紡織企業(yè)認(rèn)識(shí)到機(jī)電一體化紡織機(jī)械的*性。八五期間主要在印染設(shè)備上推廣應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)和PLC技術(shù)，九五期間推廣應(yīng)用到整個(gè)紡織工業(yè)?，F(xiàn)在可以說(shuō)變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)在紡織工業(yè)得到了普及。

各類(lèi)紡織機(jī)械其主傳動(dòng)幾乎毫無(wú)例外的應(yīng)用了交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)，包括單機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)和多單元機(jī)同步變頻調(diào)速系統(tǒng)。從變頻器的種類(lèi)講，包括從通用型變頻器到高性能交流伺服控制器等*。

（1） 通用V/F控制變頻器異步電機(jī)調(diào)速。90年代初開(kāi)始在我國(guó)的印染工業(yè)推廣應(yīng)用，典型的例子是印染前處理設(shè)備如退煮漂聯(lián)合機(jī)、布夾絲光機(jī)、直輥絲光機(jī)、皂洗機(jī)等;后整理設(shè)備如熱風(fēng)拉幅機(jī)、熱定型機(jī)等; 平網(wǎng)印花機(jī)的刮印單元等，由直流傳動(dòng)改造為交流傳動(dòng)，用交流變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)多電機(jī)同步調(diào)速。其特點(diǎn)是使用大功率雙極性晶體管逆變技術(shù)、速度開(kāi)環(huán)、控制簡(jiǎn)單、可靠性高、使用簡(jiǎn)便;靜態(tài)調(diào)速精度要求較低, 一般為2%～5%; 調(diào)速范圍不大, 一般為（10～20）:1; 功率不高，在幾十kW以下; 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大，取代直流電機(jī)時(shí)一般功率要放大一級(jí)。

（2） 風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)變頻器異步電機(jī)變頻調(diào)速。與通用V/F控制變頻器同步在我國(guó)的紡織工業(yè)中推廣應(yīng)用，典型的應(yīng)用例子是紡織廠(chǎng)的空調(diào)通風(fēng)與印染廠(chǎng)的熱風(fēng)機(jī)。其特點(diǎn)為價(jià)格低、節(jié)能顯著、調(diào)速范圍小。

（3） 無(wú)速度傳感器異步電機(jī)矢量控制變頻調(diào)速。90年代后期開(kāi)始取代普通的V/F控制變頻器，成為變頻器的主流在紡織工業(yè)中推廣應(yīng)用。其特點(diǎn)是使用IGBT作為逆變主開(kāi)關(guān)元件、控制簡(jiǎn)單、可靠性高、使用較簡(jiǎn)便;可達(dá)到的調(diào)速精度較高，靜態(tài)調(diào)速精度可達(dá)（0.5～1）%;調(diào)速范圍可達(dá)（20～50）:1;動(dòng)態(tài)性能較好，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大;如果使用變頻電機(jī)，取代直流電機(jī)時(shí)，功率不必放大一級(jí)。

（4） 帶速度反饋的異步電機(jī)矢量控制變頻調(diào)速。其特點(diǎn)是控制電路較復(fù)雜、價(jià)格也較高，然而其調(diào)速性能好，主要特點(diǎn)有:可以從零轉(zhuǎn)速起進(jìn)行速度控制, 調(diào)速范圍可達(dá)100:1以上;可對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制;動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快.主要用于對(duì)調(diào)速性能要求高的各種紡織機(jī)械，如POY和FDY直接紡絲設(shè)備，粘膠短纖紡絲生產(chǎn)設(shè)備以及定型機(jī)、予縮機(jī)、磨毛機(jī)、圓網(wǎng)印花機(jī)、平網(wǎng)印花機(jī)、大卷裝卷軋染機(jī)等。

（5）交流伺服控制用變頻器。帶有光電編碼器（Encode）或者旋轉(zhuǎn)變壓器（Resolvor），驅(qū)??度或者位置控制。其特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)性能好，但價(jià)格高。借助交流伺服，在平網(wǎng)印花機(jī)和圓網(wǎng)印花機(jī)的傳動(dòng)中提高對(duì)花精度;在漿紗機(jī)的分部傳動(dòng)中提高張力的均勻性。

印染設(shè)備交流變頻多電機(jī)同步調(diào)速

在印染設(shè)備中, 為了對(duì)織物進(jìn)行連續(xù)加工, 通常把眾多的加工單元組合成聯(lián)合機(jī)，各加工單元分別由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。工藝要求加工中保持各單元之間張力恒定或者線(xiàn)速度成適當(dāng)關(guān)系。這就要求各單元電動(dòng)機(jī)之間有一種調(diào)節(jié)機(jī)制，使得各單元之間速度發(fā)生不協(xié)調(diào)時(shí), 能及時(shí)調(diào)節(jié)自身的速度，自動(dòng)保持與相鄰單元一致，這種調(diào)速方式稱(chēng)為多電機(jī)同步調(diào)速。印染設(shè)備采用多電機(jī)同步調(diào)速方式者非常之多。

印染設(shè)備多為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，生產(chǎn)工藝要求調(diào)速，但對(duì)速度的精度要求不高。傳統(tǒng)的印染設(shè)備采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，單元之間采用擺式或者輥式松緊架檢測(cè)張力，通過(guò)差動(dòng)變壓器、旋轉(zhuǎn)變壓器、自整角機(jī)、電位器或者可變電阻將松緊架的位置信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)節(jié)用的電信號(hào)，借助電子裝置調(diào)節(jié)電機(jī)速度。圖1示出一個(gè)三單元（電機(jī)）同步調(diào)速簡(jiǎn)圖，采用的是三輥式松緊架。

由于直流電機(jī)多故障、短壽命、價(jià)格高、低速同步性能差，從90年代初開(kāi)始了用交流變頻傳動(dòng)取代直流傳動(dòng)的技術(shù)改造。鑒于對(duì)動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)速度精度要求不高，使用通用V/F控制變頻器就能勝任，改造的技術(shù)難度不高。變頻器需要有兩個(gè)輸入端:一個(gè)主頻率給定用于調(diào)速;一個(gè)輔助頻率給定用于調(diào)同步。主頻率給定來(lái)自于系統(tǒng)速度給定;輔助頻率給定來(lái)自本單元松緊架信號(hào)（主令例外），兩個(gè)頻率給定在變頻器內(nèi)部相加。早期的變頻器只有一個(gè)頻率給定，改造時(shí)需要制作一塊同步板，以完成同步必須的加法功能。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，印染設(shè)備交流變頻多電機(jī)同步調(diào)速技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)步，主要表現(xiàn)在:

（1） 的變頻器裝備有RS-485接口或者現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接口，因而主頻率給定可以通過(guò)串行通訊，用廣播的方式傳送到所有的變頻器，減少了現(xiàn)場(chǎng)的接線(xiàn)。另外數(shù)字頻率給定取代模擬量頻率給定, 避免了模擬量易受干擾的缺點(diǎn)。

（2） 無(wú)速度傳感器矢量控制變頻器成了通用變頻器的主流。其特點(diǎn)是:動(dòng)態(tài)性能好、低速轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)矩可以控制與觀測(cè)。從而有了兩種工作模式:速度工作模式和轉(zhuǎn)矩工作模式，速度模式的給定是速度，轉(zhuǎn)矩模式的給定是轉(zhuǎn)矩。在卷繞驅(qū)動(dòng)中使用轉(zhuǎn)矩模式有很大的*性，只需修改轉(zhuǎn)矩給定，可以不檢測(cè)半徑保持恒張力或者變張力卷繞。

（3） 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的使用使得對(duì)變頻器的監(jiān)控變得更方便、更全面。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)可以把變頻器運(yùn)行的狀況，如電流、電壓、速度、轉(zhuǎn)矩、報(bào)警、故障等信息全面匯報(bào)給*控制器（PLC/IPC），并顯示在人機(jī)界面上?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的使用使變頻器成了控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這是變頻器信息化的基礎(chǔ)。

（4） 借助于矢量控制變頻器的速度工作模式與轉(zhuǎn)矩工作模式，有可能不用松緊架、不用張力傳感器、也不用速度傳感器，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)異步電機(jī)的三無(wú)同步調(diào)速。在電機(jī)臺(tái)數(shù)比較多時(shí), 它的直接好處是減少系統(tǒng)的松緊架的數(shù)量。

（5） 松緊架位置傳感器的進(jìn)步。利用重力、高頻電磁感應(yīng)、磁敏電阻等原理研制成功無(wú)接觸松緊架位置傳感器，提高了松緊架位置檢測(cè)的可靠性。結(jié)合控制方法的改進(jìn)（對(duì)松緊架進(jìn)行位置控制），作到了松緊架的姿態(tài)控制，使穩(wěn)態(tài)時(shí)松緊架總是處于中間位置。

（6） 變頻器的參數(shù)由zui初的幾十個(gè)發(fā)展到今天的上千個(gè)，變頻器的功能越來(lái)越完善，幾乎*。原來(lái)變頻器使用中需要增加的硬件都已經(jīng)包括在變頻器內(nèi)部了，的工作只是簡(jiǎn)單的對(duì)變頻器進(jìn)行設(shè)定。

（7） 有速度傳感器或者位置傳感器的矢量控制技術(shù)（交流伺服控制）在多電機(jī)同步調(diào)速中得到使用，如圓網(wǎng)印花機(jī)、平網(wǎng)印花機(jī)、漿紗機(jī)、濕法氈生產(chǎn)線(xiàn)等，其目的或者是為了改善對(duì)花精度，或者是為了改善張力的動(dòng)態(tài)均勻性，或者是為了恒張力或變張力卷繞等。

印染設(shè)備無(wú)松緊架無(wú)張力傳感器無(wú)速度傳感器多電機(jī)同步調(diào)速

近十幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外采用交流變頻異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)取代直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，技術(shù)水平有了??有的松緊架結(jié)構(gòu)（或者張力傳感器或者速度傳感器）。這個(gè)環(huán)節(jié)成了新設(shè)備的薄弱部分，故障多、維護(hù)工作量大，影響了新設(shè)備潛能的發(fā)揮。有人作過(guò)改進(jìn)，但改進(jìn)工作主要集中在如何把松緊架的位置信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂朴玫碾娦盘?hào)上，沒(méi)有涉及到松緊架本身。

1 松緊架的利與弊

印染設(shè)備上的傳動(dòng)輥特別多，其中少數(shù)輥?zhàn)油ㄟ^(guò)電機(jī)拖動(dòng)，稱(chēng)其為主動(dòng)輥;大多數(shù)輥?zhàn)油ㄟ^(guò)繞在其上的織物拉動(dòng)，稱(chēng)其為被動(dòng)輥。如果一個(gè)主動(dòng)輥拖動(dòng)的被動(dòng)輥多，則織物張力的均勻性差。主動(dòng)輥處的張力zui大，zui后一個(gè)被動(dòng)輥處的張力zui小。反之，如果一個(gè)主動(dòng)輥拖動(dòng)的被動(dòng)輥少，則織物張力的均勻性好，主動(dòng)輥與zui后一個(gè)被動(dòng)輥之間的張力差小。一般說(shuō)來(lái)，主動(dòng)輥與主動(dòng)輥之間需要松緊架、張力傳感器、速度傳感器加以同步。工藝要求提高張力的均勻性，這就要求主動(dòng)輥多、拖動(dòng)電機(jī)多，從而松緊架多。這樣作的弊端是增加了設(shè)備的復(fù)雜性和故障率，給操作和維護(hù)工作帶來(lái)困難。

現(xiàn)在的趨勢(shì)是對(duì)織物加工過(guò)程中的張力均勻性提出了越來(lái)越高的要求。為了滿(mǎn)足這個(gè)要求，新設(shè)備設(shè)計(jì)中增加了主動(dòng)輥的數(shù)量，從而也增加了拖動(dòng)電機(jī)的數(shù)量。但需要想辦法不增加甚至減少松緊架的數(shù)量。

2 減少和取消松緊架的方法

變頻器在印染設(shè)備上的使用已經(jīng)是一項(xiàng)成熟的技術(shù)。變頻器的功能越來(lái)越完善，能做的事情越來(lái)越多。一些原來(lái)很難完成的工作，借助于變頻器可以很容易實(shí)現(xiàn)。比如無(wú)速度傳感器矢量控制變頻器可以工作在速度模式也可以工作在轉(zhuǎn)矩模式，可以檢測(cè)和輸出電機(jī)的速度、線(xiàn)速度、轉(zhuǎn)矩、電壓和電流等運(yùn)行參數(shù)。借助于這些功能，有可能構(gòu)建出一些減少和取消松緊架的同步調(diào)速方法。

（1） 大小電機(jī)法

一個(gè)單元用二臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)，一臺(tái)電機(jī)的功率大，另一臺(tái)電機(jī)的功率小。小電機(jī)可以提供一定的輔助驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以改善張力的均勻性，但不足以單獨(dú)將設(shè)備驅(qū)動(dòng);大電機(jī)的功率足以將該單元驅(qū)動(dòng)，決定了該單元的速度。小電機(jī)的變頻器工作在轉(zhuǎn)矩模式，大電機(jī)的變頻器工作在速度模式。二臺(tái)電機(jī)間不設(shè)松緊架。

舉例:印染前處理的水洗單元，傳統(tǒng)的做法使用一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，現(xiàn)在改為二臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以改善張力的均勻性。*臺(tái)電機(jī)功率7.5kW，工作在矢量控制速度模式;第二臺(tái)電機(jī)0.75kW，工作在矢量控制轉(zhuǎn)矩模式。二臺(tái)電機(jī)間不需要松緊架，同步不成問(wèn)題。

（2） 直接速度同步系統(tǒng)

一般各單元都設(shè)計(jì)成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，使各單元機(jī)的線(xiàn)速度盡量不受負(fù)載波動(dòng)等因素的影響。這樣，只要在聯(lián)合機(jī)運(yùn)行前，事先將各單元機(jī)的線(xiàn)速度調(diào)整相等（考慮到織物的伸長(zhǎng)，實(shí)際應(yīng)為一定的比例關(guān)系），即可實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行。

舉例:直輥絲光機(jī)的直輥部分使用帶速度反饋的交流變頻異步電機(jī)直接速度同步系統(tǒng), 四臺(tái)電機(jī)的線(xiàn)速度依次遞增一個(gè)小的百分?jǐn)?shù)（可調(diào)）, 實(shí)現(xiàn)一定的張力, 不需松緊架同步運(yùn)行。

（3） 軟機(jī)械特性法

如果幾個(gè)單元的功能和結(jié)構(gòu)相似，每個(gè)單元有一臺(tái)電機(jī)和一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)，可以考慮利用矢量控制變頻器的轉(zhuǎn)矩輸出構(gòu)造異步電機(jī)的軟機(jī)械特性，從而電機(jī)間不需要松緊架而能保持良好的同步。有跑快傾向的因負(fù)載加重而快不起來(lái)，有跑慢傾向的因負(fù)載變輕而慢不下來(lái)，zui終維持速度一致。因?yàn)檐洐C(jī)械特性不是用串電阻的方法獲得，而是用轉(zhuǎn)矩負(fù)反饋構(gòu)造，使得效率比較高。

舉例:直輥絲光機(jī)的直輥部分有四臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它們的功能和結(jié)構(gòu)相同?？梢圆捎密洐C(jī)械特性法實(shí)現(xiàn)電機(jī)間的同步，無(wú)需設(shè)松緊架。四部分的線(xiàn)速度可以設(shè)定的不一樣，以實(shí)現(xiàn)加工所要求的織物張力的調(diào)節(jié)。

交流電機(jī)伺服控制在卷繞中的應(yīng)用

在紡織印染設(shè)備中卷繞是較為常用的傳動(dòng)系統(tǒng), 主要傳動(dòng)方式分為液壓傳動(dòng)、直流傳動(dòng)、交流變頻傳動(dòng)和交流伺服系統(tǒng)等。其?

恒張力卷繞有兩種方式:壓布輥磨檫傳動(dòng)和卷布輥中心傳動(dòng)。*種方式由于傳動(dòng)不受卷布輥直徑影響, 情況較為簡(jiǎn)單, 與一般的傳動(dòng)沒(méi)有多大的差別。第二種方式因受卷布輥直徑的影響, 傳動(dòng)角速度是變量, 并隨直徑的增大轉(zhuǎn)速變慢。如果采用普通的交流變頻傳動(dòng)，需要檢測(cè)卷布輥的直徑D，然后根據(jù)式（1）計(jì)算卷布輥轉(zhuǎn)速n，再根據(jù)計(jì)算的轉(zhuǎn)速控制變頻器的頻率，與普通的變頻調(diào)速?zèng)]有什么兩樣。

n="V/（πD） （1）

式（1）中: V為線(xiàn)速度; D為需要檢測(cè)卷布輥的直徑; n為卷布輥轉(zhuǎn)速。

高性能的有速度傳感器矢量控制變頻器的性能已經(jīng)可以算做是交流伺服控制，它有速度運(yùn)行模式和轉(zhuǎn)矩運(yùn)行模式兩種工作方式。當(dāng)工作在轉(zhuǎn)矩運(yùn)行模式時(shí)，能根據(jù)轉(zhuǎn)矩給定運(yùn)行，而轉(zhuǎn)速浮動(dòng)。多數(shù)情況下，要求加工過(guò)程中保持張力恒定。但是，有的應(yīng)用要求卷繞過(guò)程中內(nèi)緊外松，既要求實(shí)現(xiàn)變張力控制，隨著卷徑的增大，張力逐漸變小。恒張力常常和恒線(xiàn)速度相關(guān)，恒線(xiàn)速度則要求電機(jī)的轉(zhuǎn)速與卷徑成反比。對(duì)張力的控制可以采用開(kāi)環(huán)的方法，也可以采用閉環(huán)的方法。有些電動(dòng)機(jī)（如力矩電機(jī)等）本身具有軟機(jī)械特性，用它們來(lái)驅(qū)動(dòng)卷繞機(jī)構(gòu)，可以獲得近似恒張力運(yùn)行;卷徑的變化可以看著是一種擾動(dòng)，用擾動(dòng)補(bǔ)償調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)間接法張力控制，也是一種近似的恒張力控制。zui直接zui有效的方法是利用張力傳感器實(shí)現(xiàn)張力的閉環(huán)調(diào)節(jié)，也稱(chēng)直接法張力控制。印染聯(lián)合機(jī)中常用的松緊架也可以看作是一種張力檢測(cè)環(huán)節(jié)。只是這種裝置體積大、精度差，沒(méi)有張力顯示，使用不便。卷徑在卷繞系統(tǒng)中是一個(gè)*的參數(shù)，一般需要用某種檢測(cè)裝置來(lái)獲取。卷繞張力是卷徑的函數(shù)，需要通過(guò)計(jì)算來(lái)獲得。

1 速度控制與轉(zhuǎn)矩控制

速度控制與轉(zhuǎn)矩控制是伺服控制器的兩種控制模式。速度控制模式已為大家所熟知，給定的是速度，反饋的也是速度，對(duì)速度形成閉環(huán)控制，保證速度為設(shè)定值，轉(zhuǎn)矩則隨負(fù)載而定。轉(zhuǎn)矩控制模式，給定的是轉(zhuǎn)矩，伺服控制變頻器計(jì)算出實(shí)際的轉(zhuǎn)矩，如果實(shí)際轉(zhuǎn)矩低于設(shè)定轉(zhuǎn)矩，則升速，反之，則減速，速度是浮動(dòng)的。轉(zhuǎn)矩控制模式非常適合于卷繞驅(qū)動(dòng)。在卷繞驅(qū)動(dòng)中，給定的是張力, 線(xiàn)速度恒定, 轉(zhuǎn)速隨卷徑的增大而降低，轉(zhuǎn)矩模式正好能滿(mǎn)足這個(gè)要求。張力與半徑的乘積就是轉(zhuǎn)矩，作為轉(zhuǎn)矩模式的給定，其轉(zhuǎn)速正好浮動(dòng)到所要求的線(xiàn)速度，無(wú)須線(xiàn)速度控制。如果不用專(zhuān)門(mén)的檢測(cè)裝置，變頻器能夠自己計(jì)算出卷徑，問(wèn)題可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化。顯然，將伺服控制變頻器的轉(zhuǎn)矩控制模式用于卷繞驅(qū)動(dòng)可以大大簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)。

2 具有內(nèi)部卷徑計(jì)算的伺服控制變頻器卷繞驅(qū)動(dòng)

如上所述，如果伺服控制變頻器具有卷徑計(jì)算功能，那么由外部張力給定就能算出轉(zhuǎn)矩給定，使用轉(zhuǎn)矩控制模式將變得很方便。伺服控制變頻器1將系統(tǒng)的運(yùn)行線(xiàn)速度傳給伺服控制變頻器2，伺服控制變頻器2接受外部輸入的張力給定和張力傳感器輸入的張力反饋信息構(gòu)成張力閉環(huán)控制，伺服控制變頻器2具有內(nèi)部卷徑計(jì)算功能并工作在轉(zhuǎn)矩控制模式。伺服控制變頻器2驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)以所要求的張力卷繞并自動(dòng)將其速度浮動(dòng)到運(yùn)行線(xiàn)速度。

下面以L(fǎng)ENZE-9300系列伺服控制變頻器為例，說(shuō)明卷徑的計(jì)算方法。LENZE-9300系列伺服控制變頻器內(nèi)部有五十多種功能塊，能完成諸如加減乘除和一系列的變換功能, 也能完成PID閉環(huán)調(diào)節(jié)。根據(jù)式（2）可計(jì)算出卷徑。

D="k×v/ω="k×∫vdt/∫ωdt （2）

式（2）中: v為外部輸入的線(xiàn)速度值; ω為變頻器知道的角速度值; k為由實(shí)驗(yàn)確定的常數(shù)。功能塊的使用可以通過(guò)對(duì)一系列的代碼進(jìn)行設(shè)定完成。圖4示出了一個(gè)由功能塊組成的卷徑計(jì)算框圖。

3 應(yīng)用實(shí)例

這里總共使用了三臺(tái)LENZE-9300系列伺服控制變頻器，驅(qū)動(dòng)三臺(tái)帶有旋轉(zhuǎn)變壓器的變頻異步電動(dòng)機(jī)。其中，拖輥伺服控制變頻器工作在速度模式，它的主速度給定（1/2端）來(lái)自PLC的模擬量輸出，輔助速度給定（3/4端）來(lái)自于松緊架信號(hào)，以此和前部保持同步;卷軸1和卷軸2伺服控制變頻器工作在轉(zhuǎn)矩模式，具有內(nèi)部卷徑計(jì)算功能，能對(duì)通過(guò)CAN總線(xiàn)由PLC發(fā)送來(lái)的張力給定信息和由張力傳感器送來(lái)的實(shí)際張力信息進(jìn)行閉環(huán)控制。無(wú)須對(duì)卷軸1和卷軸2實(shí)行專(zhuān)門(mén)的速度控制，它們能夠自動(dòng)的將其線(xiàn)速度浮動(dòng)到需要的數(shù)值。卷軸1和卷軸2交替工作，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的卷繞，由LENZE-8215變頻器（圖中沒(méi)有畫(huà)出）驅(qū)動(dòng)的換軸電機(jī)完成換軸功能。CAN總線(xiàn)還將伺服控制變頻器計(jì)算出的卷徑信息發(fā)送到PLC，由PLC據(jù)此完成張力給定的計(jì)算。卷繞部分對(duì)卷軸的要求是內(nèi)緊外松，這就要求初始張力大，隨著卷徑的變大，張力按照某種規(guī)律逐漸變小。

現(xiàn)在的紡織印染設(shè)備使用了大量的*, 變頻器、工控機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)、各種傳感器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等在紡織印染設(shè)備上已經(jīng)普遍使用, 紡織機(jī)械在向數(shù)字化方向發(fā)展。雖然行業(yè)是勞動(dòng)力密集型的, 但設(shè)備是技術(shù)密集型的。這種變化還在繼續(xù)中, 總有一天, 會(huì)甩掉勞動(dòng)力密集型的行業(yè)帽子。