匯川變頻器在高速卷繞頭上的應用

高速卷繞頭是化纖行業前紡的關鍵設備，其基本的結構：夾頭和壓緊輥，組成一個經典的卷繞裝置，夾頭相當于收卷卷筒，壓緊輥相當于摩擦輥；槽筒用于橫動控制，控制纖維卷繞時的成型角。高速卷繞頭的基本控制要求為線速度恒定，速度精度高，一般的工藝要求為線速度精度達到萬分之三。適用于滌綸、丙綸、錦綸POY絲或工業絲的卷繞成型。兩臺變頻器分別控制卷筒進行收卷，在摩擦輥上安裝用以速度檢測的光電傳感器，作為線速度的反饋信號。設備動作過程中要求完成卷筒的自動切換及卷繞作業。早期的卷繞頭為被動式，即動力驅動由壓緊輥提供，這樣就成為典型的表面卷繞，在卷繞的過程中卷筒直徑逐步增大，而摩擦輥的直徑不會改變，因此轉速控制對象比較簡單，一般用同步電機加變頻調速器就能滿足轉速精度的要求。

　　但是高級的卷繞頭要求夾頭直接驅動，壓緊輥被動傳動，這樣就成為典型的中心卷繞。在中心卷繞中，由于卷筒直徑不斷增大，為保持線速度恒定，轉速需要不斷的減小。無錫某紡織機械有限公司開發了這樣一種新型的高速卷繞頭，這個系統的基本電氣控制配置為：匯川MD320變頻器控制夾頭電機和槽筒電機；可編程控制器用的是富士SPB系列。

　　中心卷繞的高速卷繞頭對變頻器的要求可以從卷繞頭的工藝參數推導出來：卷繞頭的最高線速度為4000米/分鐘，夾頭電機為兩極變頻異步電機，卷筒的初始直徑為126mm，最終直徑為430mm。初始卷繞時卷筒直徑最小，轉速要求最高：N0=(4000米/分鐘)/(0.126米/轉)=10105轉/分鐘，從而可以推導出變頻器的最高輸出頻率為170Hz。

　　其次，為保證±1米的控制精度要求，對變頻器的輸出頻率分辨率有基本要求，當卷筒直徑最大時，有最大的頻率分辨率要求：±1米線速度，對應轉速波動=±(1米/分鐘)/(0.43米/轉)≈0.740256轉/分鐘；對應的頻率波動=±(0.740256轉/分鐘)/60轉/Hz≈±0.0123Hz；匯川MD320變頻器的分辨率為0.01Hz，能很好滿足其工藝要求。

　　由于客戶卷繞頭上的測速反饋裝置反饋脈沖頻率過低，而無法實現穩定的閉環矢量控制，在這種控制結構下，變頻器要設為單純的頻率變換器，輸出頻率完全等于輸入頻率，而特殊電機曲線的設置值按夾頭變頻電機的名牌值和負載特性調整到最佳值。為了達到最高頻率給定精度，PLC需要通過串行通訊口控制變頻器，匯川的MD320變頻器可以支持多種現場總線通訊協議，可以方便的與各種PLC進行通訊，但在實際應用中，考慮的實際的成本，最終采用的經濟的RS485通訊。MD320需要擴展一塊RS485通訊卡，通訊協議為標準的MODBUSRTU總線協議。因為卷繞頭的卷筒直徑是在連續變化的，所以要實現穩定的線速度控制，用傳統的PID閉壞控制，速度會有靜差，不過在其公司技術人員的緊密配合下，這個問題被很好的解決了。橫動槽筒控制也是高速卷繞頭這一產品獲的成功的一個關鍵技術難點，以恒速控制槽筒，在特定的卷筒直徑時會產生迭紗現象，所以通常要求橫動槽筒變頻器輸出的頻率一直波動變化，MD320具有擺頻功能，很好的滿足卷繞的特殊要求。

　　結束語匯川變頻器的高精度和高性能，以及分銷商強大的技術支持使匯川變頻器成為高速卷繞頭的理想驅動器，隨著中國化纖機械工業的飛速發展，匯川變頻器將有一個美好的明天。