中達電通股份有限公司應用方案：基於台達機電技術的電子成型氨綸包覆絲機

　　摘要：本文在簡要介紹包覆絲機工作原理的基礎上，重點研討伺服成型包覆絲機自動化係統設計術：係統基於PLC控製平台與HMI、變頻器、伺服驅動的集成控製結構。

　　隨著人類文明的進步，休閑、舒適、運(yun)動(dong)的(de)生(sheng)活(huo)方(fang)式(shi)越(yue)來(lai)越(yue)成(cheng)為(wei)全(quan)球(qiu)化(hua)流(liu)行(xing)趨(qu)勢(shi)，紡(fang)織(zhi)品(pin)生(sheng)產(chan)領(ling)域(yu)最(zui)能(neng)應(ying)和(he)這(zhe)種(zhong)現(xian)代(dai)生(sheng)活(huo)方(fang)式(shi)的(de)氨(an)綸(lun)彈(dan)力(li)織(zhi)物(wu)迎(ying)來(lai)更(geng)大(da)的(de)發(fa)展(zhan)空(kong)間(jian)。美(mei)國(guo)杜(du)邦(bang)公(gong)司(si)在(zai)1958年獨家發明的氨綸（萊卡）的學名叫做聚氨基甲酸酯纖維，是世界已知最富彈性的合成纖維。以氨綸為紗芯，外包錦、滌、棉、麻、毛、真絲等纖維，製成各種包芯紗、包覆紗、合(he)撚(nian)紗(sha)等(deng)多(duo)樣(yang)化(hua)的(de)複(fu)合(he)功(gong)能(neng)性(xing)彈(dan)力(li)紗(sha)線(xian)，氨(an)綸(lun)自(zi)身(shen)的(de)彈(dan)性(xing)優(you)點(dian)與(yu)其(qi)它(ta)纖(xian)維(wei)的(de)固(gu)有(you)特(te)性(xing)有(you)機(ji)結(jie)合(he)，應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)已(yi)從(cong)襪(wa)類(lei)和(he)內(nei)衣(yi)等(deng)針(zhen)織(zhi)品(pin)擴(kuo)大(da)到(dao)機(ji)織(zhi)品(pin)，從(cong)功(gong)能(neng)性(xing)織(zhi)物(wu)向(xiang)服(fu)裝(zhuang)麵(mian)料(liao)發(fa)展(zhan)，從(cong)內(nei)衣(yi)向(xiang)外(wai)衣(yi)發(fa)展(zhan)，從(cong)女(nv)性(xing)服(fu)飾(shi)向(xiang)男(nan)裝(zhuang)延(yan)伸(shen)，並(bing)贏(ying)得(de)“人類第二皮膚”的美譽，氨綸織物已成為最流行的國際性時尚消費品。

　　氨(an)綸(lun)包(bao)覆(fu)紗(sha)的(de)主(zhu)體(ti)製(zhi)造(zao)設(she)備(bei)是(shi)包(bao)覆(fu)絲(si)機(ji)。基(ji)於(yu)台(tai)達(da)機(ji)電(dian)技(ji)術(shu)的(de)電(dian)子(zi)成(cheng)型(xing)包(bao)覆(fu)紗(sha)機(ji)替(ti)代(dai)了(le)油(you)浴(yu)式(shi)齒(chi)輪(lun)箱(xiang)，使(shi)卷(juan)繞(rao)成(cheng)形(xing)良(liang)好(hao)，軟(ruan)邊(bian)成(cheng)型(xing)退(tui)繞(rao)更(geng)容(rong)易(yi)，現(xian)在(zai)的(de)氨(an)綸(lun)包(bao)覆(fu)絲(si)紗(sha)錠(ding)卷(juan)繞(rao)成(cheng)型(xing)效(xiao)果(guo)已(yi)經(jing)等(deng)同(tong)於(yu)國(guo)際(ji)著(zhu)名(ming)某(mou)品(pin)牌(pai)的(de)包(bao)覆(fu)絲(si)機(ji)的(de)成(cheng)型(xing)效(xiao)果(guo)。

　　機械成型包覆絲機係統架構如圖1所示。機械包覆絲機由變頻器驅動兩台異步電機傳動主軸運行,定子主軸通過機械齒輪變比帶動錠子高速旋轉及卷繞,卷繞主軸通過機械油浴式齒輪箱帶動橫動機構來回運動,實現卷繞成型功能。一套速度監測儀，隨時監測錠子、卷繞等運行轉速。機械成型包覆絲機的主要技術參數參見表1所示。

卷繞線速度	最大40m/min
成型方式	機械
錠速	0-18000 RPM
錠子形狀	弧形排列
錠距	250mm （圓弧形）
錠子直徑	φ25mm
撚度	150-2800TPM
撚向	S,Z
牽伸	1-5
卷繞超喂	0.6-1.1
卷繞直徑	最大直徑φ220mm
原料纖度	15-300dtex
卷繞輥尺寸	φ80mm 長195mm
紙管尺寸	標準外φ76mm內φ68mm 長220mm圓弧形200mm
卷裝重量	1.5kg
導絲嘴橫動速度	30-150mm/s
電動機功率	9kw×2變頻控製錠速
運行時間設點	一次落紗時間任意設定並自動停止複位
轉速檢測	上、下層錠速，導絲羅拉，輸送羅拉轉速隨時檢測
錠子	8節/台24錠/節雙包192錠卷繞成筒96個

　　（1）操作界麵問題：隻能通過變頻器麵板進行調速，界麵不友好。

　　（2）車速限製問題：由於成型機構是機械油浴式齒輪箱，導致整體車速隻有不超過40米/分。

　　（3）紗錠成型問題：由(you)於(yu)紗(sha)錠(ding)卷(juan)繞(rao)成(cheng)型(xing)機(ji)構(gou)是(shi)機(ji)械(xie)油(you)浴(yu)式(shi)齒(chi)輪(lun)箱(xiang)，卷(juan)繞(rao)成(cheng)型(xing)有(you)疊(die)繞(rao)和(he)硬(ying)邊(bian)突(tu)起(qi)等(deng)電(dian)阻(zu)效(xiao)應(ying)難(nan)以(yi)克(ke)服(fu)，對(dui)下(xia)道(dao)退(tui)繞(rao)絡(luo)筒(tong)工(gong)序(xu)很(hen)不(bu)利(li)，卷(juan)繞(rao)紗(sha)錠(ding)隻(zhi)能(neng)達(da)到(dao)3公分厚。

　　（4）保全問題：由於成型機構是機械油浴式齒輪箱，長時間運行後機械磨損導致無法進行根本性修複，維護、調整都很困難。

　　由於傳統機械在成型速度、成型效果、維護難上有很大局限性，所以很多紡機廠家及自動化集成商都在全力研發電子成型包覆絲機，但因在成型控製精度、防疊繞算法、防電阻效應、防掉線、機械精度、卷繞成型交叉角度算法、生產調試周期漫長（生產一個錠需20―80小時）等困難，所以至今成效都不大。

　　通過近期努力，台達子公司中達設計出以EH係列PLC為主控製單元，控製全機錠子速度（台達變頻器控製），卷繞電機速度（台達變頻器控製係列），橫動移紗電子成型（台達伺服驅動器），用台達HMIshezhihexianshigongyicanshudekongzhifangan，chenggongdetidailejixieyouyushichilunxiangshadingchengxingjiagou。duizhuzhouzhuansuxinhaocaiyonggaosujisu，duijuanraogunjinxingcesu，tongguozaiHMI上設置工藝參數如：錠子速度、橫動速度、成型斜度、工作定時、撚度等，對運轉過程中出現的故障信息均在HMI上顯示，為排除故障提供方便。基於台達機電自動化技術平台的電子成型包覆絲機自動化解決方案如圖2所示。電子成型包覆絲機的主要技術參數參見表2所示。

　　主要元件清單如下：PLC：DVP-EH(高速脈衝輸出可達200KHz, 高速計數通道200KHz/通道、共四通道)；HMI：DOP-AS(5.7寸)；變頻器：VFD-B(18.5KW)；伺服驅動器：VSD-B(0.75KW, 編碼器分辨率：10000, 位置定位時間：2ms)。

卷繞線速度	最大100m/min
成型方式	電子
錠速	0-24000 RPM
錠子形狀	通過參數修改不同成型角度(0-80度)
錠距	250mm （圓弧形）
錠子直徑	φ25mm
撚度	150-2800TPM
撚向	S,Z
牽伸	1-5
卷繞超喂	0.6-1.1
卷繞直徑	最大直徑φ220mm
原料纖度	15-300dtex
卷繞輥尺寸	φ80mm 長195mm
紙管尺寸	標準外φ76mm內φ68mm 長220mm圓弧形200mm
卷裝重量	1.5kg
導絲嘴橫動速度	30-150mm/s
電動機功率	9kw×2變頻控製錠速 0.75KW伺服控製
運行時間設點	一次落紗時間任意設定並自動停止複位
轉速檢測	上、下層錠速，導絲羅拉，輸送羅拉轉速隨時檢測
錠子	8節/台24錠/節雙包192錠卷繞成筒96個

　　（1）可以通過觸摸屏隨意更改整機車速，橫動速度，成型參數，等滿足不同生產需要，界麵友好方便。

　　（2）由於成型橫動機構采用伺服傳動，所以整體車速可以提高到100米/分，大大提高生產效率，是原機械成型機型2―3倍速度，產能翻番。

　　（3）由於成型橫動機構采用伺服傳動，卷繞成型解決疊繞和硬邊突起電阻效應等問題，所以卷繞紗錠可以達到10公分厚，原機械成型機型3―4倍，節約了換錠時間提高了生產效率。

　　（4）由於成型機構采用伺服傳動，所以機械結構簡單，即使長時間運行維護，調整都很方便。

　　（1）卷繞速度設定：卷繞速度即主車速，決定整機的生產速度，根據卷繞速度設定變頻器運行頻率；卷繞速度決定卷繞線速度。

　　（2）橫走速度設定：橫走速度即橫向移絲速度，根據不同品種紗線的卷繞要求橫走速度與卷繞速度形成比例，來決定來回卷繞的交叉角度；且橫走速度不能過慢或過快，過慢會導致橫動反向時錠邊累計過多導致硬變和掉線，過快也會導致伺服反向時過衝、抖動而導致掉線。

　　（4）初始輥徑設定：初始輥徑設定必須準確，否則將影響成型效果。

　　（5）停車延時設定：停ting車che延yan時shi即ji表biao示shi在zai按an動dong停ting車che按an鈕niu後hou由you於yu轉zhuan盤pan慣guan性xing無wu法fa立li即ji停ting止zhi，所suo以yi必bi須xu延yan時shi橫heng動dong機ji構gou一yi段duan時shi間jian等deng待dai轉zhuan盤pan完wan全quan停ting止zhi後hou再zai停ting止zhi橫heng動dong，否fou則ze紗sha線xian將jiang會hui在zai橫heng動dong停ting止zhi位wei置zhi大da量liang卷juan繞rao。

　　（6）差動距離：AC與DB為差繞長度。在AB往複的過程中，並不是每次往複行程都是由A點至B點，或是由B點至A點實際往複行程為A點至D點，D點至C點，C點至B點，再由B點至A點依序循環，主要是解決在卷繞過程中兩邊會有凸起的現象（俗稱電阻效應）。

　　（7）成型角度調整參數：成型角度調整參數將決定紗錠在卷繞成型的收邊角度的坡度，由於成型角度是由卷繞速度、橫動速度、紗sha線xian粗cu細xi不bu同tong所suo共gong同tong決jue定ding的de，所suo以yi可ke以yi通tong過guo成cheng型xing角jiao度du調tiao整zheng參can數shu進jin行xing修xiu正zheng，達da到dao美mei觀guan的de效xiao果guo，此ci參can數shu越yue大da表biao示shi坡po度du越yue陡dou，越yue小xiao表biao示shi坡po度du越yue平ping。

　　（8）軟邊調整參數設定：在卷繞成型中由於退繞的需要，要求錠邊相對鬆軟，避免錠邊太硬、太緊所導致退繞斷線現象，調整軟邊參數可以有效調整收邊的鬆軟度，軟邊調整參數越大邊越硬，參數越小邊越軟。

　　紗錠成型參數定義如3所示。紗錠成型調整人機界麵如4所示。國際名牌紗錠成型效果對比如圖5、圖6所示。

　　通過使用不同紗線的卷繞測試（40D-200D規格），gaopinzhidingzizaigaosuyunzhuanxiadechijiuwendingxing，erjichuandongjigou，shishouligengheli，shiyongfanweigengguang，quxiaoleyouyushichilunxiang，weihugengfangbian，shijuanraochengxinglianghao，ruanbianchengxingtuiraogengrongyi，xianzaidejuanraochengxingxiaoguoyijingdengtongyuguojizhumingmoupinpaidebaofusijidechengxingxiaoguo。taidayejiangzhilituidongguoneianlunfangjiyezouxianggaoxiaoyouzhidexinshidai。anlunfuhefangsha，yigechuzaichengchangqidechanye，tademeiliwuqiongwujin，tadefazhanwukexianliang。