摘要：benwenjieshaoleyihuaxianchangsichengpinxianweixianmidudedingyidaochudedingzhouchuandongkongzhimoshijiqicaiyongdanpianweijideshixianfangfa。zhelizaiduihuaxianchangsigaosujuanraojidingzhouchuandongfangshishenrenyanjiudejichushang

，lunshuleyizhongyoumouyijuanraoshijianneijuanzhuangzhiliangdaochudedingzhouchuandongkongzhimoxingjiqiyingyongkebianchengjisuanjikongzhiqi（PCC）的實施方案
，以構成又一種錠軸傳動的控製技術。

　　關鍵詞：化纖長絲 卷繞機 PCC

　　1 問題的提出

　　化(hua)纖(xian)長(chang)絲(si)的(de)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)需(xu)要(yao)應(ying)用(yong)卷(juan)繞(rao)機(ji)將(jiang)化(hua)學(xue)纖(xian)維(wei)的(de)絲(si)條(tiao)卷(juan)繞(rao)成(cheng)為(wei)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)容(rong)量(liang)的(de)圓(yuan)柱(zhu)形(xing)卷(juan)裝(zhuang)。卷(juan)繞(rao)機(ji)通(tong)常(chang)由(you)卷(juan)取(qu)機(ji)構(gou)和(he)導(dao)絲(si)機(ji)構(gou)兩(liang)大(da)部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng) 。隨著化纖生產技術的進步
，尤其是高速紡絲技術的發展
，化纖機械日益趨向高速化
、連續化、自動化

、數字化、智能化和機電一體化。因此
，在化纖長絲的整個卷繞過程中
，為了避免絲條的斷頭、伸長不勻


、條幹不勻，以提高絲條的染色性能和卷裝的成形良好，經常采用錠軸傳動方式的卷取機構作為高速卷繞機的重要組成部分。

　　文獻[4]jieshaoleyihuaxianchangsichengpinxianweixianmidudedingyidaochudedingzhouchuandongkongzhimoshijiqicaiyongdanpianweijideshixianfangfa。zhelizaiduihuaxianchangsigaosujuanraojidingzhouchuandongfangshishenrenyanjiudejichushang
，lunshuleyizhongyoumouyijuanraoshijianneijuanzhuangzhiliangdaochudedingzhouchuandongkongzhimoxingjiqiyingyongkebianchengjisuanjikongzhiqi（PCC）的實施方案，以構成又一種錠軸傳動的控製技術。

　　2 錠軸傳動的建模分析

　　現設do 為紙質筒管的外徑（其單位為mm）、H 為導絲機構的往複動程（其單位為mm）
、P 為卷裝的視在密度（其單位為g/c㎡）、G為高速紡絲機計量泵熔體吐出量（其單位為g/min ，它主要取決於化纖長絲成品纖維含濕量與含油量係數、化纖長絲成品纖維線密度、卷繞速度和牽伸倍數等因素）

、tx為某一卷繞時間（其單位為s）
、dx 為對應於tx的某一卷裝外徑（其單位為mm) ，則根據tx的卷裝質量可得：
　　    (l)
　　從式（1）可導出：
　　   (2)

　　又由於卷繞速度v（其單位為m/min）與卷裝表麵圓周速度v1、橫動導絲速度v2之間可構成一個如圖l 所示的卷繞速度矢量圖(圖中的a 為卷繞角、m 為導絲機構每分鍾往複次數），於是對應於tx的錠軸轉速nK （其單位為r／min）的某一值為：

　　(3)
　　圖1   卷繞速度矢量圖
　　把式（2）代人式（3）便得出某一卷繞時間tx與對應的某一錠軸轉速 之間的函數關係式：
　　   (4) 
　　式（4 ）即為一種錠軸傳動的數學模型和錠軸轉速的控製基礎，它表明可按預先設定的v、a、G、p
、H
、do等生產現場工藝參數和機械參數求得錠軸轉速隨卷繞時間變化的特殊規律。

　　3 錠軸傳動的實施方案

　　為了實施上述錠軸傳動的特殊轉速規律，可采用結構框圖如圖2 所示的機電一體化控製方案。錠軸傳動的執行機構所接受的指令為錠軸轉速實際給出值n ：它是以函數關係式（4）所確定的錠軸轉速計算值n  作為主要內容；同時，考慮到隨著卷裝外徑的不斷增大
，卷取機構的慣性、卷裝旋轉時產生的風阻和摩擦力矩亦隨之增大
，考慮到接觸輥打滑的影響，則將接觸輥實際轉速n 與對應v的接觸輥設定轉速n 進行比較，把兩者之間的本次偏差e 通過自動可變比例增益的比例積分（PI）控製算法，對式(4）的計算值n 進(jin)行(xing)輔(fu)助(zhu)的(de)微(wei)量(liang)修(xiu)正(zheng)，以(yi)進(jin)一(yi)步(bu)改(gai)善(shan)控(kong)製(zhi)過(guo)程(cheng)的(de)靜(jing)動(dong)態(tai)特(te)性(xing)和(he)保(bao)證(zheng)高(gao)速(su)卷(juan)繞(rao)機(ji)的(de)恒(heng)線(xian)速(su)卷(juan)繞(rao)。所(suo)以(yi)，錠(ding)軸(zhou)轉(zhuan)速(su)實(shi)時(shi)控(kong)製(zhi)時(shi)的(de)實(shi)際(ji)給(gei)出(chu)值(zhi)為(wei)：
　　                     （5 )

　　式中的P為與卷裝外徑有關的自動可變比例係數、I 為積分係數
、。e 為上一次的偏差值。

　　圖2 錠軸傳動卷繞機的機電一體化結構框圖

　　4 錠軸傳動卷繞機PCC 控製係統的設計

　　4.1 PCC 控製係統的硬件結構

　　在具體實現式（5）所要求的檢測、計算和控製任務時，可應用PCC 控製技術按圖2 的示意設計成為如圖3 所示的一種錠軸傳動卷繞機機電一體化的PCC 控製係統：zhizhitongguanshangraoyoujuanzhuang，juanzhuangshangyoushijiayidingjiechuyalidejiechugun

，jiechugundeshijizhuansuyouqiduiyingdezhuansuchuanganqijianceshiqu

，zhuangyouzhizhitongguandedingzhouyoudingzhoudianjizhijiechuandong
，dingzhoudianjitongguoqibianpinqitiaosu，zhenggexitongdehexinbujianshiPCC 。圖3 中的PCC 選用了奧地利貝加萊工業自動化公司B&R2000PCC 係列B&R2003PCC 及其模塊化擴展技術

，它主要由B&R2003PCC 子係列中的CP474CPU 主模塊、DI135 高速數字量輸人模塊
、IF321RS485 接口模塊和IF3llRS232 接口模塊等組成。

　　CP474CPU 主模塊內含2003 的處理器、looKB 的SRAM 
、512KB 的Flash PROM
、用於CPU 編程和下載程序的RS232接口、用於聯網設計的CAN 接口和4 個CP 插槽，它可固化係統程序，存儲化纖卷繞生產現場的工藝參數和機械參數、PI 調節的係數、中間變量等，完成有關計算、檢測和控製等任務。插人CP474CPU 主模塊CP 插槽的Dl135 模塊，具有高速數字量輸入的功能，可充分利用其內部4 MHz 高頻脈衝信號、高速計數器以及CP474 所特有的獨立時間處理器單元（TPU）功能，通過數字濾波法實時檢測接觸輥實際轉速n ，從而有效地提高了測速的精度。插入CP474CPU 主模塊CP 插槽的IF311 模塊

，具有RS485 接口的功能
，完成將錠軸轉速實際給出值n  送至錠軸電機變頻器的RS485 接口，實現錠軸傳動的過程控製，使錠軸轉速符合式（4）所描述的目標函數。插人CP474CPU 主模塊CP 插槽的IF311 模塊
，具有RS232 接口的功能，用於連接HITECH PWS 一700TSTN型觸摸屏
，以進行功能選擇、參數設定
、狀態指示等有關鍵盤操作和信息顯示。一旦完成設置任務
，觸摸屏亦可處於脫機狀態。

　　圖3 錠軸傳動卷繞機的PCC 控製係統硬件結構框圖

　　4.2 PCC 控製係統的軟件設計

　　圖3 所示的錠軸傳動卷繞機PCC 控製係統的軟件部分主要采用B&R2003PCC係列編程軟件包PG200所提供的PL2000高級語言和HITECH PWS 編程軟件包ADP3進jin行xing程cheng序xu設she計ji。整zheng個ge係xi統tong的de應ying用yong軟ruan件jian可ke分fen為wei若ruo幹gan個ge模mo塊kuai，其qi中zhong的de特te色se部bu分fen是shi錠ding軸zhou傳chuan動dong卷juan繞rao機ji運yun行xing前qian的de數shu據ju準zhun備bei處chu理li程cheng序xu模mo塊kuai和he錠ding軸zhou傳chuan動dong卷juan繞rao機ji運yun行xing後hou的de過guo程cheng控kong製zhi處chu理li程cheng序xu模mo塊kuai。

　　圖4 所示的為數據準備處理程序流程圖，它可按化纖卷繞生產現場的v
、a 、G 、p 、H 、do以及卷裝滿筒外徑d 等工藝參數和機械參數，在CP474CPU 主模塊的存儲器中按式（2）和式（4）建立有關中間變量
、參照式（4）建立錠軸轉速的初始設定值n  、參照式（3）建立接觸輥設定轉速n 等有關數據
，以擴大係統的應用範圍和提高係統的實時性。

　　圖5 所示的為過程控製處理程序流程圖
，它是以函數關係式（4）為主要參照物
，通過檢測拾取n 計算求出e 
，按式（5）的PI 算法得出n  ，經變頻器調速，使錠軸轉速按照式（4）的目標函數運行,直至到達卷裝滿筒外徑d 為止，從而實現對錠軸傳動電機的閉環實時控製。

　　圖4 數據準備處理程序流程圖

　　圖5 過程控製處理程序流程圖

　　5 結論

　　這裏重點研究並論述了一種由卷繞時間內卷裝質量導出的錠軸傳動原理及其PCC 控製模型，為具體實施錠軸傳動控製提供了又一種行之有效的技術方案

，並通過實際應用
，在卷裝成形等方麵已呈現出良好的效果。

　　由於B&R2003PCC是一種集工業計算機、網絡通訊、自動檢測技術於一體的集成化
、智能化、通用化

、標準化
、模塊化
、係列化的自動控製裝置，具有較高的可靠性、較強的抗幹擾能力、較jiao短duan的de開kai發fa周zhou期qi並bing易yi於yu裝zhuang入ru機ji械xie設she備bei內nei部bu等deng特te點dian
，是shi化hua纖xian工gong業ye生sheng產chan過guo程cheng機ji電dian一yi體ti化hua係xi統tong實shi現xian從cong簡jian單dan邏luo輯ji控kong製zhi到dao複fu雜za集ji散san控kong製zhi的de理li想xiang手shou段duan。