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上海二紡機股份有限公司 陸賀卿
摘要：
本文主要介紹了貝加萊新一代伺服驅動器ACOPOS multi在國內首台全數控1512錠配集
體(ti)落(luo)紗(sha)超(chao)長(chang)細(xi)紗(sha)機(ji)上(shang)的(de)應(ying)用(yong)。該(gai)機(ji)型(xing)羅(luo)拉(la)部(bu)分(fen)采(cai)用(yong)了(le)獨(du)立(li)的(de)驅(qu)動(dong)技(ji)術(shu)，取(qu)消(xiao)了(le)所(suo)有(you)的(de)機(ji)械(xie)變(bian)換(huan)齒(chi)輪(lun)，通(tong)過(guo)伺(si)服(fu)傳(chuan)動(dong)取(qu)代(dai)傳(chuan)統(tong)機(ji)械(xie)齒(chi)輪(lun)的(de)複(fu)雜(za)連(lian)接(jie)，前(qian)中(zhong)後(hou)羅(luo)拉(la)做(zuo)到(dao)嚴(yan)格(ge)同(tong)步(bu)，實(shi)現(xian)牽(qian)伸(shen)倍(bei)數(shu)和(he)撚(nian)度(du)的(de)精(jing)密(mi)控(kong)製(zhi)，保(bao)證(zheng)高(gao)支(zhi)數(shu)紗(sha)線(xian)的(de)成(cheng)紗(sha)質(zhi)量(liang)；其次通過取消鋼領板的機械凸輪機構，采用先進的伺服控製技術實現卷繞的電子成形技術，從而實現了機械結構的簡化、生產速度的提高、yijishaxianzhishuheguanshachengxingdezidongtiaojie，shidejiqigengjiajuyourouxing，quanchumoshiderenjijiemiansheding，nenggoushiyingzhongduankehuduiyufangshagongyibuduanbianhuadeshichangxuqiu。
Abstract:
This article mainly introduces the application of B&R ACOPOS multi Servo Driving in the first homemade NC ring spinning frame, which has 1512 spindles and is equipped with integral doffing device. The rollers of such machine adopt the individual driving system and all mechanical change gears are canceled. Through replacing the conventional complex mechanical gears by servo driving, the front, middle and back rollers are synchronous strictly, the draft times and twists are precise and the quality of high-count yarn is good; in addition, through adopting the advanced servo control system instead of the mechanical cams of ring rail, it realizes the electric winding formation, simple mechanical structure, high production speed and auto-adjustment of yarn counts and cop building. The more flexible machine and the touch human-machine interface are suitable for the changeable marketing demands of end users.
關鍵詞：ACOPOS multi伺服驅動 羅拉分段傳動 電子凸輪 集體落紗
Key words: ACOPOS multi servo driving, roller sectional driving, electric cam,
integral doffing
1. 前言：
上海二紡機股份有限公司是專業從事紡織機械及紡織器材製造的大型企業之一，進入21世紀，上海及長三角飛速發展的經濟環境、金融環境、信xin息xi環huan境jing和he環huan保bao環huan境jing，為wei上shang海hai二er紡fang機ji的de持chi續xu發fa展zhan提ti供gong了le絕jue好hao的de機ji遇yu，同tong時shi也ye麵mian臨lin著zhe更geng大da的de挑tiao戰zhan。在zai考kao慮lv更geng具ju競jing爭zheng力li的de產chan品pin以yi應ying對dui日ri益yi激ji烈lie的de國guo際ji競jing爭zheng，2007年底，我們啟動了EJM158JL型超長車細紗機帶集體落紗的產品開發計劃，設計國內首台高達1512錠的超長車設備，這是一項卓越的挑戰。
2. 係統概述：
細紗超長車是一個麵向未來的機器設計，不僅僅是因為它所要實現的高性能技術指標，並且對於人工、占地等投資也會有大量的節省，就未來實現細絡聯、粗細聯來說，自動化程度的提高對於未來機器的柔性整合至關重要。
EJM158JL型細紗機采用全數字化電氣控製係統，是集現場總線、PLC通訊控製、光機電一體化的配集體落紗裝置的新型紡機。該機的細紗錠數可達1512錠（標準常規細紗機為480錠/台），為國內錠數之最，預計可為用戶節省15%的生產成本，減少20%的占地麵積。同時全自動化的集體落紗裝置取消了傳統的人工落紗環節又可使棉紡廠萬錠用工人數減少25人(ren)左(zuo)右(you)。全(quan)機(ji)各(ge)傳(chuan)動(dong)機(ji)構(gou)均(jun)采(cai)用(yong)單(dan)獨(du)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)，用(yong)電(dian)氣(qi)閉(bi)環(huan)控(kong)製(zhi)代(dai)替(ti)機(ji)械(xie)齒(chi)輪(lun)傳(chuan)動(dong)，使(shi)紡(fang)紗(sha)品(pin)種(zhong)轉(zhuan)換(huan)過(guo)程(cheng)全(quan)部(bu)由(you)計(ji)算(suan)機(ji)完(wan)成(cheng)，取(qu)消(xiao)了(le)所(suo)有(you)機(ji)械(xie)變(bian)換(huan)機(ji)構(gou)，降(jiang)低(di)了(le)機(ji)械(xie)材(cai)料(liao)和(he)維(wei)護(hu)成(cheng)本(ben)，提(ti)高(gao)了(le)整(zheng)機(ji)的(de)產(chan)量(liang)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)。全(quan)機(ji)采(cai)用(yong)了(le)先(xian)進(jin)的(de)電(dian)子(zi)凸(tu)輪(lun)技(ji)術(shu)代(dai)替(ti)了(le)傳(chuan)統(tong)的(de)機(ji)械(xie)凸(tu)輪(lun)，運(yun)用(yong)先(xian)進(jin)的(de)位(wei)置(zhi)型(xing)伺(si)服(fu)與(yu)電(dian)機(ji)來(lai)自(zi)動(dong)定(ding)位(wei)，人(ren)性(xing)化(hua)的(de)操(cao)作(zuo)界(jie)麵(mian)可(ke)使(shi)用(yong)戶(hu)自(zi)行(xing)設(she)定(ding)各(ge)種(zhong)變(bian)速(su)曲(qu)線(xian)、工藝參數和集落定位，具有高效，節能，方便，精確的性能。
3. 控製係統方案簡介：
整套控製部分由上位機、人機界麵、變頻控製器、專用伺服控製器、同步電機、伺服電機、Powerlink高速通訊總線等組成，主要控製如下四部分：
①羅拉分段獨立傳動：
分別由ACOPOS multi伺服控製器控製12個羅拉同步電機傳動前中後中間分段的12根羅拉，取消傳統意義上的由主軸帶動，再通過車頭機械齒輪變換來帶動羅拉傳動的方法。
對於超長車而言，前、中、後hou羅luo拉la在zai運yun行xing過guo程cheng中zhong，尤you其qi是shi高gao速su中zhong會hui產chan生sheng微wei小xiao的de機ji械xie變bian形xing，這zhe些xie微wei小xiao的de變bian形xing對dui於yu成cheng型xing紗sha線xian的de質zhi量liang而er言yan卻que有you著zhe非fei常chang大da的de影ying響xiang，為wei了le解jie決jue這zhe個ge問wen題ti，設she計ji了le分fen段duan獨du立li驅qu動dong的de羅luo拉la驅qu動dong方fang案an，即ji前qian後hou車che頭tou與yu車che尾wei的de羅luo拉la在zai中zhong間jian斷duan開kai，分fen別bie由you車che頭tou與yu車che尾wei的de同tong步bu羅luo拉la電dian機ji單dan獨du驅qu動dong，多duo個ge軸zhou之zhi間jian不bu斷duan的de通tong過guo編bian碼ma器qi與yu總zong線xian通tong訊xun實shi現xian高gao速su的de數shu據ju交jiao換huan，以yi確que保bao相xiang互hu之zhi間jian同tong步bu關guan係xi的de捆kun綁bang，在zai解jie決jue機ji械xie變bian形xing的de同tong時shi，有you效xiao的de解jie決jue了le羅luo拉la分fen段duan之zhi後hou高gao精jing度du的de同tong步bu傳chuan動dong，即ji使shi在zai突tu然ran斷duan電dian的de時shi候hou，各ge個ge軸zhou之zhi間jian依yi然ran能neng夠gou保bao持chi同tong步bu降jiang速su停ting止zhi，以yi保bao證zheng高gao質zhi量liang的de實shi現xian紡fang紗sha的de需xu求qiu，保bao證zheng了le紗sha線xian生sheng產chan的de一yi致zhi性xing。
前羅拉：  分段  中羅拉：  分段  後羅拉:  分段  圖1：羅拉分段傳動
同時，這樣設計的好處還在於：用戶在變換工藝時，隻需將各羅拉的直徑，成紗需要達到的撚度和總牽伸倍數、後hou牽qian伸shen倍bei數shu等deng數shu據ju由you人ren機ji界jie麵mian輸shu入ru即ji可ke，通tong過guo大da量liang的de數shu字zi化hua軟ruan件jian編bian程cheng的de方fang法fa，由you程cheng序xu內nei已yi編bian寫xie好hao的de紡fang紗sha曲qu線xian和he數shu學xue公gong式shi在zai幾ji毫hao秒miao的de時shi間jian周zhou期qi內nei，時shi刻ke控kong製zhi和he修xiu正zheng紗sha線xian的de牽qian伸shen及ji撚nian度du，以yi達da到dao不bu再zai需xu要yao進jin行xing繁fan瑣suo的de更geng換huan機ji械xie齒chi輪lun來lai變bian換huan紗sha線xian工gong藝yi的de目mu的de，達da到dao機ji械xie上shang永yong不bu磨mo損sun，同tong時shi還hai節jie省sheng了le更geng換huan機ji械xie組zu件jian所suo耗hao費fei的de時shi間jian。如ru下xia圖tu2
 
圖2：工藝變換及牽伸倍數的設定
②鋼領板傳動采用電子凸輪技術
鋼gang領ling板ban級ji升sheng采cai用yong具ju有you電dian子zi凸tu輪lun功gong能neng的de凸tu輪lun型xing伺si服fu控kong製zhi器qi及ji伺si服fu電dian機ji，取qu代dai了le原yuan來lai複fu雜za的de機ji械xie齒chi輪lun及ji凸tu輪lun結jie構gou組zu件jian，以yi達da到dao電dian子zi凸tu輪lun成cheng形xing代dai替ti傳chuan統tong的de機ji械xie凸tu輪lun成cheng形xing，其qi原yuan理li為wei通tong過guo用yong軟ruan件jian編bian程cheng的de方fang法fa控kong製zhi伺si服fu電dian機ji對dui其qi拖tuo動dong的de元yuan件jian進jin行xing類lei似si於yu機ji械xie組zu件jian一yi樣yang的de不bu規gui則ze的de運yun動dong，並bing且qie同tong時shi實shi現xian對dui鋼gang領ling板ban傳chuan動dong的de準zhun確que跟gen蹤zong。
傳動分配 |
圖3：鋼領板升降傳動
細紗的管紗分管頂、管身和管底三個部分，卷繞形式采用圓錐形交叉卷繞形式(又稱短動程升降卷繞)，同一層紗各處的卷繞直徑不同，以實現退繞時紗可從管頂抽出而管體不轉動，適應高速退繞的目的。
yinci，zaixishadedianzichengxingkongzhizhong，caiyongsifuxitongkongzhiganglingbandianzitulungongneng，genjuqianluoladechuxiansuduheshaxiandecuxidushedingjuanraojiejuhechengxinggaodu，jisuanchushaxianzaiguanshenheguandijuanraosuoxudeganglingbanshengjiangsudu；通過編碼器發出信號反饋給伺服係統，實現細紗的電子成形。
圖4： 電子凸輪運動曲線圖
電dian子zi凸tu輪lun技ji術shu的de應ying用yong使shi得de紗sha線xian成cheng型xing變bian得de簡jian單dan，與yu傳chuan統tong的de機ji械xie凸tu輪lun機ji構gou相xiang比bi，它ta消xiao除chu了le機ji械xie磨mo損sun所suo帶dai來lai的de機ji器qi維wei護hu成cheng本ben的de上shang升sheng，並bing且qie，最zui重zhong要yao的de是shi，采cai用yong伺si服fu驅qu動dong後hou，通tong過guo數shu學xue模mo型xing和he經jing典dian凸tu輪lun成cheng型xing公gong式shi的de應ying用yong，整zheng個ge成cheng型xing工gong藝yi變bian得de更geng加jia靈ling活huo，它ta無wu需xu對dui機ji械xie組zu件jian進jin行xing重zhong新xin的de變bian化hua，而er僅jin僅jin隻zhi需xu通tong過guo積ji升sheng參can數shu的de設she置zhi，伺si服fu自zi行xing運yun行xing不bu同tong的deCAM曲線來實現不同紡紗過程對於傳動的要求，以達到更好的成型效果。
圖5：電子凸輪級升與動程參數的設定
③主電機控製錠子傳動
錠子部分由主電機帶動主軸傳動，如下圖：
傳動分配 |
圖6：錠子由主軸傳動
該部分由主變頻器、dingzichuandongbufenhezhudianjigoucheng，qizuoyongshishangweijiyijuyonghuzairenjijiemianneishedingdekongzhishidianquxiandesudu，youbianpinqikongzhidingzizhuandongdesuduquxian，zidongtiaozhengdingziyunxing，yitigaoshaxianzhilianghechanliang。
 
圖7：十點曲線的長度與速度的設定
④位置型伺服控製集體落紗的升降
集(ji)體(ti)落(luo)紗(sha)功(gong)能(neng)的(de)實(shi)現(xian)對(dui)於(yu)提(ti)高(gao)棉(mian)紡(fang)廠(chang)的(de)勞(lao)動(dong)生(sheng)產(chan)率(lv)，降(jiang)低(di)工(gong)人(ren)勞(lao)動(dong)強(qiang)度(du)，保(bao)證(zheng)成(cheng)紗(sha)品(pin)質(zhi)，實(shi)現(xian)無(wu)人(ren)生(sheng)產(chan)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)，因(yin)此(ci)集(ji)體(ti)落(luo)紗(sha)裝(zhuang)置(zhi)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)在(zai)細(xi)紗(sha)機(ji)控(kong)製(zhi)的(de)設(she)計(ji)中(zhong)占(zhan)有(you)重(zhong)要(yao)地(di)位(wei)。
集體落紗部分由位置型伺服控製器和伺服電機采用脈衝精確定位的方式控製。該部分由伺服控製器、升降傳動部分和集落電機構成，集體落紗傳動數字通訊分為人字臂上升、下降、暫停和伺服複位四個功能，通過在上位機內設定的13個集落位置脈衝來達到自動插拔管的精確定位，落紗時間被縮短到小於3分鍾，整個1512錠的走管時間則控製在55分鍾以內，而留頭率則在98％以(yi)上(shang)，同(tong)時(shi)省(sheng)去(qu)了(le)空(kong)管(guan)紗(sha)的(de)整(zheng)理(li)工(gong)作(zuo)，並(bing)且(qie)節(jie)省(sheng)了(le)大(da)量(liang)人(ren)工(gong)，這(zhe)對(dui)於(yu)終(zhong)端(duan)客(ke)戶(hu)來(lai)說(shuo)意(yi)味(wei)著(zhe)巨(ju)大(da)的(de)成(cheng)本(ben)節(jie)省(sheng)，也(ye)顯(xian)示(shi)了(le)帶(dai)集(ji)體(ti)落(luo)紗(sha)設(she)備(bei)的(de)競(jing)爭(zheng)力(li)。
 傳動集落升降裝置 |
圖8：集體落紗升降傳動
整套控製方案的實現如下圖：
圖9：控製係統方案
4. 驅動器散熱問題的解決
雖然，自動化程度和獨立驅動很重要，但是，紡織機械行業有很多特殊的要求必須首先被考慮，例如：sanrefangshi，yinweifangzhichanggaowengaoshideshengchanhuanjing，zaochenglemaoshajipiaofuwuhuileijidaodianqiguizili，duiguizidesanrexingzaochenglehendadeyingxiang，shenzhichuxianlesanrefengshanduzhuandeqingkuang，zhekenengzhijiehuidaozhiqudongqidesunhuai，yinci，tongchangzhexiejiqidouyaoqiusanrezhuangzhianzhuangyujiguidewaimian，yibianzhenggedianqiguidemifengxinghequdongqidechixusanrededaobaozheng，erbenjizhongdeACOPOS multi驅動器采用大冷板穿牆式的安裝方式極好適應了這一特殊的環境需求，在實際的試驗中，驅動器的散熱得到了有力保證。
5. 降本、節能與降耗：
由(you)於(yu)紡(fang)織(zhi)機(ji)械(xie)是(shi)一(yi)個(ge)競(jing)爭(zheng)非(fei)常(chang)激(ji)烈(lie)的(de)領(ling)域(yu)，因(yin)此(ci)成(cheng)本(ben)也(ye)必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)在(zai)內(nei)，一(yi)方(fang)麵(mian)是(shi)整(zheng)體(ti)的(de)硬(ying)件(jian)投(tou)資(zi)成(cheng)本(ben)，另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)是(shi)係(xi)統(tong)的(de)運(yun)行(xing)成(cheng)本(ben)。全(quan)機(ji)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器(qi)的(de)逆(ni)變(bian)單(dan)元(yuan)具(ju)有(you)雙(shuang)軸(zhou)驅(qu)動(dong)能(neng)力(li)，14個軸隻需要7個逆變單元，這將大大的節省成本，同時整個驅動器部分采用了共直流母線技術，每個逆變單元無需再增加DC模塊的成本,從而使得整體的價格得到下降，而且共直流母線有較大範圍的電源支持能力，從230VAC～480VAC寬廣的電壓適應範圍使得即使在電源不穩定的情況下，也能提供穩定的驅動電流輸出，確保了機器的可靠運行。
qudongqibenshentongguoneibudejienengsheji，fenbiechuyuyunxinghezhidongzhuangtaidedianjixianghuzhijianjinxinglehenhaodenengliangpingheng，zhiliumuxianjiangnaxiezhidongdediannengjinxinglezhongxindefenpei，erbushitongguorenengdexingshisanfadiao。gaogonglvyinsushejiyebaozhanglenengliangbeichongfendeliyong，zhezaiyidingchengdushangyedadadejieshengleyunxingzhongdenengliang，jiangdilenenghao。
圖10：紡機展覽會樣機
6. 結束語：
隨sui著zhe紡fang機ji設she備bei技ji術shu進jin步bu和he更geng新xin換huan代dai的de速su度du越yue來lai越yue快kuai，超chao長chang細xi紗sha機ji作zuo為wei一yi款kuan麵mian向xiang未wei來lai的de機ji型xing，對dui於yu新xin增zeng的de投tou資zi或huo者zhe技ji術shu的de改gai造zao而er言yan，不bu僅jin僅jin是shi減jian少shao了le車che頭tou和he車che尾wei的de排pai列lie，節jie省sheng了le占zhan地di麵mian積ji和he對dui廠chang房fang的de投tou資zi，更geng重zhong要yao的de在zai於yu質zhi量liang的de提ti升sheng，和he對dui客ke戶hu整zheng體ti的de生sheng產chan效xiao率lv的de提ti高gao，由youACOPOS multi構成的分布式伺服驅動係統借助於POWERLINK的通信技術,將機器的整個生產過程及各工藝步驟完美的實現了同步，機器整體性能達到國內領先水平，這是一個非常具有競爭力的產品設計。
參考文獻：
《可編程計算機控製器技術》 電子工業出版社 2005.11 齊蓉，肖維榮
《運動控製係統》 機械工業出版社 陳伯時
《ACOPOS multi User's Manual》
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