四方变频器在高速倍捻机上的整套应用

　　引言：本文讲解的是四方E550系列变频器在高速倍捻机上的整套应用。该款变频器控制性能良好，能够满足机器大功率的范围以及高速度精度等工艺要求。

　　概述：

　　倍捻机是一种加捻设备，加捻是把松散的纤维须条加以适量的捻度,使之成纱或者把纱、丝捻合成股线、缆绳，最终使纱线具有一定的物理机械性能和一定的外观，如纱线的强度、弹性、伸长率、毛羽、光泽、手感等。加捻后成纱的结构、形态发生变化，能使织物获得特殊的外观效应，如绉效应。倍捻机可以实现一转两捻，加捻效率比传统捻线设备成倍提高。

　　一、 高速倍捻机工作原理

　　常见的倍捻机每个单元设计为8锭,前后两面共16锭。每锭的工作原理如图1 所示，当锭子电机带动锭子转动的同时，槽筒和捻丝筒在线速电机的带动下也同步转动，从而使纱线从供丝筒子进入张力管，穿过张力珠，被张力珠的弹性作用所压紧，形成一个握持点，纱线退离空心锭子的中心孔，垂直进入锭盘，接着纱线由锭盘出口经储纱区偏转到达静止导纱钩，并形成气圈，气圈的高度由导丝钩的位置确定，纱线经导纱钩后，到达超喂罗拉，最后纱线经过导纱器交叉卷绕在筒子上。

　　图1 工艺原理图

　　二、四方E550高速倍捻机控制方案介绍

　　本方案介绍的高速倍捻机为单锭设计，最高锭速达到15000r/min。每锭单独由一台高速异步电机控制,都能单独控制启停。超喂罗拉由一台异步电机控制,称其为超喂电机。捻丝筒子由一台异步电机控制,称为线速电机。在每一锭中，捻丝筒子在机器运行时可以通过机械装置投入工作和分离工作。

　　图2 机械结构图

　　高速倍捻机线速电机、超喂电机、锭速电机转速由下面的公式决定：

　　线速电机线速=锭速电机转速*2/捻度=2π*线速轮半径*线速电机转速

　　超喂电机线速=线速电机线速*超喂量=2π*超喂轮半径*超喂电机转速

　　高速倍捻机对转速精度要求比较高，一般要求在不同的转速时误差±10r/min以内。通过高速接近开关作为速度反馈信号，接入E550变频器的高速脉冲输入端子，组成速度闭环的方式，转速精度误差±10r/min，完全满足现场工艺要求。通过专用的速度修正系数，还可以对转速进行手动微调，进一步提高转速精度。

　　图3 系统控制图

　　如图3所示，触摸屏根据公式，通过宏指令，来给定锭速变频器、线速变频器、超喂变频器频率，以及变频器的转向。此外，E550变频器可以选择不返回数据的通信方式，进一步提高通信的速度，提高系统的运行效率。

　　图4 变频器配线图

　　主要变频器参数设置：

　　① 锭速变频器参数设定

　　② 超喂变频器参数设定

　　③ 线速变频器参数设定

　　三、系统方案的特点

　　1、节省成本，本方案采用接近开关信号作为速度反馈，搭配高速脉冲输入接口组成实现速度闭环系统，节省了编码器的成本;系统使用触摸屏直接控制，变频器集成了相关工艺参数，省去了PLC的环节，进一步降低成本。

　　2、控制精度高，通过高速接近开关组成速度闭环控制，实测转速误差± 10r/min;

　　3、安装调试简便，只需要简单的配线即可组成整套系统;

　　4、抗干扰能力强，全系列产品经过EMC测试，确保通信可靠性;采用不返回数据的MODBUS通信方式，类似与通信广播的方式，进一步降低MODBUS通信的失败率。

　　四、小结：

　　本方案变频器通过高速接近开关实现转速闭环系统，解决了通用型变频器无法实现高转速精度的要求;采用通信不返回数据功能，实现了上位机与多台变频器的高速稳定通信。

　　本方案已在浙江某大型纺织机械厂批量使用，由于方案性价比高，系统稳定可靠，使产品具有很强的竞争力，得到用户的一致好评。