超大牵伸数控细纱机牵伸传动系统设计

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1、超大牵伸数控细纱机牵伸传动系统设计　　摘要：介绍了超大牵伸细纱机的牵伸传动型式，给出了牵伸传动数学模型，在此基础上，利用西门子S7-200系列可编程控制器（PLC）控制器控制交流伺服驱动器，继而通过多电机传动牵伸机构，有效控制罗拉转速，实现牵伸机构的数字化控制。关键词：超大牵伸细纱机；数字牵伸；传动模型中图分类号：TS103.23文献标志码：BTheDesignofDrivingSystemforSuper-high-draftSpinningFrameAbstract：Thearticleintroducedthedrivingmodeforthedraftingmechanismonsu

2、per-high-draftspinningframeandpresentedthemathematicmodelofthedrivingmode.ControllingtheACservodriverwithSiemens’S7-200PLCcontrollerstorealizemulti-motordriveofthedraftingmechanismcaneffectivelycontroltherotatingspeedofrollerandrealizenumericalcontrolofdraftingmechanism.Keywords：super-high-draftspr

3、ingframe；numericalcontrolofdrafting；drivingmodel6近年来，转杯纺和喷气纺等各种新型纺纱技术取得了较大的发展，但环锭纺纱在纺短纤纱时，由于其纱线性能的特殊性，仍不失为最重要的纺纱方法。环锭纺纱系统可纺高支纱、成纱质量好，相比喷气纺等新型纺纱技术具有明显的优势。不过环锭纺纱的生产效率并不理想，针对这个问题，纺纱界提出了超大牵伸纺纱技术的构想。超大牵伸纺纱技术与环锭纺纱相类似，所纺纱线结构性能好，且可缩短工艺流程，省去粗纱工序，降低生产成本。对于纺纱而言，超大牵伸纺纱方式带来的效果必将是革命性的。随着数字控制技术的发展，将数控技术应用于纺纱领域以实现

4、纺纱过程的智能控制已经势不可挡。使用数字牵伸传动避免了传统齿轮传动维护工作量大、密封不好、易形成油污染，成型凸轮制造质量差、冲击大，工艺调整需要更换一系列的交换齿轮等缺点。电子牵伸传动在超大牵伸细纱机上应用有利于细纱机形成稳定可靠的牵伸环境，从而为实现超大牵伸纺纱技术提供了有力的条件。本文运用西门子S7-200系列PLC224XP通过通讯方式与触摸屏连接，采集系统各种传感器的输入信号，并向变频器、伺服驱动器等执行机构发出控制信号，伺服驱动器驱动伺服电机，控制3个罗拉的转速，从而实现对细纱机牵伸机构的控制。1超大牵伸细纱机电子牵伸传动机构简介本文涉及到的细纱机超大牵伸型式为四罗拉四皮圈摇架加压

5、，如图1所示。总牵伸倍数在50～6300倍之间，前区牵伸倍数控制在10～50倍，中区牵伸倍数控制在2～4倍，后区牵伸倍数控制在2倍以内，罗拉直径为27mm。罗拉传动如图2所示，交流伺服电机M1、M2、M3分别同步传动前罗拉、第二罗拉和第三罗拉，由于后区牵伸倍数不大，第三罗拉和后罗拉转速接近，它们之间采用齿轮传动，以降低成本。3个电机独立传动三列罗拉，牵伸倍数的改变可通过对前罗拉转速的改变来实现。3.2硬件设计（1）触摸屏本系统采用威伦MT6056i触摸屏，根据所纺纱线要求在触摸屏上输入相关的参数值，并对纺纱过程中的机器状态实施在线检测。主要纺纱工艺参数有：锭速、捻度、粗纱定量、细纱特数、前区

6、牵伸倍数、中区牵伸倍数和后区牵伸倍数等。（2）PLC控制器本系统采用的可编程控制器为西门子S7-200CPU224XP，最多可扩展7个模块，本身带两个通讯口、两个PTO/PWM高速脉冲发生器，脉冲发生器最高频率可达100kHz，最多支持8个PID控制回路。PLC接收触摸屏传送过来的消息，根据建立的牵伸传动数学模型计算出发送给交流伺服电机的脉冲个数和周期。本系统PLC控制46台伺服系统，而S7-200只有两个高速脉冲发生器，所以需要添加位控模块EM253，EM253提供单轴、开环运动控制，此外，还需要添加I/O扩展单元EM223。（3）交流伺服驱动系统伺服控制系统包括伺服驱动器和伺服电机，本系

7、统采用松下伺服AE5，伺服驱动器的型号为MEDHT7364E，伺服电机的型号为MDME202GCG。控制模式分为位置控制、速度控制、转矩控制和全闭环控制等4种，牵伸传动系统采用速度控制模式，速度频率响应1.6kHz，最高转速可达2000r/min。交流伺服驱动器接收由PLC发送过来的脉冲个数和周期控制交流伺服电机转速，实现对牵伸机构的控制。（4）编码器本系统所采用的编码器型号为OVW2-20-2MHT，编码器