高速纺丝卷绕机机电一体化技术探讨

孙 锋

（浙江恒逸聚合物有限公司,杭州 311209）

化纤工业的发展在我国起步较晚，所以需要引进国外先进技术，在此基础上进行自行开发和研制高速纺丝卷绕机机电技术。高速纺丝卷绕机在高速纺丝系统的开发中显得尤为重要。其中，把间接驱动改成直接驱动是目前高速纺丝卷绕机的发展前景。高速纺丝卷绕机应具备在高速下顺利卷绕的功能，以确保工序的后续工作顺利进行退绕。

1 高速纺丝卷绕机的发展情况

自从我国成功开发了高速纺丝卷绕机之后，开始生产并推行了民用长丝BW435、BW835、BW1235以及BWA1360等半自动以及全自动的高速卷绕机，卷绕速度相对较快，一般在每分钟3000米-6500米范围内；上海某工程技术大学和上海二纺机股份有限公司共同研发了利用锭轴转动和横动转翼全自动切换高速纺丝卷绕机（EJQ296型号），而且其卷绕机的控制技术也具备了知识产权[1]；上海某家机械制造公司也相应生产了一系列全自动高速纺丝卷绕机（HWA8和JWA12型号）。目前，我国开发的这些全自动高速纺丝卷绕机在国内的应用水平以达到领先地位，这一技术的开发，证明了我国的技术发展水平在不断提高，并可以不再利用进口产品，进行生产和应用，不再被国外企业的高速纺丝卷绕机市场所垄断。

2 高速纺丝卷绕机机电一体化的应用技术

通过对国内外的多种高速纺丝卷绕机的控制系统进行分析，其控制实施方案大概总结了以下几种。

国外的高速纺丝卷绕机的控制方法主要有：主控计算机与变频器控制系统相结合；主控计算机与微处理器以及变频器的控制系统相结合。而国内的高速纺丝卷绕机的控制方主要有：TP801单板机与步进机电的控制系统相结合；嵌入式工控机（或单片机、可编程计算机控制系统）与变频器的控制系统相结合[2]；工业级计算机作集散控制系统的上位机与嵌入式工控机（或PLC、单片机、PCC）作集散控制系统的下位机以及变频器的卷绕机集散控制系统相结合。

以下分别介绍了德国马格(barmag)公司的CW6型和日本两家公司分别采用No.748型和No.768型高速纺丝卷绕机以及国内的高速纺丝卷绕机一体化技术的应用。

2.1 德国的应用技术

德国巴马格(barmag)公司采用CW6型全自动高速纺丝卷绕机，由于其具备全自动功能，因此其卷绕速度速度非常快，每分钟可运行6000米，而且生产的速度也比较快，每分钟可达5000米以上，对其实施主要控制的是通过主控计算机和工作站微处理器（8个），在运行过程中产生的所有参数都是靠计算机系统来进行出入或输出的，包括两个锭轴的传动，是靠三相交流机电以及变频器（都是独立的）进行控制。其中变频器的开发是由该德国公司根据高速纺丝卷绕机进行设计的，它的输出设备是6个晶体管（IGBT型号），可以使变频器的输出速度更快，而且更精确，同时具备了一定的能够与可靠性。而微处理器是靠速度脉冲信号来对锭轴进行计算并对其运行速度进行有效控制，以确保丝饼的运行速度相对稳定。因为转翼本身具有特殊结构的特点，所以需要通过电机来对其进行带动，转翼的叶片是用来带动丝束的来回移动。电机的控制是由独立的变频器来进行的，运行的速度可以根据情况而进行调节。利用压缩空气来带动接触辊的驱动，其运行速度也是可以根据情况进行调节的。根据以上技术的应用叙述中，可以看出整个操作系统的自动化程度非常高，因而实行系统的全自动技术，在工作效率、精度控制以及可靠性方面具有很大的优势。

2.2 日本的应用技术

先介绍日本的村田机械公司，主要有NO.748和NO.768以及NO.778等系列高速卷绕机，其中NO.748型卷绕机，有8个丝饼，卷绕速度每分钟可达7000米，属于全自动高速纺丝绕卷机 ，通过变频控制对横动装置、锭轴和接触辊以及切换转盘等运行情况。各个机电的运行情况和运转速度都是通过计算机来控制的，而且可以对相关参数的设定值进行储存，其优化选择方式是通过计算机来进行的。

再介绍日本帝人制机公司的NS-612型高速纺丝卷绕机，其丝饼的数量为12个，卷绕的速度也非常的快，每分钟可达6000米，同德国某公司采用CW6型全自动高速纺丝卷绕机卷绕速度相同。这种机型仅靠计算机便可实现其卷绕参数的调整，就是在计算机中提前对卷绕条件进行设定，根据改变横动速度来对卷绕的张力实施调控。与此同时，随着卷绕直径的不断扩大，控制锭轴的转速会越来越慢，从而使使其张力减到最小值，为了使卷绕的均匀性提高，需要用到先进的控制系统（MACS），并可通过监控器对所有的生产线进行有效操控，该技术的应用简化了操作，提高了卷绕速度和操作效率。

2.3 国内的应用技术

我国在1994年就开始提出了各种相关系统控制的方法，例如采用嵌入式工控机或者是可编程计算机控制系统或是单片机等。不管是以摩擦式传动还是以锭轴式传动，其控制原理大致是一样的。包括一种控制原理是选择MCS-51型的单片机作为系统的中央处理单元，RAM等相关硬件位于扩展片内，是用来进行实验检测、数据计算以及系统控制；选择用逆转传感器通过测速电路来对每个电机的实际运转速度进行测速，而且需要以实际运转速度和转速的设定来对PID控制算法进行调用，如果想要使变频器的频率改变，可以通过计算机输出实际的运转速度信号，来控制每个电机运转速度；输入和输出的通道是利用光电耦合器阻止干扰的影响，同时通过电镀的输出进行与PLC联络。

3 结语

随着网络技术的快速发展，高速纺丝卷绕机机电一体化技术也跟着逐步发展起来。根据有关企业对现场总线技术的广泛推荐，对高速纺丝绕卷机机电一体化系统的控制大多采用计算机进行，通过单独的变频器对每台机电进行控制，从而达到与网络信息化资源共享的目的。另外，为了是其技术更具优越性，还需要提高卷绕机的运行速度，应用嵌入式控制系统以及数据信号处理技术是高速纺丝卷绕机机电一体化技术的发展方向，从而促进高速纺丝卷绕机得到更好的发展。

[1]魏建,汤以范,顾鼎明.上海工程技术大学学报[J].2011(01).

[2]魏建,吴奇昌.国家实用新型专利[J].2012.