新型粗纱机协调同步控制与设计

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1、新型粗纱机协调同步控制与设计摘要新型粗纱机运动控制系统采用PLC控制技术，通过PROFIBUS挂载变频器驱动交流异步电机。四个电机分别对整机四大部件锭翼，罗拉，筒管和龙筋进行独立驱动，通过光电编码器对四电机的速度进行检测反馈，构成速度闭环控制系统。取消了传统粗纱机中的锥轮，龙筋升降，纺纱成型等机构，让机械结构大为简化。同时，锭翼，罗拉，筒管和龙筋分别有各自的电机驱动，整机的工艺转速大为提高，从而提高了生产效率，增强了粗纱机的生产能力。由于机械结构上的改进，新型粗纱机控制系统中四电机的协调同步控制

2、成为研发的一个难点。本文从软件和硬件两个方面对该运动控制系统的同步控制性能进行研究。硬件方面：变频器的低频特性对整机启停阶段四电机同步性能起着至关重要的作用，我们采用施耐德ATV71型变频器驱动系统中的交流异步电机，该变频器拥有良好的低频特性，能够在低频下保证电机的稳定力矩，使得电机在低频拥有良好的速度调节能力。然而ATV71型变频器自身带有的不是PROFIBUS总线接口，因此如何保证PLC和ATV71的通信成为硬件方面的难点，本文针对该难点提出了通信解决方案。软件方面：介绍了系统的同步圈绕模型

3、，为程序的编制提供了数学模型基础。同时为了保证整机锥轮模型在不同环境下的良好适应性，提出了建立具有自学习能力锥轮模型的方法。同时在四电机闭环控制算法方面，根据粗纱机整机工作启停阶段和稳态运行阶段不同的工艺要求，我们提出了带有二阶滤波器的分段平均PID控制算法，从而保证了整机在不同工作阶段四电机的协调同步能力，满足了纺纱工艺要求。文章最后介绍了系统的软件设计结构，详细说明了PLC控制程序的编程方法以及人机界面的设计。通过软件，硬件方面的改进和研究，新型粗纱机具有了良好的同步性能，成功实现了高效高质

4、量纺纱。关键字：协调同步控制，现场总线，PID控制算法，锥轮模型IIDesignofCoordinatedSynchronizationofNewTypeofRovingMachineAbstractThenewtypeofrovingmachinemotioncontrolsystemmakesuseofPLCcontroltechnologyandthefourmotorsaredrivenbyfrequencyconvertersconnectedwithPROFIBUS.Fourmoto

5、rsseparatelydrivethefourmainpartsinsystem,whichareflyer,roller,bobbinandcarriage.Photoelectricencoderisappliedinthesystemtofeedbackthemotorspeedinordertomakethecloseloopcontrol.Eliminationofupanddownconedrumsandformingdevicesimplifythemechanicalarchi

6、tecturealot.Meanwhile,thefourmainpartsaredrivenbythemotorsseparatelysothewholespeedofmachineisenhancedandtheworkingefficiencyandoperationcapabilityareincreasedalot.Duetothemechanicalarchitecturesimplification,difficultyinthefourmotorcoordinatedsynchr

7、onizationcontrolcomesup.Thispaperwillgiveandetailresearchinthisissuefromsoftwareandhardwareaspects.Hardwareaspect:thecharacteristicinlowfrequencyoffrequencyconverterplayanimportantroleinthesynchronizationinstartandstopperiod.SoweapplytheSchneiderATV7

8、1frequencyconvertertofulfilltheneed.Ithasagreatperformanceinlowfrequency.Unfortunately,ATV71arenotcapableforPROFIBUSsinceitonlyhasaMODBUSinterface.Thispapergivesthecommunicationsolutionofthisissue.Softwareaspect:synchronizedwindingmodelisdiscussed.Th