摘 要： 在簡要介紹假捻彈力絲機（加彈機）加工原絲成具有低彈和中彈性能的彈力絲的加工設備原理的基礎上，系統研討臺達變頻器加彈機運動控制應用技術。
關鍵詞： 加彈機 擺頻功能變頻器 臺達
1 引言
加彈機的全稱叫假捻彈力絲機，是一種將POY絲等原絲加工成具有低彈和中彈性能的彈力絲的加工設備。在紡織機械的多功能彈力絲機上，拉伸變形是重要的加工環節之一。對絲條材料進行加熱和恒溫控制會直接影響絲條拉伸變形的質量。絲條溫度的恒定性和絲條之間的一致性，對絲條變形的強度，緊縮伸長率，卷曲和染色不勻等質量指標都有極大的影響。
2 加彈機簡介
加彈機的結構（圖1）一般設置成對稱的A側（左側）和B側（右側），在每一側分別安裝有上熱箱和下熱箱，每一只熱箱上安裝有加熱器和溫度傳感器，它們構成了加彈機的加熱和測量部分。加彈機的傳動系統一般采用多個變頻器分別控制各個傳動部件的速度，通過安裝于傳動部件上的測速傳感器（編碼器或者
接近開關），實時測控各個變頻器的速度，以滿足拉伸和假捻的工藝要求，因此變頻器的閉環恒速控制至關重要。
圖1 加彈機結構簡圖
本文介紹的加彈機案例由9臺或者11臺變頻器組成(2.2kw八臺，1.5kw兩臺，7.5kw/15kw一臺，分別控制左一羅拉，右一羅拉，左二羅拉，右二羅拉，左三羅拉，右三羅拉，左黑輥，右黑輥，左橫動機構，右橫動機構，龍帶)，其中2臺變頻器需要具備擾動功能（一種紡織傳動專用功能，也可以稱為三角波功能。），主要用于控制橫動機構；其余7臺由于對速度的穩定性和精確性要求比較高，需要具備速度回饋功能，工程上為了節約成本，一般脈沖信號由外部接近開關來提供。
3 電氣控制系統
加彈機電控系統（圖2）由人機交互操作觸摸屏設置參數和監控運行狀態。
溫度控制器用于將熱箱的溫度穩定在工藝設定的溫度值。測速反饋單元用于檢測各傳動部件的轉速反饋信號，使變頻器控制電機的速度恒定在客戶設定的傳動工藝值。
圖2 加彈機電控系統簡圖
4運動控制系統
4.1衡定速度控制
為了使假捻的絲線長度及捻度能有效控制并統計，系統中的每臺變頻都需要死循環來穩速，也就是說每臺變頻都必須帶有脈沖回饋功能。
4.2速度擺頻控制
擺頻功能適用于紡織、化纖及需要卷線、橫向運動等場合。為防止纖維絲在纖維卷表面的同一點堆聚，必須改變橫向的運動方式。擺頻功能的應用非常普遍，其主要目的在于避免卷繞時繞紗重疊，并可減少靜電。擺頻功能的原理是將一個三角頻率疊加到中心頻率上。為補償系統慣性，通常還需要加上一個快速階躍頻率。
5 臺達變頻器應用設計
臺達M系列---高功能低噪音迷你型變頻器,具有體積小、低速力矩大、V/F及Sensorless向量控制；1.0Hz，150%以上額定轉矩輸出；內置PID功能；計數器功能；多段速及自動程序運轉；簡易定位；累計電機運行時間；自動偵測(Autotunning)電機參數；擺頻功能；散熱風扇運行模式設定；主，輔頻率控制；睡眠功能；節能運轉；RS485通訊接口，支持Modbus協議等特點。由于性能完善和使用方便廣泛應用于產業機械、工業自動化控制以及小型恒壓供水系統等廣泛的應用領域。
5.1速度閉環設計
加彈機變頻器速度閉環接口接入外部最高頻率到30kHz脈沖信號。參數設計如表1所示。
表1 臺達M系列變頻器速度閉環參數
由于M系列本身不提供驅動PG（速度反饋單元）的直流電源，需要外置電源來供給PG使用。目前來說，接入到M系列的信號為單脈沖信號，分別接到MI5和GND端子上。
5.2擺頻控制設計
擺頻運行過程（圖3）描述：先依加速時間加速到擺頻預置頻率P168，并等待一段時間P169，再依加速時間至中心頻率，然后依照設定的擺頻振幅P170、跳躍頻率P171、跳躍時間P172、擺頻周期P173、擺頻比率P174循環運行，直到停止命令下達后依減速時間減速停止。
圖3 擺頻控制設計
擺頻最高運轉頻率=中心頻率＋中心頻率 * P170，擺頻最低運轉頻率=中心頻率－中心頻率 * P170，擺頻運轉頻率受上、下限頻率限制，超過或低于上下限限頻率，則會依上下限重新計算擺頻運轉頻率；
表2 臺達M系列變頻器擺頻控制參數
跳躍頻率=中心頻率 * P170 * P171，過大的跳躍頻率可能產生過電壓、過轉矩等異常警告跳脫；
P175為隨機功能，主要是能夠隨機調整擺頻上升時間和下降時間的比例值，最大隨機比率值 >= 擺頻上升時間 / 擺頻下降時間，最小隨機比率值 <= 擺頻上升時間 / 擺頻下降時間，開啟此功能后，產生的速度波形如圖4所示。
圖4 擺頻速度波形
5.3 工程實際問題
1．PG回授信號。目前來說，PG回授信號一般采取接近開關提供的方式，所以接近開關提供信號的穩定性是關系到整個系統穩定性的非常重要的前提條件。而且接近開關提供的信號一般來說都是弱電壓信號，容易受到來自外界的干擾，建議客戶使用屏蔽電纜作為延長線。
2．P170-P177對于不同的紗線，需要設置的值是不一樣的，取決于工藝的要求。這些參數需要根據經驗值并且結合實際生產出來的成品效果來做調整。
5.4 故障處理
1．PG ERR（速度信號出錯）。當反饋的脈沖信號出現不正常時出現此報警。一般采取的解決方式是首先檢查連接線是否可靠，接近開關是否完好，是否有信號輸出；然后再檢查參數是否設置正確，P159脈沖數是否符合實際情況；加強抗干擾的措施；最后更換控制板，排除是否存在輸入信號端子的問題。
2．OL（過載）。主要是察看負載電流情況，是否超過變頻器額定輸出電流，如果超過，請檢查機械部分是否存在潤滑不足等加大負載的現象；檢查參數部分，自動轉矩補償是否設置過大；更換變頻器，排除變頻器的硬件問題。
3．OC（過流）。檢查變頻器U-V-W是否存在短路現象，變頻器與電機的連接線是否可靠連接，延長加速時間。
4．OH（過熱）。檢查變頻風扇是否正常工作，電柜內的風扇是否正常工作，測量電柜內的實際溫度。
6 結束語
本機器調節方便，加工出來的絲線優于以前設備，紗錠成型理想，增加了適用的織機范圍，應用效果和客戶反映良好，并且變頻器的各種保護功能為設備的安全可靠運行提供了保證。通訊的方式簡化了紡織加彈機的控制系統，強大的變頻器功能提高了生產產品的質量和生產效率。
