摘要：文章详细介绍利用PLC和变频器控制单台纺丝机，降低丝饼内外层纤度差异的方法和效果。从原因分析、方案确定、设备选型、编程实验和纺丝实验等方面，论述采用PLC控制，降低纤偏的可行性。
　　关键词：PLC；纺丝机；变频器；时间段；纤度偏差
　　中图分类号：S22 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2012）-12-0124-1
　　采用离心法生产的粘胶长丝，丝饼内外层之间存在较大的纤度偏差，提高产品质量，对四纺车间辖区内的30#纺丝机进行了改造实验，目标是达到纤偏不超1.0%。利用PLC和变频器，分时分段控制纺丝机泵轴电机运转速度，纺丝电机转速以与泵轴速度相匹配的固定转速运转，通过旋转编码器监测实际运转速度，采集到变频器，与变频器给定频率比较，进行补偿输出，实现转速闭环调节。经大量实验， 丝饼内外层丝条纤度偏差由4.0%下降到1.0%以下，确保了染色的均一性，提高了产品质量。
　　1 原因分析
　　纤维的细度即纤度，是指在公定回潮率下，9000米纱线或纤维所具有重量的克数，克重越大纱线或纤维越粗，原有纺丝机纺出的75D丝外、中、内纤度偏差较大，纤度偏差在4.0%左右，染色的均一性不好。经分析，丝饼内外纤度差异主要原因是随着纺丝时间增长，泵轴电机的速度始终不变造成的，为此对泵轴采取变速控制，随纺丝时间的变化转速逐渐降低，使计量泵的吐胶量随着落丝时间的增加而减少，其他三个电机以与泵轴转速相匹配的频率匀速运转。
　　2 确定方案
　　针对上述原因，泵轴采用变频器控制，变频器的输出频率随纺丝时间增加而降低，才能降低内外层纤度偏移，故采用PLC控制变频器。纺丝机的控制只需启动、急停等按手和运转、落丝报警指示灯，在触摸屏上设定和监视运行数据。
　　3 设备选型
　　根据上述方案，采用S7-200的CPU，带有2个通讯口；变频器选用台达的VFD-B型，一台控制泵轴转速，另一台控制纺丝转速；旋转式编码器2台，作用是检测转速；PG速度回授卡2块，安装在变频器内部，接受编码器信号；触摸屏，用于显示运转速度和设定时间频率等。所有元件集中安装在纺丝机头的小自控柜里，实现单台纺丝机独立自动控制。
　　4 编程实验
　　自控柜安装完成后，对PLC编程显得尤为重要，根据以往的实验数据建立数学模型，纤度变化是不规则的曲线，把曲线近似看做由若干直线组成，按分段直线进行编程。以下详述编程过程：
　　4.1 PLC与变频器通讯
　　采用模拟量输入形式给定频率，经试验，给定频率存在误差，改为RS485的通讯方式与CPU连接，解决了误差问题。把2台变频器的地址分别设为1和2，在PLC中编制通讯程序，变频参数设置成相应的通讯参数，调试通讯正常，实时读取变频器的频率、电流、运转状态等信息，在触摸屏上设定变频器的频率。变频参数如下：
　　4.2 泵轴速度控制程序
　　泵轴转速随着纺丝时间的增长而不断降低，与时间成非线性关系，通过不断地摸索，把纺丝总时间分成不同的时间段，每段频率与时间成线性关系，在程序中设定了五个时间点和频率点，经安装到纺丝机上试纺，纤度偏差有所降低，但是没有达到理想的效果。又修改程序，把时间点和频率拐点设为七个，纺后进行化验，效果明显好于五个点。但是泵轴和纺丝的速度有时出现小的波动，又加装了编码器，检测泵轴和纺丝的速度，编码器信号送到变频器，变频器内给定转速与实际转速比较后，进行频率补偿，实现频率闭环调节。
　　4.3 落丝报警程序
　　在触摸屏里设定纺丝总时间，利用CPU的计时器功能编制程序，落丝时间提前5分钟报警，加装报警指示灯，指示灯闪时，提醒纺丝工做好落丝准备。
　　5 纺丝实验与效果
　　为了达到内外层纤偏不超过1.0%的目标，不断修改时间点和对应的纺速，进行大量的实验，分析数据，摸索规律，确定下一套方案，共经过十几套方案的反复试纺，内外层纤度差异控制在1.0%以内。强伸度、染色指标也优于以前，达到了理想的效果。在年初扩大生产规模，进行十二个纺丝机台的改造，纺丝品种也不断增加，已由一种增加到五种，经纤度补偿后的产品售价大大高于普通产品。
　　6 结论
　　改造后的十二个机台已运行半年，已纺出满足不同客户要求的产品，得到了用户的好评和领导的赞誉。实践证明，可以继续改造更多的机台生产更好的产品，为客户提供优质服务，为公司创造更多经济效益。
　　参考文献
　　[1] 孙逊.浅谈生丝纤度偏差和最大偏差的主要控制方法.江苏纺织.2009，（2）.
　　作者简介：丛希，吉林农业大学农业电气化与自动化专业在读研究生。