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摘要：本文詳細(xì)介紹了浙大中控研制生產(chǎn)的Barya-E系列電送電卷控制器產(chǎn)品的工作原理、技術(shù)性能、應(yīng)用領(lǐng)域和產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。
ABSTRCT: THE ARTICLE INTRODUCES IN DETAIL THE OPERATIONAL PRINCIPLES, TECHNICAL PERbbbbANCE, APPLIED FIELDS AND ITS SUPERORITY OF BARYA-E SERIES E.L.O & E.T.U CONTROLLER DEVELOPED BY ZHEJIANG SUPCON.
關(guān)鍵詞：電子送經(jīng) 電子卷取 控制器
KEYWORD： E.L.O E.T.U CONTROLLER

1．引言
        隨著社會(huì)的進(jìn)步發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，人們對(duì)紡織品的要求越來(lái)越高：精致的窗簾、漂亮的床單、高雅的工藝布……。這樣靠傳統(tǒng)的織造工藝已經(jīng)很難滿足社會(huì)需求，只有采用帶有高檔計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的中高檔織機(jī)才能實(shí)現(xiàn)。為了跟上織造技術(shù)發(fā)展的步伐，國(guó)內(nèi)一些大型主機(jī)廠（主要是經(jīng)緯紡織機(jī)械股份有限公司、中國(guó)紡織機(jī)械股份有限公司、江蘇高淳紡織機(jī)械有限公司、浙江泰坦股份有限公司、聊城昌潤(rùn)紡織機(jī)械有限公司、蘇州紡織機(jī)械有限公司、浙江萬(wàn)利紡織機(jī)械有限公司等）正積極開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化高速劍桿織機(jī)和噴氣織機(jī)[1]，這已經(jīng)成為在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中能夠發(fā)展的關(guān)鍵。目前，這些高檔織機(jī)（高速劍桿、大提花等）大多數(shù)都選配進(jìn)口的百格拉或阿格純的獨(dú)立電送電卷控制系統(tǒng)，價(jià)格十分昂貴。隨著包括工業(yè)用布在內(nèi)的各種織造要求的增加，主機(jī)廠對(duì)獨(dú)立的、送卷可單獨(dú)配置的、并確具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)的國(guó)產(chǎn)電送電卷控制系統(tǒng)的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。為此，浙大中控在2004年4月開(kāi)始電送電卷控制器產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，同年底就拿出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的Barya-E系列電送電卷控制器產(chǎn)品。

2．Barya-E系列電送電卷控制系統(tǒng)的工作原理
       傳統(tǒng)的機(jī)械送經(jīng)是通過(guò)連桿、凸輪傳動(dòng)的方式，在一個(gè)主軸回轉(zhuǎn)周期內(nèi)，經(jīng)紗張力大的是時(shí)候進(jìn)行放送經(jīng)紗，張力小的時(shí)候停止放松經(jīng)紗。當(dāng)織機(jī)生產(chǎn)不同的織物時(shí)，必須調(diào)整送經(jīng)裝置的機(jī)械參數(shù)，以適應(yīng)不同經(jīng)紗的不同張力[2]。新型的積極式電子送經(jīng)是通過(guò)獨(dú)立的交流伺服電機(jī)來(lái)作為動(dòng)力源，使用張力傳感器來(lái)檢測(cè)經(jīng)紗的張力，當(dāng)張力大于目標(biāo)值時(shí)，微電腦控制伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)送經(jīng)，減少?gòu)埩?；?dāng)張力小于目標(biāo)值時(shí)，微電腦控制伺服電機(jī)減小送經(jīng)速度或停轉(zhuǎn)，增大張力。這樣，可以保證織造過(guò)程中的經(jīng)紗張力恒定。對(duì)于不同的織物所需的不同目標(biāo)張力，只需簡(jiǎn)單的在人機(jī)界面上進(jìn)行參數(shù)設(shè)置即可[4]。
       傳統(tǒng)的機(jī)械卷取是通過(guò)傳動(dòng)齒輪和減速齒輪箱將主軸和卷取輥聯(lián)動(dòng)起來(lái)，主軸轉(zhuǎn)一周打一次緯，相應(yīng)的，卷取輥轉(zhuǎn)過(guò)一定角度。要改變織物的緯密必須通過(guò)機(jī)械調(diào)整傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)[2]。電子卷取是用微電腦控制的新型卷取裝置。這種卷取機(jī)構(gòu)中，采用了單獨(dú)的直流伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，通過(guò)減速輪系驅(qū)動(dòng)卷取輥對(duì)織物進(jìn)行卷取。減速輪系的各個(gè)齒輪都是固定的，不必根據(jù)織物的緯密要求而變更。織造過(guò)程中，通過(guò)控制器來(lái)控制伺服電機(jī)的電壓，改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)緯密的變化。通過(guò)程序參數(shù)的設(shè)定就可以適應(yīng)不同織物的緯密，十分方便[4]。
        浙大中控的Barya-E系列電送電卷控制器采用ARM7（32位）高性能工業(yè)微處理器作為控制器核心，整套系統(tǒng)包括控制箱、電送電卷控制板、交流伺服驅(qū)動(dòng)器和交流伺服電機(jī)、張力傳感器、光電編碼器等部件。Barya-E系列電送電卷控制系統(tǒng)以經(jīng)紗張力和織物緯密作為控制目的，以經(jīng)紗實(shí)際張力、經(jīng)軸初始直徑、送經(jīng)傳動(dòng)比、卷取輥直徑、卷取傳動(dòng)比等作為基礎(chǔ)控制依據(jù)，以送經(jīng)伺服電機(jī)和卷取伺服電機(jī)作為直接控制對(duì)象，從而實(shí)現(xiàn)織造過(guò)程中經(jīng)紗張力的穩(wěn)定、送經(jīng)速度的平穩(wěn)以及緯密的精確控制[3]。本系統(tǒng)中，經(jīng)紗張力經(jīng)張力傳感器采集后送至差分放大器進(jìn)行放大處理，并輸出差分信號(hào)給模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，保證信號(hào)的高抗干擾性；模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用高精度高速度的Σ-Δ過(guò)采樣ADC，在一個(gè)主軸周期內(nèi)對(duì)張力信號(hào)進(jìn)行數(shù)以千計(jì)的過(guò)采樣，以保證張力采集的精確性；系統(tǒng)通過(guò)光電編碼器獲得主軸角度，根據(jù)織機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)來(lái)判斷當(dāng)前是開(kāi)車、停車、正尋緯、反尋緯、手動(dòng)緊經(jīng)、手動(dòng)松經(jīng)、手動(dòng)卷布還是手動(dòng)聯(lián)動(dòng)，從而做出相應(yīng)的動(dòng)作。在正?？椩爝^(guò)程中，系統(tǒng)工作在自動(dòng)模式下，采取綜合經(jīng)紗張力、主機(jī)基本工藝參數(shù)、主控制數(shù)字信號(hào)三種參量，經(jīng)先進(jìn)控制算法運(yùn)算后輸出伺服控制脈沖，來(lái)控制送經(jīng)和卷取伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。在慢車、尋緯以及手動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)工作在電子齒輪模式下，伺服電機(jī)將按照一定的傳動(dòng)比和主軸聯(lián)動(dòng)。

3．Barya-E系列電送電卷控制器的性能及功能介紹
        Barya-E系列電送電卷控制器支持12路通用數(shù)字量輸入、20路通用數(shù)字量輸出、3路差分增量式編碼器專用數(shù)字量輸入、2路模擬量輸入、2路脈沖量輸出?？刂破鲙в蠷S-232和RS-485接口，可滿足與主控制系統(tǒng)和人機(jī)界面（選配）的通信需求。根據(jù)織機(jī)的不同需求，Barya-E系列電送電卷控制系統(tǒng)可靈活地配置成電子送經(jīng)電子卷取、電子送經(jīng)機(jī)械卷取和機(jī)械送經(jīng)電子卷取等三種形式。Barya-E的控制策略采取綜合經(jīng)紗張力、主機(jī)基本工藝參數(shù)、主控制數(shù)字信號(hào)三種參量，經(jīng)先控算法運(yùn)算輸出控制織機(jī)送經(jīng)、卷取動(dòng)作。Barya-E系列電送電卷控制器具有多種開(kāi)車補(bǔ)償程式，用戶可根據(jù)織物、停車時(shí)間長(zhǎng)短、停車類型等情況選擇開(kāi)車補(bǔ)償模式，有效消除開(kāi)車痕。
         Barya-E系列電送電卷控制器與織機(jī)主控制器部分的連接采用RS-485接口及MODBUS協(xié)議，只要主控部分留有此接口，就可與之相配套，而不必顧及織機(jī)類型和電控系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家。Barya-E系列電送電卷控制器可與目前市場(chǎng)上較常見(jiàn)的百格拉系統(tǒng)和阿格純系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互換。在配置上，既可以嵌入到主控制箱中，也可放置于單獨(dú)的控制箱內(nèi)，并可自帶人機(jī)界面。
Barya-E系列電送電卷控制器的主要功能特點(diǎn)如下：
（1）采用精確伺服控制 Barya-E系列電送電卷采用精確的伺服位置控制方式，傳動(dòng)連續(xù)，定位準(zhǔn)確，低速特性相當(dāng)優(yōu)良，在硬件上就保證了系統(tǒng)控制的精確度（推薦的交流伺服驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)的品牌有安川、富士、松下）。這是采用步進(jìn)控制的電送電卷產(chǎn)品無(wú)法比擬的；
（2）簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置，廣泛的紡機(jī)適應(yīng)性 Barya-E系列電送電卷的基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置十分簡(jiǎn)單，只要設(shè)定卷取軸直徑，卷取軸減速比，送經(jīng)軸直徑（初始參數(shù)，可估計(jì)），送經(jīng)軸減速比，主軸轉(zhuǎn)速（初始參數(shù)，可估計(jì)），緯密，目標(biāo)張力等參數(shù)即可保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行；
（3）準(zhǔn)確穩(wěn)定的經(jīng)紗張力控制 在高精度Σ-ΔADC和高性能儀用放大器采樣基礎(chǔ)上，通過(guò)比例系數(shù)，積分時(shí)間，微分時(shí)間的設(shè)置，可使織造過(guò)程中織機(jī)的經(jīng)紗張力控制更加精確，從而滿足高難度織物織造的要求；
（4）準(zhǔn)確的找緯走位 通過(guò)設(shè)置編碼器線數(shù)（支持從720線到2400線的差分輸出增量式編碼器），慢車正向修正系數(shù)（參數(shù)范圍為1％－199％）和慢車反向修正系數(shù)（參數(shù)范圍為1％－199％），可修正由于機(jī)械誤差導(dǎo)致的在正向慢車找緯和反找緯時(shí)產(chǎn)生的開(kāi)口偏移；
（5）停車痕補(bǔ)償功能 開(kāi)車時(shí)張力自動(dòng)恢復(fù)。停車后由于經(jīng)紗的延展性使得張力下降，導(dǎo)致開(kāi)口前移布面產(chǎn)生停車痕，此功能可以在開(kāi)車前收緊布面到設(shè)定張力，將開(kāi)口拉會(huì)原來(lái)的位置避免了停車痕；
（6）開(kāi)車痕補(bǔ)償功能[5] 根據(jù)停車時(shí)間（可設(shè)置）任意補(bǔ)償頭9根緯紗（補(bǔ)償量可設(shè)置）。因?yàn)橥＼嚂r(shí)間不同，緯紗松動(dòng)程度也不一致，必須根據(jù)停車時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)補(bǔ)償值進(jìn)行調(diào)整。首先需要設(shè)定停車時(shí)間單位，比如20分鐘，接下來(lái)的單位時(shí)間補(bǔ)償量就根據(jù)這個(gè)時(shí)間單位調(diào)整補(bǔ)償量。比如在一個(gè)時(shí)間單位內(nèi)也就是20分鐘內(nèi)補(bǔ)償30％，在兩個(gè)時(shí)間單位內(nèi)也就是大于20分鐘且小于40分鐘時(shí)補(bǔ)償60％；
（7）變緯密變張力織造功能（共八組，通過(guò)3根信號(hào)線選擇） 為了滿足高檔織物的需要我們?yōu)榭棛C(jī)和提花龍頭提供了3根緯密選擇線，可以在開(kāi)車的時(shí)候?qū)Π朔N緯密和其相對(duì)應(yīng)的張力進(jìn)行切換；
（8）浮織功能 在高檔提花工藝中，浮織是一個(gè)比較特殊的工藝，它能夠產(chǎn)生立體的效果。浮織不是簡(jiǎn)單的停送停卷，必須根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)和提花龍頭提供的浮織信號(hào)的時(shí)序，在相應(yīng)的角度上起停，否則圖案會(huì)產(chǎn)生變形，需要設(shè)置浮織開(kāi)始角度和停止角度。由于電送電卷使用的增量式編碼器的零度和主軸零度不一定一一對(duì)應(yīng)因此需要根據(jù)偏差值設(shè)定角度偏差；
（9）方便的機(jī)修功能 可以對(duì)所有輸入輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，且不對(duì)經(jīng)紗產(chǎn)生任何影響。在織機(jī)裝配過(guò)程和維修過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)功能按鈕，連線，設(shè)備的工作是否正常進(jìn)行測(cè)試。我們提供的機(jī)修功能可以很大程度上為裝配和維修提供方便；
（10）完善的報(bào)警功能 當(dāng)參數(shù)設(shè)置，ADC轉(zhuǎn)換，電壓，轉(zhuǎn)速，伺服驅(qū)動(dòng)，發(fā)生異常的時(shí)候及時(shí)停止，并顯示相關(guān)錯(cuò)誤信息。

4．國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品比較
        當(dāng)前，國(guó)內(nèi)主機(jī)廠主要使用的一些電送電卷產(chǎn)品中，進(jìn)口的產(chǎn)品存在一些不足：一、某些電送電卷系統(tǒng)采用的是步進(jìn)電機(jī)。由于步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)際上是不連續(xù)的，加上步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩不是恒轉(zhuǎn)矩，當(dāng)高速時(shí)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩將大大下降，這樣一方面在運(yùn)動(dòng)控制精度上達(dá)不到比較高的要求，另一方面需要選擇一個(gè)大輸出扭矩的電機(jī)，一般都在12NM以上；二、進(jìn)口的系統(tǒng)價(jià)格昂貴，一個(gè)采用步進(jìn)電機(jī)的進(jìn)口系統(tǒng)其價(jià)格一般占整個(gè)織機(jī)電控系統(tǒng)的80％，而某些采用伺服電機(jī)的進(jìn)口電送電卷其價(jià)格更是高高在上；三、這些獨(dú)立的進(jìn)口系統(tǒng)在使用和設(shè)置上比較煩雜，配置上不夠靈活，許多功能往往會(huì)受制于人機(jī)界面，一方面當(dāng)前的國(guó)內(nèi)用戶實(shí)質(zhì)上還不能夠熟練的應(yīng)用，對(duì)于某些參數(shù)或功能也不能真正理解，另一方面用戶很難和織機(jī)主控系統(tǒng)進(jìn)行完美的整合；四、進(jìn)口系統(tǒng)往往是通過(guò)國(guó)內(nèi)的代理商進(jìn)行銷售活動(dòng)，這些代理商在技術(shù)上當(dāng)前還相當(dāng)?shù)谋∪?，因此往往不能給用戶很好的解決應(yīng)用產(chǎn)生的問(wèn)題，售后服務(wù)是一個(gè)很大的問(wèn)題；五、基于上述三、四兩點(diǎn)，當(dāng)前進(jìn)口系統(tǒng)在一些特殊織機(jī)如鉤邊機(jī)的應(yīng)用上有失敗的情況，在普通織機(jī)上也會(huì)有一些功能使用不是很理想，如變緯密織造和浮織功能等。
       某些主機(jī)廠和最終用戶也選擇了國(guó)產(chǎn)電送電卷進(jìn)行配套或織機(jī)改造。這些國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)也存在著以下不足：一、采用PLC的控制方案，成本高；二、靈活性不高，功能單一，只是PLC在織機(jī)上的應(yīng)用，不同的織機(jī)實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用，多種功能無(wú)法全部涵蓋，因此嚴(yán)格意義上不能稱之為完整的電送電卷；三、盡管也采用伺服控制，但基于成本考慮而選擇的PLC往往實(shí)現(xiàn)不了高精度的模擬量采集和數(shù)字脈沖量輸出，因此控制精度更是不佳。
         浙大中控的Barya-E系列電送電卷控制系統(tǒng)采用通用交流伺服系統(tǒng)，恒轉(zhuǎn)矩連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)特性使得只需4NM的電機(jī)就可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，在某些情況下甚至只需更小的電機(jī)（如噴氣織機(jī)）；采用高性能單片CPU組成控制核心，可靠的硬件設(shè)計(jì)和完善的軟件編程保證了系統(tǒng)具有高穩(wěn)定性和高性能的同時(shí)卻保持了相對(duì)低廉的價(jià)格，系統(tǒng)價(jià)格是采用步進(jìn)電機(jī)的進(jìn)口系統(tǒng)的60％～70％；系統(tǒng)的各種功能具有非常高的實(shí)用性，使用習(xí)慣上也符合國(guó)內(nèi)的情況；完全的自主技術(shù)和強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力可以為客戶提供良好的技術(shù)支持；系統(tǒng)的各種功能非常完善，配置的靈活性也很高，這是采用PLC的其他國(guó)產(chǎn)電送電卷系統(tǒng)無(wú)法比擬的。

5．應(yīng)用領(lǐng)域
        Barya-E系列電送電卷控制系統(tǒng)可廣泛用于紡織行業(yè)和印刷、造紙等需要精確傳動(dòng)的行業(yè)。目前該系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于GTM劍桿織機(jī)、大提花織機(jī)、鉤邊機(jī)、領(lǐng)帶織機(jī)等多種機(jī)種中，運(yùn)行穩(wěn)定，效果非常不錯(cuò)。

6．結(jié)論
        Barya-E系列電送電卷控制系統(tǒng)性能優(yōu)良、價(jià)格低廉，使用配置方便靈活，是進(jìn)口電送電卷系統(tǒng)的最佳替代品，是織機(jī)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)低成本，高性能織機(jī)的最佳選擇。
        Barya-E系列電送電卷控制系統(tǒng)希望能為中國(guó)織造技術(shù)的發(fā)展和中國(guó)織機(jī)生產(chǎn)企業(yè)以及織物織造企業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的一份力量。享受技術(shù)，享受品質(zhì)，我們會(huì)做的更好！

參考文獻(xiàn)
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