应用变频器中心卷绕功能精确控制张力

纺织生产过程中的半成品或成品，如纱线、布匹需要卷绕在轴或辊上，例如：分批整经机将成片纱卷绕在经轴上；浆纱机和浆染联合机将成片浆过的纱卷绕在织轴上；卷染机和轧卷染色机将布卷绕在收放辊上。这些设备在卷绕过程中都有一个共性问题，即需要恒张力控制，卷绕直径从最小直径到最大直径，要求纱和布的张力保持不变。利用变频器或交流伺服的中心卷绕功能可以较好解决卷绕恒张力控制。

常见的卷绕方式有两种，即摩擦卷绕和中心卷绕。摩擦卷绕的效果受摩擦辊的影响很大，如：分批整经机的经轴卷绕，传统的机构采用摩擦辊卷绕方式，由于摩擦传动易使纱线增加毛羽，影响产品质量，且不利于后道工序生产，特别是在升速和降速过程，影响会更大，也限制了整经机向高速发展。所以新型的高速整经机多数采用中心卷绕方式。

浆纱机和染浆联合机的织轴卷绕，传统的机构采用机械式无级变速器(PIV) 作为中心卷绕方式。经过长期生产实践，PIV机械故障频繁，维修保养复杂，同时随着无梭织机的发展，要求织轴大卷装， PIV很难满足大卷装织轴恒张力卷绕的要求。

卷染机和轧卷染色机的织物卷绕，传统的卷绕机构较多采用直流电动机控制系统，作为中心卷绕方式，直流控制系统技术成熟，控制方便，能较好地满足生产要求。但直流电动机有整流子和碳刷，需经常维护，特别在印染企业环境恶劣，直流电动机故障率高，企业不大欢迎。

自从变频器技术问世以来，人们考虑将变频调速技术应用到中心卷绕机构，可以发挥交流电动机固有的优点，结构简单、坚固耐用、经济可靠。经过多年的实践证明，变频调速技术可以满足中心卷绕的要求，国内外的整经机、浆纱机、卷染机等同类设备已大量采用变频器中心卷绕技术。在张力控制要求更高的场合，采用交流伺服中心卷绕技术。<BR>    经轴卷绕、织轴卷绕、布辊卷绕采用中心卷绕方式，当卷绕直径从小直径向大直径变化时（浆纱机织轴最小卷径为100mm，最大卷径为1000mm；卷染机卷布辊最小卷径为200mm，最大卷径为1500mm) 为了使纱或布的表面张力保持不变，必须保证转速的变化与卷径成反比，转矩的变化与卷径成正比，若没有转矩补偿，随着卷径的增大，则纱或布的张力会逐渐减少。所以必须通过卷径计算，进行转矩补偿，以保证卷绕过程中的张力恒定。

卷径计算一般有两种方式。第一种方式：由PLC计算卷径。检测出卷绕电机的转速输入PLC，由PLC进行卷径计算后，输出控制信号给变频器，控制卷绕轴或辊的运行。第二种方式：变频器具有计算卷径功能，变频器生产厂商设计专用于卷绕的变频器，卷径计算由变频器内部完成(目前较多采用高速DSP芯片和自行开发的软件来实现)，变频器根据内部计算出的卷径对卷绕张力进行调节。这种方式简化了控制系统，PLC不需要使用模拟量模块，降低了成本，因此这种方式成为发展方向。国内外多家公司推出卷绕专用变频器产品供选用，如西门子公司、ABB公司、艾默生公司、三恳公司以及中国汇川公司等产品并已批量应用于国产纺机中心卷绕的设备上。西门子公司具有中心卷绕功能的交流伺服系统，也已在国内七单元浆纱机上配套应用。

在纺织机械上采用卷绕专用变频器进行张力控制主要有两种方案：张力闭环控制方案和间接张力控制方案。对于张力控制精度要求高的场合，采用张力闭环控制方案，通过张力传感器检测实际张力，其信号反馈到卷绕专用变频器或交流伺服驱动器，构成张力闭环控制。

间接张力控制方案不需要张力传感器，由卷绕专用变频器或交流伺服驱动器内部计算出卷径，根据卷径计算出所需的转矩，从而间接控制纱线或布的表面张力。这种方案成本较低，由于采用了高性能的矢量控制变频器或直接转矩控制的变频器，可获得较高的张力控制精度。