摘要：本文詳細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、技術性能、應用領域和產(chǎn)品優(yōu)勢。
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
隨著社會的進步發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，人們對紡織品的要求越來越高：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)很難滿足社會需求，只有采用帶有高檔計算機控制系統(tǒng)的中高檔織機才能實現(xiàn)。為了跟上織造技術發(fā)展的步伐，國內(nèi)一些大型主機廠（主要是經(jīng)緯紡織機械股份有限公司、中國紡織機械股份有限公司、江蘇高淳紡織機械有限公司、浙江泰坦股份有限公司、聊城昌潤紡織機械有限公司、蘇州紡織機械有限公司、浙江萬利紡織機械有限公司等）正積極開發(fā)機電一體化高速劍桿織機和噴氣織機[1]，這已經(jīng)成為在激烈的市場競爭中能夠發(fā)展的關鍵。目前，這些高檔織機（高速劍桿、大提花等）大多數(shù)都選配進口的百格拉或阿格純的獨立電送電卷控制系統(tǒng)，價格十分昂貴。隨著包括工業(yè)用布在內(nèi)的各種織造要求的增加，主機廠對獨立的、送卷可單獨配置的、并確具有價格優(yōu)勢的國產(chǎn)電送電卷控制系統(tǒng)的需求越來越強烈。為此，浙大中控在2004年4月開始電送電卷控制器產(chǎn)品的開發(fā)，同年底就拿出了具有自主知識產(chǎn)權的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)的機械送經(jīng)是通過連桿、凸輪傳動的方式，在一個主軸回轉周期內(nèi)，經(jīng)紗張力大的是時候進行放送經(jīng)紗，張力小的時候停止放松經(jīng)紗。當織機生產(chǎn)不同的織物時，必須調(diào)整送經(jīng)裝置的機械參數(shù)，以適應不同經(jīng)紗的不同張力[2]。新型的積極式電子送經(jīng)是通過獨立的交流伺服電機來作為動力源，使用張力傳感器來檢測經(jīng)紗的張力，當張力大于目標值時，微電腦控制伺服電機正轉送經(jīng)，減少張力；當張力小于目標值時，微電腦控制伺服電機減小送經(jīng)速度或停轉，增大張力。這樣，可以保證織造過程中的經(jīng)紗張力恒定。對于不同的織物所需的不同目標張力，只需簡單的在人機界面上進行參數(shù)設置即可[4]。
傳統(tǒng)的機械卷取是通過傳動齒輪和減速齒輪箱將主軸和卷取輥聯(lián)動起來，主軸轉一周打一次緯，相應的，卷取輥轉過一定角度。要改變織物的緯密必須通過機械調(diào)整傳動齒輪的齒數(shù)來實現(xiàn)[2]。電子卷取是用微電腦控制的新型卷取裝置。這種卷取機構中，采用了單獨的直流伺服電機作為動力源，通過減速輪系驅動卷取輥對織物進行卷取。減速輪系的各個齒輪都是固定的，不必根據(jù)織物的緯密要求而變更?？椩爝^程中，通過控制器來控制伺服電機的電壓，改變電動機轉速，從而實現(xiàn)緯密的變化。通過程序參數(shù)的設定就可以適應不同織物的緯密，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、交流伺服驅動器和交流伺服電機、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)紗實際張力、經(jīng)軸初始直徑、送經(jīng)傳動比、卷取輥直徑、卷取傳動比等作為基礎控制依據(jù)，以送經(jīng)伺服電機和卷取伺服電機作為直接控制對象，從而實現(xiàn)織造過程中經(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行放大處理，并輸出差分信號給模/數(shù)轉換芯片，保證信號的高抗干擾性；模數(shù)轉換芯片采用高精度高速度的Σ-Δ過采樣ADC，在一個主軸周期內(nèi)對張力信號進行數(shù)以千計的過采樣，以保證張力采集的精確性；系統(tǒng)通過光電編碼器獲得主軸角度，根據(jù)織機運轉信號來判斷當前是開車、停車、正尋緯、反尋緯、手動緊經(jīng)、手動松經(jīng)、手動卷布還是手動聯(lián)動，從而做出相應的動作。在正?？椩爝^程中，系統(tǒng)工作在自動模式下，采取綜合經(jīng)紗張力、主機基本工藝參數(shù)、主控制數(shù)字信號三種參量，經(jīng)先進控制算法運算后輸出伺服控制脈沖，來控制送經(jīng)和卷取伺服電機的運轉速度。在慢車、尋緯以及手動時，系統(tǒng)工作在電子齒輪模式下，伺服電機將按照一定的傳動比和主軸聯(lián)動。
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)和人機界面（選配）的通信需求。根據(jù)織機的不同需求，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)機械卷取和機械送經(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、主機基本工藝參數(shù)、主控制數(shù)字信號三種參量，經(jīng)先控算法運算輸出控制織機送經(jīng)、卷取動作。Barya-E系列電送電卷控制器具有多種開車補償程式，用戶可根據(jù)織物、停車時間長短、停車類型等情況選擇開車補償模式，有效消除開車痕。
Barya-E系列電送電卷控制器與織機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上較常見的百格拉系統(tǒng)和阿格純系統(tǒng)實現(xiàn)互換。在配置上，既可以嵌入到主控制箱中，也可放置于單獨的控制箱內(nèi)，并可自帶人機界面。
Barya-E系列電送電卷控制器的主要功能特點如下：
（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，傳動連續(xù)，定位準確，低速特性相當優(yōu)良，在硬件上就保證了系統(tǒng)控制的精確度（推薦的交流伺服驅動器和電機的品牌有安川、富士、松下）。這是采用步進控制的電送電卷產(chǎn)品無法比擬的；
（2）簡單的基礎參數(shù)設置，廣泛的紡機適應性 Barya-E系列電送電卷的基礎參數(shù)設置十分簡單，只要設定卷取軸直徑，卷取軸減速比，送經(jīng)軸直徑（初始參數(shù)，可估計），送經(jīng)軸減速比，主軸轉速（初始參數(shù)，可估計），緯密，目標張力等參數(shù)即可保證系統(tǒng)的正常運行；
（3）準確穩(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上，通過比例系數(shù)，積分時間，微分時間的設置，可使織造過程中織機的經(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）準確的找緯走位 通過設置編碼器線數(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％），可修正由于機械誤差導致的在正向慢車找緯和反找緯時產(chǎn)生的開口偏移；
（5）停車痕補償功能 開車時張力自動恢復。停車后由于經(jīng)紗的延展性使得張力下降，導致開口前移布面產(chǎn)生停車痕，此功能可以在開車前收緊布面到設定張力，將開口拉會原來的位置避免了停車痕；
（6）開車痕補償功能[5] 根據(jù)停車時間（可設置）任意補償頭9根緯紗（補償量可設置）。因為停車時間不同，緯紗松動程度也不一致，必須根據(jù)停車時間的長短對補償值進行調(diào)整。首先需要設定停車時間單位，比如20分鐘，接下來的單位時間補償量就根據(jù)這個時間單位調(diào)整補償量。比如在一個時間單位內(nèi)也就是20分鐘內(nèi)補償30％，在兩個時間單位內(nèi)也就是大于20分鐘且小于40分鐘時補償60％；
（7）變緯密變張力織造功能（共八組，通過3根信號線選擇） 為了滿足高檔織物的需要我們?yōu)榭棛C和提花龍頭提供了3根緯密選擇線，可以在開車的時候對八種緯密和其相對應的張力進行切換；
（8）浮織功能 在高檔提花工藝中，浮織是一個比較特殊的工藝，它能夠產(chǎn)生立體的效果。浮織不是簡單的停送停卷，必須根據(jù)機械結構和提花龍頭提供的浮織信號的時序，在相應的角度上起停，否則圖案會產(chǎn)生變形，需要設置浮織開始角度和停止角度。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應因此需要根據(jù)偏差值設定角度偏差；
（9）方便的機修功能 可以對所有輸入輸出信號進行測試，且不對經(jīng)紗產(chǎn)生任何影響。在織機裝配過程和維修過程中，經(jīng)常需要對功能按鈕，連線，設備的工作是否正常進行測試。我們提供的機修功能可以很大程度上為裝配和維修提供方便；
（10）完善的報警功能 當參數(shù)設置，ADC轉換，電壓，轉速，伺服驅動，發(fā)生異常的時候及時停止，并顯示相關錯誤信息。
4．國內(nèi)外同類產(chǎn)品比較
當前，國內(nèi)主機廠主要使用的一些電送電卷產(chǎn)品中，進口的產(chǎn)品存在一些不足：一、某些電送電卷系統(tǒng)采用的是步進電機。由于步進電機的運轉實際上是不連續(xù)的，加上步進電機的輸出轉矩不是恒轉矩，當高速時實際輸出轉矩將大大下降，這樣一方面在運動控制精度上達不到比較高的要求，另一方面需要選擇一個大輸出扭矩的電機，一般都在12NM以上；二、進口的系統(tǒng)價格昂貴，一個采用步進電機的進口系統(tǒng)其價格一般占整個織機電控系統(tǒng)的80％，而某些采用伺服電機的進口電送電卷其價格更是高高在上；三、這些獨立的進口系統(tǒng)在使用和設置上比較煩雜，配置上不夠靈活，許多功能往往會受制于人機界面，一方面當前的國內(nèi)用戶實質(zhì)上還不能夠熟練的應用，對于某些參數(shù)或功能也不能真正理解，另一方面用戶很難和織機主控系統(tǒng)進行完美的整合；四、進口系統(tǒng)往往是通過國內(nèi)的代理商進行銷售活動，這些代理商在技術上當前還相當?shù)谋∪酰虼送荒芙o用戶很好的解決應用產(chǎn)生的問題，售后服務是一個很大的問題；五、基于上述三、四兩點，當前進口系統(tǒng)在一些特殊織機如鉤邊機的應用上有失敗的情況，在普通織機上也會有一些功能使用不是很理想，如變緯密織造和浮織功能等。
某些主機廠和最終用戶也選擇了國產(chǎn)電送電卷進行配套或織機改造。這些國產(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在織機上的應用，不同的織機實現(xiàn)不同的應用，多種功能無法全部涵蓋，因此嚴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)，恒轉矩連續(xù)運轉特性使得只需4NM的電機就可實現(xiàn)穩(wěn)定的連續(xù)運轉，在某些情況下甚至只需更小的電機（如噴氣織機）；采用高性能單片CPU組成控制核心，可靠的硬件設計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卻保持了相對低廉的價格，系統(tǒng)價格是采用步進電機的進口系統(tǒng)的60％～70％；系統(tǒng)的各種功能具有非常高的實用性，使用習慣上也符合國內(nèi)的情況；完全的自主技術和強大的技術實力可以為客戶提供良好的技術支持；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的其他國產(chǎn)電送電卷系統(tǒng)無法比擬的。
5．應用領域
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的行業(yè)。目前該系統(tǒng)已經(jīng)成功應用于GTM劍桿織機、大提花織機、鉤邊機、領帶織機等多種機種中，運行穩(wěn)定，效果非常不錯。
6．結論
Barya-E系列電送電卷控制系統(tǒng)性能優(yōu)良、價格低廉，使用配置方便靈活，是進口電送電卷系統(tǒng)的最佳替代品，是織機生產(chǎn)廠家生產(chǎn)低成本，高性能織機的最佳選擇。
Barya-E系列電送電卷控制系統(tǒng)希望能為中國織造技術的發(fā)展和中國織機生產(chǎn)企業(yè)以及織物織造企業(yè)的發(fā)展貢獻自己的一份力量。享受技術，享受品質(zhì)，我們會做的更好！
參考文獻
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：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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