摘要: 倍捻机是纺织行业的常见设备，本文介绍了四方E550系列变频器在浙江某大型纺织机械厂的高速倍捻机上的整套应用方案。四方E550系列变频器卓越的控制性能很好地满足倍捻机大工作频率范围、高速度精度等工艺要求。
关键字： E550、变频器、高速倍捻机、MODBUS
引言
倍捻机是一种加捻设备，加捻是把松散的纤维须条加以适量的捻度,使之成纱或者把纱、丝捻合成股线、缆绳，最终使纱线具有一定的物理机械性能和一定的外观，如纱线的强度、弹性、伸长率、毛羽、光泽、手感等。加捻后成纱的结构、形态发生变化，能使织物获得特殊的外观效应，如绉效应。倍捻机可以实现一转两捻，加捻效率比传统捻线设备成倍提高。
一、高速倍捻机工作原理
常见的倍捻机每个单元设计为8锭,前后两面共16锭。每锭的工作原理如图1 所示，当锭子电机带动锭子转动的同时，槽筒和捻丝筒在线速电机的带动下也同步转动，从而使纱线从供丝筒子进入张力管，穿过张力珠，被张力珠的弹性作用所压紧，形成一个握持点，纱线退离空心锭子的中心孔，垂直进入锭盘，接着纱线由锭盘出口经储纱区偏转到达静止导纱钩，并形成气圈，气圈的高度由导丝钩的位置确定，纱线经导纱钩后，到达超喂罗拉，最后纱线经过导纱器交叉卷绕在筒子上。
图1 工艺原理图
二、四方E550高速倍捻机控制方案介绍
本方案介绍的高速倍捻机为单锭设计，最高锭速达到15000r/min。每锭单独由一台高速异步电机控制,都能单独控制启停。超喂罗拉由一台异步电机控制,称其为超喂电机。捻丝筒子由一台异步电机控制,称为线速电机。在每一锭中，捻丝筒子在机器运行时可以通过机械装置投入工作和分离工作。
图2 机械结构图
高速倍捻机线速电机、超喂电机、锭速电机转速由下面的公式决定：
线速电机线速=锭速电机转速*2/捻度=2π*线速轮半径*线速电机转速
超喂电机线速=线速电机线速*超喂量=2π*超喂轮半径*超喂电机转速
高速倍捻机对转速精度要求比较高，一般要求在不同的转速时误差±10r/min以内。通过高速接近开关作为速度反馈信号，接入E550变频器的高速脉冲输入端子，组成速度闭环的方式，转速精度误差±10r/min，完全满足现场工艺要求。通过专用的速度修正系数，还可以对转速进行手动微调，进一步提高转速精度。
图3 系统控制图
如图3所示，触摸屏根据公式，通过宏指令，来给定锭速变频器、线速变频器、超喂变频器频率，以及变频器的转向。此外，E550变频器可以选择不返回数据的通信方式，进一步提高通信的速度，提高系统的运行效率。
图4 变频器配线图
主要变频器参数设置：
① 锭速变频器参数设定
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参数
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设定值
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说明
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F0.00
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2
|
频率由外部通信给定
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|
F0.02
|
1
|
运行命令由外部端子控制
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F0.04
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300
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上限频率
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|
F0.05
|
20
|
加速时间
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F0.06
|
20
|
减速时间
|
|
F0.12
|
300
|
基本运行频率
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F4.01
|
1
|
通信地址
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|
F4.03
|
110
|
辅助通信设置
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② 超喂变频器参数设定
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参数
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设定值
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说明
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F0.00
|
2
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频率由外部通信给定
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F0.02
|
1
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运行命令由外部端子控制
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F0.04
|
166.7
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上限频率
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F0.05
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20
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加速时间
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F0.06
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20
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减速时间
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F0.12
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166.7
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基本运行频率
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F4.01
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2
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通信地址
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F4.03
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110
|
辅助通信设置
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③ 线速变频器参数设定
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参数
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设定值
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说明
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F0.00
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2
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频率由外部通信给定
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F0.02
|
1
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运行命令由外部端子控制
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|
F0.04
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150
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上限频率
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F0.05
|
20
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加速时间
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F0.06
|
20
|
减速时间
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F0.12
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166.7
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基本运行频率
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F4.01
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3
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通信地址
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F4.03
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110
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辅助通信设置
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三、系统方案的特点
1、节省成本，本方案采用接近开关信号作为速度反馈，搭配高速脉冲输入接口组成实现速度闭环系统，节省了编码器的成本；系统使用触摸屏直接控制，变频器集成了相关工艺参数，省去了PLC的环节，进一步降低成本。
2、控制精度高，通过高速接近开关组成速度闭环控制，实测转速误差± 10r/min；
3、安装调试简便，只需要简单的配线即可组成整套系统；
4、抗干扰能力强，全系列产品经过EMC测试，确保通信可靠性；采用不返回数据的MODBUS通信方式，类似与通信广播的方式，进一步降低MODBUS通信的失败率。
四、小结：
本方案变频器通过高速接近开关实现转速闭环系统，解决了通用型变频器无法实现高转速精度的要求；采用通信不返回数据功能，实现了上位机与多台变频器的高速稳定通信。
本方案已在浙江某大型纺织机械厂批量使用，由于方案性价比高，系统稳定可靠，使产品具有很强的竞争力，得到用户的一致好评。
