1 引言 粗紗機(jī)適用于普梳和精梳棉型纖維，60mm以下的化學(xué)纖維及其它混紡纖維，將并條后的熟條加工成不同號(hào)數(shù)和捻度的粗紗，供細(xì)紗機(jī)紡制細(xì)紗。 根據(jù)紡紗工藝的要求，粗紗機(jī)將棉條經(jīng)羅拉牽伸后，由前羅拉出紗，進(jìn)行加捻，然后按照卷裝形成的要求，將紗卷繞在筒管上，由于前羅拉出紗速度是恒定的，而卷繞速度是隨著卷繞直徑的增大而降速，傳統(tǒng)的粗紗機(jī)采用機(jī)械式錐輪變速機(jī)構(gòu)，皮帶在上、下錐輪上平行移動(dòng)，達(dá)到改變卷繞和升降速度，完成粗紗卷繞成形。 傳統(tǒng)粗紗機(jī)主傳動(dòng)由一臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，為了解決電機(jī)起動(dòng)時(shí)升速太快引起粗紗的斷頭或者產(chǎn)生粗紗條干不均勻等質(zhì)量問(wèn)題，而在交流電機(jī)主回路中串聯(lián)電抗器，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)，另外在紡制不同品種需要改變?nèi)珯C(jī)速度時(shí)，由人工替換皮帶輪方式實(shí)現(xiàn)變速，20世紀(jì)90年代中開(kāi)始用新型的懸錠粗紗機(jī)逐步取代托錠粗紗機(jī)并在懸錠粗紗機(jī)上推廣了變頻調(diào)速，然而，由于錐輪變速傳動(dòng)速度的穩(wěn)定性較差，操作難度大，易引起粗紗質(zhì)量不穩(wěn)定。因而多家廠商又推出了多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的新型粗紗機(jī)，有2臺(tái)電機(jī)、3臺(tái)電機(jī)、4臺(tái)電機(jī)和7臺(tái)電機(jī)傳動(dòng)的粗紗機(jī)，其中采用4臺(tái)電機(jī)傳動(dòng)的粗紗機(jī)應(yīng)用較普遍。 2 主要的技術(shù)特征 錠翼速度 最高速1500 r/min～1800 r/min 錠 數(shù) 132、120、108等 控制參數(shù) 起動(dòng)、停止時(shí)間控制（起動(dòng)時(shí)間6 s ～16s，停止時(shí)間8 s ～3s），粗紗張力控制，即恒張力卷繞。 3 傳動(dòng) 高速懸錠粗紗機(jī)取消了傳統(tǒng)粗紗機(jī)中的錐輪（俗稱鐵炮），成形機(jī)構(gòu)、差動(dòng)機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)和換向機(jī)構(gòu)等，還取消了捻度、升降、卷繞、張力、成形角度等變換齒輪，而采用4臺(tái)電機(jī)分別傳動(dòng)牽伸羅拉（產(chǎn)生牽伸倍數(shù)），錠翼（使粗紗繞卷到紗管上），筒管（使粗紗產(chǎn)生捻度）和龍筋升降（完成卷繞形狀）。羅拉、錠翼、筒管和龍筋升降分別為4kW、4kW、5.5kW和0.55kW交流異步電機(jī)傳動(dòng)，變頻調(diào)速。采用4臺(tái)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)后，除簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，取消了上述機(jī)構(gòu)齒輪外，還降低了噪聲，提高了車速，減少粗紗斷頭，增加單機(jī)產(chǎn)量（主機(jī)速度提高了30%以上）保證粗紗質(zhì)量穩(wěn)定，同時(shí)改變工藝簡(jiǎn)便、快捷。 4 控制系統(tǒng) 目前4電機(jī)傳動(dòng)的粗紗機(jī)控制有二種控制方案。 第一種方案，采用PLC或PCC加觸摸屏，通過(guò)RS-485通訊方式或CAN BUS現(xiàn)場(chǎng)總線控制4臺(tái)變頻器和電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。 第二種方案，采用單片機(jī)自制的專用控制器，通過(guò)RS-485通訊控制4臺(tái)變頻器和電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，此種方案造價(jià)低，但可靠性和通用性不如第一種方案。本文不詳述。 采用PLC可編程控制器或PCC可編程計(jì)算機(jī)控制器加觸摸屏通過(guò)CAN BUS現(xiàn)場(chǎng)總線控制4臺(tái)變頻器和相應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度，如EJK211型粗紗機(jī)全機(jī)控制采用了PCC加觸摸屏和CAN BUS總線的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)原理框圖如圖1。 [align=center] 圖1 粗紗機(jī)控制系統(tǒng)原理框圖[/align] 該系統(tǒng)中PCC或PLC作為上位機(jī)，采用CAN通訊適配卡與CAN總線連接。CAN總線上的各部件（變頻器等）必須具有CAN標(biāo)準(zhǔn)通訊接口。變頻器（4 臺(tái)）采用共直流母線供電方式，共直流母線供電可以采用將4臺(tái)通用變頻器的直流電源相互并聯(lián)方式或采用將一臺(tái)變頻器的直流電源供電給其余3臺(tái)逆變器的方式。 4臺(tái)電動(dòng)機(jī)均帶編碼器實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制，保證高精度調(diào)速。 PCC可編程計(jì)算機(jī)控制器通過(guò)CAN BUS現(xiàn)場(chǎng)總線控制4臺(tái)變頻器和電動(dòng)機(jī)按多個(gè)數(shù)學(xué)模型或根據(jù)實(shí)測(cè)粗紗張力進(jìn)行控制。 4臺(tái)變頻器和電動(dòng)機(jī)按工藝所需的規(guī)律運(yùn)轉(zhuǎn)。例如錠翼卷繞速度隨卷繞直徑的增大而降速，保證恒張力卷繞。牽伸羅拉、錠翼、筒管和龍筋升降傳動(dòng)的4臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度按工藝要求，應(yīng)保持一定比例關(guān)系，如牽伸倍數(shù)、粗紗捻度需改變，則綻翼速度，筒管速度也應(yīng)相應(yīng)的改變，4臺(tái)變頻器和電動(dòng)機(jī)的頻率和轉(zhuǎn)速按工藝要求在觸摸屏上設(shè)定，采用RS-485通訊方式輸入PCC，再通過(guò)CAN BUS總線控制變頻器和電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 觸摸屏用于工藝參數(shù)的設(shè)定、修改、調(diào)用、儲(chǔ)存和顯示，設(shè)定、修改、調(diào)用和儲(chǔ)存的工藝參數(shù)有最高車速，粗紗支數(shù)、捻度、牽伸倍數(shù)，徑向卷繞密度、軸向卷繞密度、卷繞系數(shù)、紡紗系數(shù)等，顯示上述工藝參數(shù)外，還有單錠時(shí)產(chǎn)量，一落紗中紡紗累計(jì)長(zhǎng)度，單班產(chǎn)量累計(jì)、各變頻器的輸出頻率、電流、電壓以及故障報(bào)警等。 4.1 共直流母線供電的變頻調(diào)速 多電機(jī)傳動(dòng)的粗紗機(jī)采用共直流母線供電的方式，主要有兩種。 （1）4臺(tái)變頻器的直流電路相互并聯(lián) 此種共直流母線供電方式如圖2。將4臺(tái)變頻器的直流側(cè)電路相互并聯(lián)，在起動(dòng)、升速、降速、停車過(guò)程中若M1和M4處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，M2和M3處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，其再生能量足以消耗在處于電動(dòng)運(yùn)行的M1和M4中，因而，直流母線的電壓不會(huì)升高，各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比例關(guān)系可保持穩(wěn)定。 （2）將其中一臺(tái)變頻器的直流電源供電給其它三臺(tái)逆變器 此種共直流母線供電方式如圖3。其中主變頻器的整流橋容量需適當(dāng)放大，以滿足其余3臺(tái)逆變器所需的直流電源。 這兩種共直流母線供電方式工作原理沒(méi)有本質(zhì)差別，只是第二種方式將整流電源做在主變頻器內(nèi)，其他3臺(tái)變頻器改為逆變器，這樣簡(jiǎn)化了電路，降低了成本。 粗紗機(jī)采用共直流母線供電的變頻調(diào)速、獲得較好的效果。例如，提高了牽伸羅拉、錠翼、筒管和龍筋升降傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)在升速、降速、起動(dòng)和停止過(guò)程中的同步協(xié)調(diào)運(yùn)作能力，如當(dāng)全機(jī)一旦出現(xiàn)失電時(shí)，可以保持粗紗不斷頭。 4.2 CAN總線 CAN總線是專門為傳輸短小，實(shí)時(shí)的控制信息而設(shè)計(jì)的適用于小范圍分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)，如汽車是最早采用CAN總線的行業(yè)，現(xiàn)在各種機(jī)械設(shè)備（包括紡織機(jī)械）樓宇自動(dòng)化等廣泛推廣應(yīng)用。CAN即是控制器局域網(wǎng)絡(luò)，是一種總線式串行通訊網(wǎng)絡(luò)，主要特征有。 　　 （1） 采用多種方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任何時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而無(wú)需占用地址等節(jié)點(diǎn)信息，因此可方便地構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)，同時(shí)還可接收總線上的信息。 （2） CAN的直接通訊距離最大可達(dá)10km（對(duì)應(yīng)速率5kbps以下），通訊速率最高可達(dá)1Mbps（對(duì)應(yīng)傳送距離40m）。 （3）CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)先級(jí)，可滿足不同的實(shí)時(shí)要求，當(dāng)兩個(gè)以上節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)退出發(fā)送，而最高優(yōu)先的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。 （4）CAN的通信介質(zhì)可為雙絞線，同軸電纜或光纖，選擇較靈活。 （5）CAN采用短幀傳送，每幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)，傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低，當(dāng)節(jié)點(diǎn)出錯(cuò)時(shí)，可自動(dòng)關(guān)閉，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。 5 結(jié)束語(yǔ) 粗紗機(jī)是棉紡設(shè)備中的主要機(jī)臺(tái)之一，近兩年粗紗機(jī)年產(chǎn)量達(dá)4000臺(tái)以上，配用變頻器5000臺(tái)以上，因目前銷售還是單電機(jī)傳動(dòng)粗紗機(jī)占有較大比例，主要是價(jià)格較低，但多電機(jī)傳動(dòng)粗紗機(jī)已逐年增加，相信這是粗紗機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。