| 本文介绍浆染联合机 张力控制技术，并从性价比角度，以实际案例阐述变频器取代机械变矩器或直流电机、力矩电机所取得的良好控制效果。 |
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浆染是织布之前的一道工序，主要是对白色原纱根据品种进行染色、上浆、烘乾和分绞，烘乾之後的纱线需要 张力的收在前车织轴上。纱线的中心卷曲是最後一道工序，张力控制的好坏将直接影响织布时候的品质。
以前， 张力的中心卷曲大部分采用机械变矩器或者直流电机来实现，但都存在一些问题。机械变矩器平均无故障时间太短，而直流电机也需要经常性的维护保养。目前，国内纺机厂都在积极寻找采用交流电机加变频器来进行控制。
国内无锡工诚纺机等都做过一些采用速度同步或者直接加上张力感测器的方案尝试，但是由於系统复杂，一直没有取得理想的控制效果。
传统的控制方法中，浆染部分整体传动的机组一般采用30/37kw主机作为主传动配置，拖引和收卷部分则采用变频器加上直流驱动器的方式。其中的直流驱动器工作在转矩模式下，对收卷纱线张力进行控制。
目前，高性能向量控制变频器的出现，使采用普通交流非同步电机实现较高精度的转矩控制成为可能。
控制思路和具体实现方案
一般浆染系统的张力较大，在1000~3000N之间，工作速度较低，浆纱、浆染最大车速一般为35m/min，并纱小於80m/min。对於这种低速大张力的工艺系统，利用线速度进行卷径计算的开环张力控制最合适。
由於有储纱架，因此主边轴电机的速度控制是完全独立的，它所要保证的只是速度控制的稳定性及变频器有良好的低频特性，并能够在起动时克服很大的静态摩擦力矩。
分绞之後的拖引变频器，要求速度特性很硬，并且会长期在发电状态下工作，因此需要使用制动单元，而卷曲部分则是整个系统的核心。
从系统构成来看，由於采用了专业设计的张力控制变频器，因此对於电气系统的控制相当简单，不需要专用控制板，PLC也不需要使用昂贵的类比量模组，所有的复杂数学运算都在变频器内部由高速DSP实现，外部只需要处理启、停、重定等逻辑信号，也不需要昂贵并且难以安装的张力检测辊。
另外，变频器内置制动单元，因此对於拖引变频器，无需另外选配制动单元，用户电控部分成本得到有效的控制。
在收卷系统中，PLC负责处理周边逻辑信号和时序。在前车头左、中、右均安装了现场操作按钮箱，供挡车工使用，以控制起停、加减速度和复位等。
以艾默生CT研发的TD330变频器为例，它的类比量输出口除了输出速度信号之外，还用於数位式显示表的张力和车速，而张力通过控制盘上的电位器进行调整。可以看出，这是一个很精简的张力控制系统，大部分复杂功能的实现都集成在变频器的内部，从而降低了成本，提高了系统可靠性。
现场调试过程
浆染联合机、并纱机和浆纱机的控制原理和调试方法都很相似，调试过程需要关注：各种速度系数的计算、张力选取、卷径重定方式、编码器安装、制动电阻的安装与散热等。例如，线速度与拖引变频器、卷绕变频器之间的对应关系很重要，需要较为精确的设定。
但是，用户在给不出这些比例参数的情况下，可以让变频器工作在5hz的频率下运行一分钟，再对卷绕轴计数，将卷绕轴转过的圈数除以5hz，这样基本可以把传动系数测算出来。
最小线速度的设定要合理，一般的经验参数是最大线速度的一半。但是如果生产的品种发生改变，这时候速度上不去，就要及时修改最小线速度的设定值。宜兴中港纺织就发生过改生产粗纱之後张力通过电位器无法调节的事故。
事後在现场发现，粗纱的生产速度慢，到不了最小线速度，因此一直是零速张力在起作用，电位器当然改不了。但是最小线速度不能设得太小，否则起始时刻卷径计算误差较大，从而张力波动也变大。
纱线的卷绕从调试的角度来说难度更高，因为纱线在刚刚上车张紧的时候并不能做到松紧程度一致。这种情况下，原先500N的张力，对匀缠绕的纱线是适合的，但纱线若松紧不一，紧的纱线可能对应500N的力量就大了，应力一集中就会发生断头，并进一步形成连锁反应，造成全部纱线断裂，形成所谓的“爆头”。
为了避免出现这个现象，可以设计增加点动上车功能，让卷绕变频器首先工作於速度模式，用较低的速度点动将纱缠在卷绕轴上，然後，工人将其尽量分布均匀。
速度模式下，由转矩限幅来进行张力的控制，此时的变频系统相当於力矩电机，限幅值一般设得很低。待转过几圈，轴上纱线松紧程度接近时，再切换到转矩控制模式。同时，转矩控制模式下，转矩限幅不起作用，可以进行正常的张力控制。
对於卷绕的电机，采用变频电机是最优选择。对於一个卷径比变化比较大的系统，在满卷时，变频器可能会在3~5Hz条件下工作。这时候对於系统，包括电机的散热都是一个严峻的考验。
对於电机来说，此时的散热条件相当苛刻，时间稍长便会过热保护，因此选用变频电机是合适的。
资料来源：艾默生CT公司。
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