【正文】 ，通訊技術、計算機技術，智能現(xiàn)場儀表，控制裝置等多種科技成果而成?，F(xiàn)場總線（Fieldbus）是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的開放式、全數(shù)字化，雙向傳輸，多分支結(jié)構(gòu)的通訊網(wǎng)絡。是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的核心，因此現(xiàn)場總線不僅僅是一種通信技術和用數(shù)字儀表代替模擬儀表，而是用FCS代替?zhèn)鹘y(tǒng)的DCS實現(xiàn)現(xiàn)場總線通訊網(wǎng)絡與控制系統(tǒng)的集成?，F(xiàn)場總線技術發(fā)展迅速，到二十世紀末國際上有40多種現(xiàn)場總線，但應用于我國紡織工業(yè)的主要有Profibus、Device Net CANBus、Modbus 等，其中以Profibus應用最廣泛、最普及。 Profibus現(xiàn)場總線Profibus是國際現(xiàn)場總線標準IEC61158的組成部分，2001年12月批準為中國的行業(yè)標準正式出版，并得到普遍認可，在全球市場占有率最高。Profibus通訊速度最快，通訊速率（波特率）最高達到12Mbps（通訊距離為100m時），其開放性好，不僅技術公開，而且應用廣泛，通訊功能強大，通常采用主一從式通訊，一個系統(tǒng)最多可有126個節(jié)點，采用線形、星形、環(huán)形等多種拓補結(jié)構(gòu)。 Device Net現(xiàn)場總線Device Net是一種低價位的開放式現(xiàn)場總線，基于CAN芯片，通訊功能強大，支持除主一從方式以外的多種通訊方式。具有強大的抗電磁干擾能力、網(wǎng)絡最多可有64個節(jié)點，采用線性拓補結(jié)構(gòu)，但其通訊速率較低，最快為500kbps（通訊距離為100m時）不適于高速數(shù)據(jù)傳輸，Dvice Net現(xiàn)場總線2002年10月被批準為中國國家標準。 現(xiàn)場總線與傳統(tǒng)控制方法的比較現(xiàn)場總線技術就是設備層的工業(yè)控制網(wǎng)絡技術，也就是連接現(xiàn)場智能設備（例如變頻器，PLC等）和車間的通訊網(wǎng)絡，更適合于中等量數(shù)據(jù)（100～500）的傳輸。它與傳統(tǒng)的控制方法（如DCS系統(tǒng)）相比，具有以下主要特點：（1）數(shù)據(jù)傳輸更可靠，數(shù)據(jù)響應更快，抗電磁干擾能力更強；（2）現(xiàn)場連接導線和連接按附件可大量減少，系統(tǒng)設計、安裝、調(diào)試、維護工作量和現(xiàn)場安裝費用大幅度減少；（3）主控器可獲得更多的現(xiàn)場設備信息；（4）可方便地實現(xiàn)自動診斷，并顯示故障位置等。近年來，現(xiàn)場總線技術在我國紡機設備中得到推廣應用，尤其是在大型化纖設備上使用，更顯其優(yōu)越性?，F(xiàn)場總線雖具有許多優(yōu)點，但現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)價格還較昂貴，另外，現(xiàn)場中很多設備還不是智能儀表，不能直接與現(xiàn)場總線聯(lián)網(wǎng)。因而，如現(xiàn)場控制設備多，且分散，設備對控制要求高，或用于有腐蝕性氣體等使用環(huán)境惡劣，且整臺設備造價較高的紡織機械比較適宜推廣應用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。如大型化纖設備等。近年來，工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)展迅速，通訊速率100M的工業(yè)以太網(wǎng)已應用到了工業(yè)現(xiàn)場。工業(yè)以太網(wǎng)技術在不久的將來可能替代現(xiàn)場總線技術。而將設備層，車間層和信息管理層融為一體。 人機界面 紡織機械使用的人機界面，可分為較低檔的和較高檔的兩類，各有不同的應用對象。較低檔的人機界面，如文本操作面板等，屏幕尺寸較小，一般不大于11586mm，顯示效果一般，從黑折到64色，主要是以字符顯示，采用復膜鍵盤操作，但也具有觸摸屏的基本功能，內(nèi)存一般在256K以下，價格較低，適用于大多數(shù)棉紡、毛紡、針織、服裝、非織造布機械和部分印染機械。較高檔的人機界面，如圖形和觸摸屏操作面板，屏幕尺寸較大，一般大于11586mm，顯示屏為256色～65000色的高分辨率、高亮度的屏幕，除具有較大的數(shù)據(jù)儲存和數(shù)據(jù)處理能力等基本功能外，還具有軟件仿真功能，多種通訊連接方式等，采用復膜鍵盤操作或觸摸屏操作，內(nèi)存為1～2MB，適用于化纖機械、織造機械和印染機械等。觸摸屏作為人機界面用于紡織機械，主要用于：（1）可方便靈活地實現(xiàn)生產(chǎn)工藝參數(shù)的輸入和修改，如各種速度、紗支、捻度、牽伸倍數(shù)、張力、溫度、壓力、長度、卷經(jīng)等等。（2）對各種控制參數(shù)的監(jiān)控，并實時監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)，實時顯示各生產(chǎn)工藝參數(shù)和變頻器的啟停狀態(tài)，運行頻率、電流、電壓、報警信號等。在實際使用中，觸摸屏通常與PLC組成如MP1網(wǎng)，方便地實現(xiàn)各種工藝參數(shù)的設定，修改，實時監(jiān)控，歷史曲線，數(shù)據(jù)統(tǒng)計和報表打印等功能。 紡機傳動電動機紡織機械所用電動機種類較多，主要有交流異步電動機（含變頻專用電機、力矩電機）、同步電動機（主要是永磁式轉(zhuǎn)子同步電機）、伺服電機（主要是交流伺服電機）、步進電機（含直線電機）、開關磁阻電機、直流電動機、電磁調(diào)速異步電機和縫紉機專用電機等。同步電機轉(zhuǎn)子有永久磁極的轉(zhuǎn)子和帶勵磁繞阻的轉(zhuǎn)子，紡織機械基本上只用永磁轉(zhuǎn)子的同步電機。同步轉(zhuǎn)速No=60f/p式中f——電源頻率，p——電機極對數(shù)。同步電機機械特性平直其轉(zhuǎn)速不隨負載變化，但同步電機也存在“失步”的危險，一旦功率角q 60?～90?時。即負載瞬時過大時，同步電機會失步而停轉(zhuǎn)。因此，通常同步電機容量選擇時，留有適當裕量（例如放大一檔）永磁同步電機結(jié)構(gòu)更簡單，運轉(zhuǎn)更可靠，因而，廣泛用于化纖機械。在設計和選用時，還應特別注意，例如：電機容量適當放大、供電的變頻器容量更應放大1～2個檔次。同步電機的起動電流， 一般比異步電機起動電流大2～3倍。同步電機變數(shù)調(diào)速，開環(huán)控制即可達到高精度調(diào)速，其調(diào)速精度僅取決于變頻器的頻率精度，～%，特別適合于對靜態(tài)調(diào)速精度要求高的多電機同步或比例同步傳動，因而廣泛用于紡絲機各紡絲泵（計量泵）和紡絲泵與牽伸輥的同步傳動。 伺服電機及其驅(qū)動技術早期的伺服電機是直流伺服電機，二十世紀七十年代開始推出，并得到迅速發(fā)展，八十年代，由于電力電子技術和計算機技術的發(fā)展，交流伺服電機及驅(qū)動技術發(fā)展起來了，此期間伺服驅(qū)動器屬模擬式，到九十年代，數(shù)字式交流伺服電機系統(tǒng)得到快速發(fā)展，性價比快速提高。而直流伺服電機，由于容量、最高轉(zhuǎn)速均受到限制，特別是直流伺服電機有碳刷，易摩損，易產(chǎn)生火花，低速運行時，碳刷和換向器易產(chǎn)生死角等，因而，直流伺服電機逐步被交流伺服電機所取代了。交流伺服電機系統(tǒng)包括永磁同步（SM型）電動機伺服系統(tǒng)和感應式異步（IM型）電動機伺服系統(tǒng)，后者，由于感應式異步電機結(jié)構(gòu)堅固、制造容易、價格低，具有較好的發(fā)展和推廣應用前景。九十年代，由于稀土永磁材料的采用，而且驅(qū)動器由模擬式過渡到全數(shù)字式，使得交流伺系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)調(diào)整方便，產(chǎn)品生產(chǎn)的一致，可靠性大大提高，同時，還可集成多種復雜的電機控制算法、PID控制、前饋控制、速度實時監(jiān)控等，智能化控制功能，因而性價比大大提高。如要求低速性能好，線性調(diào)速范圍寬，速度波動和轉(zhuǎn)矩波動小，交流伺服電機宜采用速度閉環(huán)控制。現(xiàn)代紡織機械為提高檔次，提高競爭力，更好地實現(xiàn)加快提升我國紡織工業(yè)整體競爭力的要求。紡織機械應用伺服系統(tǒng)越來越廣泛，現(xiàn)已有幾十種紡織機械應用了交流伺服電機系統(tǒng)，例如噴氣、劍桿等無梭織機的電子送經(jīng)，電子卷取，自動絡筒機、平網(wǎng)、園網(wǎng)印花機等，詳見運動控制部分。所用伺服電機容量從幾十W到十幾kW。調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)沒有本質(zhì)區(qū)別。調(diào)速系統(tǒng)重點是按照各種技術要求調(diào)節(jié)電機運行速度，伺服系統(tǒng)重點是控制電機運行的位置或多電機（軸）的同步運轉(zhuǎn)，包括位置同步和速度同步，對停止、啟動要求更準確、更快時，一般也采用伺服系統(tǒng)。 近年國外已推出高精度的全閉環(huán)數(shù)字式伺服系統(tǒng)，該伺服驅(qū)動器直接接受驅(qū)動機臺位置檢測器（如光柵、旋轉(zhuǎn)編碼器等）的反饋信號構(gòu)成位置環(huán)，而伺服電機軸上的旋轉(zhuǎn)編碼器的反饋信號也送至驅(qū)動器，構(gòu)成速度環(huán)，如圖（11）所示，該系統(tǒng)獲得很高的定位精度。驅(qū)動 驅(qū)動機臺灣臺 上 位控制器 伺服電機全閉環(huán)伺服控制器速度反饋 位置檢測器位置反饋 圖11全閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)方框圖伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢：（1）高性能化——提高伺服電機本身性能、改進伺服控制器的性能，采用高速CPU、專用集成電路ASIC，智能功率模塊IPM等。（2）小型化——采用高性能永磁材料，優(yōu)化繞線技術和冷卻技術。（3）軟件化——在伺服驅(qū)動器中使用超大規(guī)模集成電路、將更多的硬件結(jié)構(gòu)用軟件實現(xiàn)。（4）網(wǎng)絡化——將驅(qū)動部分、運動控制、上位控制和計算機通過網(wǎng)絡連接、進行高速數(shù)據(jù)通訊，實現(xiàn)一體化管理，使機械調(diào)整和故障診斷更加簡便。 步進電機是一種把脈沖變?yōu)榻俏灰苹蛑本€位移的執(zhí)行元件，每輸入一個脈沖信號，步進電機的轉(zhuǎn)子就前進一步，轉(zhuǎn)過一定角度，由于輸入的是脈沖信號，因而，輸出的角位移是斷續(xù)的、故又稱脈沖電機。步進電機一步行走的角度位移大小，通過相位分配的改變來調(diào)節(jié)，步進電機一般為開環(huán)控制，因而，當步進電機驅(qū)不動時，可能出現(xiàn)“失步”，而影響控制精度，這是選用時應注意的問題。可以直接輸出線位移的，則稱為直線電機，它由2個非接觸元件組成，即磁板和線卷滑座，電磁力直接作用于移動的元件，而無需機械連接，沒有機械滯后，精度完全取決于直線反饋系統(tǒng)和分級的支承，可由數(shù)字伺服驅(qū)動，可獲得頻率響應好、精度高、速度快、噪聲低、效率高等特性。第2章 變頻器在化纖機械中的應用 滌綸短絲切片紡絲機適用于滌綸短纖維紡絲切片紡工藝流程為，經(jīng)干燥過的切片，送螺桿擠壓機內(nèi)加溫加壓制成紡絲溶液，經(jīng)連續(xù)過濾器過濾后由紡絲泵（計量泵）計量并壓入紡絲組件，再由噴絲孔噴出的溶體細流經(jīng)紡絲側(cè)吹風窗冷卻形成。纖維冷卻成形后，進入紡絲通道之前需進行集束上油，最終形成絲束纖維。切片紡絲機主要由螺桿擠壓機、紡絲箱、紡絲泵和油劑泵等組成。 紡絲位數(shù)：24位 紡絲速度：500～1300m/min 調(diào)速范圍；3:1以上 頻率精度：177。%～177。%。 螺桿擠壓機主要用于合成纖維之切片熔融紡絲，將切片熔融均化、并使熔體在一定溫度壓力下定量連續(xù)劑出。根據(jù)紡絲部位的多少，速度的高低等，螺桿擠壓機的螺桿直徑和轉(zhuǎn)速均不同，傳動功率和加熱功率亦不同。螺桿傳動電動機可以是直流電動機，也可以是交流電動機。九十年代后，基本都采用三相交流異步電機傳動、變頻調(diào)速。表21 螺桿擠壓機技術參數(shù) 螺桿轉(zhuǎn)速r/min20～10020～10020～8020～9020～8020～8020～8020～8820～70螺桿直徑mmF45F60F80F90F105F120F130F150F160電機功率kW152222～3030～4055～7575～90110～132110～132132加熱功率kW10～1515～2025～3030～4055～7060～7570～8580～9590～105螺桿擠壓機的最終控制參數(shù)不是轉(zhuǎn)速，而是螺桿出口壓力，因此，該系統(tǒng)實質(zhì)是壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)方框圖如圖21所示。 速度設定變頻器電機螺桿菌壓力變送器調(diào)節(jié)器熔體壓力設定 圖21螺桿擠壓機壓力控制系統(tǒng)方框圖 紡絲泵用于將紡絲溶液定量定壓地連續(xù)輸入噴絲組件，1臺紡絲機少則為2個部位，多則24個部位，1個紡絲部位用1臺紡絲泵，24個紡絲部位用24臺紡絲泵。 紡絲泵一般采用永磁同步電機傳動，變頻調(diào)速。多臺同步電機供電方式一般有兩種，一是全機多臺紡絲泵電機共用一套大容量變頻器供電、調(diào)速；二是每臺電機均由1臺對應容量的變頻器供電，可單獨變頻調(diào)速，第一種采用一套變頻器供電的優(yōu)點是電路簡單，造價較低，第二種供電的優(yōu)點是一旦某一臺電動機故障，只需相應變頻器停止工作，其余各部位可照常工作，另外，每臺變頻器還可分別設定其運轉(zhuǎn)頻率，即1臺紡絲機可同時生產(chǎn)多種規(guī)格的POY絲。永磁同步電機轉(zhuǎn)速完全取決于供電變頻器的頻率，當今變頻器頻率精度可達177。%，故紡絲泵采用開環(huán)變頻控制即可。油劑泵用于對加工中的絲纖維施加一定量的合纖油劑，有利于后續(xù)加工，減少靜電，使纖維具有一定的柔軟性、平滑性和抗靜電性等。油劑泵也是一個部位1臺，一般采用三相異步電機傳動，變頻器供電調(diào)速，開環(huán)控制，其速度的改變主要是按工藝要求調(diào)節(jié)纖維絲的上油率，保證絲的質(zhì)量。牽引裝置，、。 滌綸短纖維后處理聯(lián)合機主要用于將滌綸初生纖維經(jīng)過牽伸、定型、卷曲、切斷和打包，制成具有所需強度、捻度等實用纖維。生產(chǎn)能力50t/d 最高絲速 30～290m/min總牽伸倍數(shù) ～ 集束架——導絲機——浸漬機——頭道牽伸機——二道牽伸機——三道牽伸機——油浴槽——噴油水機——水浴牽伸機——蒸汽加熱箱——緊張熱定型機——卷曲預熱箱——卷曲機——絲束輸送——擺絲裝置——松馳熱定型機——上油機——電引機——切斷機——纖維輸送——纖維打包機。浸漬機、油浴槽、水浴牽伸機、蒸汽加熱箱、卷曲預熱箱等無主傳動，但設有溫度控制。（1）牽伸段主傳動從導絲機到四道牽伸機采用機械長邊軸加齒輪變速箱傳動其中7臺單元機，由此解決頭道，二道牽伸機在加工絲束運行中可能出現(xiàn)的倒拖，即處在發(fā)電運行狀態(tài)，并保證各段牽伸比的基本穩(wěn)定，牽伸比的調(diào)整靠齒輪變速箱，長邊軸采用160kW直流電動機調(diào)壓調(diào)速，或交流異步電動機變頻調(diào)速。（2）卷曲機2臺，采用2臺10kW直流電動