【正文】 ，通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)，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(shè)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(luò)。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(shù)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(luò)與控制系統(tǒng)的集成。現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展迅速，到二十世紀(jì)末國際上有40多種現(xiàn)場總線，但應(yīng)用于我國紡織工業(yè)的主要有Profibus、Device Net CANBus、Modbus 等，其中以Profibus應(yīng)用最廣泛、最普及。 Profibus現(xiàn)場總線Profibus是國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)IEC61158的組成部分，2001年12月批準(zhǔn)為中國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正式出版，并得到普遍認(rèn)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(dá)到12Mbps（通訊距離為100m時），其開放性好，不僅技術(shù)公開，而且應(yīng)用廣泛，通訊功能強(qiáng)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(bǔ)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(qiáng)大，支持除主一從方式以外的多種通訊方式。具有強(qiáng)大的抗電磁干擾能力、網(wǎng)絡(luò)最多可有64個節(jié)點，采用線性拓補(bǔ)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(zhǔn)為中國國家標(biāo)準(zhǔn)。 現(xiàn)場總線與傳統(tǒng)控制方法的比較現(xiàn)場總線技術(shù)就是設(shè)備層的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，也就是連接現(xiàn)場智能設(shè)備（例如變頻器，PLC等）和車間的通訊網(wǎng)絡(luò)，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(yīng)更快，抗電磁干擾能力更強(qiáng)；（2）現(xiàn)場連接導(dǎo)線和連接按附件可大量減少，系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試、維護(hù)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(shè)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(shù)在我國紡機(jī)設(shè)備中得到推廣應(yīng)用，尤其是在大型化纖設(shè)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(shè)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(shè)備多，且分散，設(shè)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(shè)備造價較高的紡織機(jī)械比較適宜推廣應(yīng)用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。如大型化纖設(shè)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(yīng)用到了工業(yè)現(xiàn)場。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)在不久的將來可能替代現(xiàn)場總線技術(shù)。而將設(shè)備層，車間層和信息管理層融為一體。 人機(jī)界面 紡織機(jī)械使用的人機(jī)界面，可分為較低檔的和較高檔的兩類，各有不同的應(yīng)用對象。較低檔的人機(jī)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(fù)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(jī)械和部分印染機(jī)械。較高檔的人機(jī)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(fù)膜鍵盤操作或觸摸屏操作，內(nèi)存為1～2MB，適用于化纖機(jī)械、織造機(jī)械和印染機(jī)械等。觸摸屏作為人機(jī)界面用于紡織機(jī)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(shè)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(jī)傳動電動機(jī)紡織機(jī)械所用電動機(jī)種類較多，主要有交流異步電動機(jī)（含變頻專用電機(jī)、力矩電機(jī)）、同步電動機(jī)（主要是永磁式轉(zhuǎn)子同步電機(jī)）、伺服電機(jī)（主要是交流伺服電機(jī)）、步進(jìn)電機(jī)（含直線電機(jī)）、開關(guān)磁阻電機(jī)、直流電動機(jī)、電磁調(diào)速異步電機(jī)和縫紉機(jī)專用電機(jī)等。同步電機(jī)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(jī)械基本上只用永磁轉(zhuǎn)子的同步電機(jī)。同步轉(zhuǎn)速No=60f/p式中f——電源頻率，p——電機(jī)極對數(shù)。同步電機(jī)機(jī)械特性平直其轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載變化，但同步電機(jī)也存在“失步”的危險，一旦功率角q 60?～90?時。即負(fù)載瞬時過大時，同步電機(jī)會失步而停轉(zhuǎn)。因此，通常同步電機(jī)容量選擇時，留有適當(dāng)裕量（例如放大一檔）永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)更簡單，運轉(zhuǎn)更可靠，因而，廣泛用于化纖機(jī)械。在設(shè)計和選用時，還應(yīng)特別注意，例如：電機(jī)容量適當(dāng)放大、供電的變頻器容量更應(yīng)放大1～2個檔次。同步電機(jī)的起動電流， 一般比異步電機(jī)起動電流大2～3倍。同步電機(jī)變數(shù)調(diào)速，開環(huán)控制即可達(dá)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(jī)同步或比例同步傳動，因而廣泛用于紡絲機(jī)各紡絲泵（計量泵）和紡絲泵與牽伸輥的同步傳動。 伺服電機(jī)及其驅(qū)動技術(shù)早期的伺服電機(jī)是直流伺服電機(jī)，二十世紀(jì)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(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，交流伺服電機(jī)及驅(qū)動技術(shù)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(jī)系統(tǒng)得到快速發(fā)展，性價比快速提高。而直流伺服電機(jī)，由于容量、最高轉(zhuǎn)速均受到限制，特別是直流伺服電機(jī)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(jī)逐步被交流伺服電機(jī)所取代了。交流伺服電機(jī)系統(tǒng)包括永磁同步（SM型）電動機(jī)伺服系統(tǒng)和感應(yīng)式異步（IM型）電動機(jī)伺服系統(tǒng)，后者，由于感應(yīng)式異步電機(jī)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(yīng)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(fù)雜的電機(jī)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(jī)宜采用速度閉環(huán)控制?，F(xiàn)代紡織機(jī)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(jī)械應(yīng)用伺服系統(tǒng)越來越廣泛，現(xiàn)已有幾十種紡織機(jī)械應(yīng)用了交流伺服電機(jī)系統(tǒng)，例如噴氣、劍桿等無梭織機(jī)的電子送經(jīng)，電子卷取，自動絡(luò)筒機(jī)、平網(wǎng)、園網(wǎng)印花機(jī)等，詳見運動控制部分。所用伺服電機(jī)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(shù)要求調(diào)節(jié)電機(jī)運行速度，伺服系統(tǒng)重點是控制電機(jī)運行的位置或多電機(jī)（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(zhǔn)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(jī)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(jī)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(jī)臺灣臺 上 位控制器 伺服電機(jī)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(jī)本身性能、改進(jìn)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(shù)和冷卻技術(shù)。（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(luò)化——將驅(qū)動部分、運動控制、上位控制和計算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接、進(jìn)行高速數(shù)據(jù)通訊，實現(xiàn)一體化管理，使機(jī)械調(diào)整和故障診斷更加簡便。 步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子就前進(jìn)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(jī)。步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)一般為開環(huán)控制，因而，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)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(yīng)注意的問題。可以直接輸出線位移的，則稱為直線電機(jī)，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(jī)械連接，沒有機(jī)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(yīng)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(jī)械中的應(yīng)用 滌綸短絲切片紡絲機(jī)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(jī)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(xì)流經(jīng)紡絲側(cè)吹風(fēng)窗冷卻形成。纖維冷卻成形后，進(jìn)入紡絲通道之前需進(jìn)行集束上油，最終形成絲束纖維。切片紡絲機(jī)主要由螺桿擠壓機(jī)、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(jī)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(jī)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(jī)可以是直流電動機(jī)，也可以是交流電動機(jī)。九十年代后，基本都采用三相交流異步電機(jī)傳動、變頻調(diào)速。表21 螺桿擠壓機(jī)技術(shù)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(jī)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(jī)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(shè)定變頻器電機(jī)螺桿菌壓力變送器調(diào)節(jié)器熔體壓力設(shè)定 圖21螺桿擠壓機(jī)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(jī)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(jī)傳動，變頻調(diào)速。多臺同步電機(jī)供電方式一般有兩種，一是全機(jī)多臺紡絲泵電機(jī)共用一套大容量變頻器供電、調(diào)速；二是每臺電機(jī)均由1臺對應(yīng)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(jī)故障，只需相應(yīng)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(shè)定其運轉(zhuǎn)頻率，即1臺紡絲機(jī)可同時生產(chǎn)多種規(guī)格的POY絲。永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速完全取決于供電變頻器的頻率，當(dāng)今變頻器頻率精度可達(dá)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(jī)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(jī)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(qiáng)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(dǎo)絲機(jī)——浸漬機(jī)——頭道牽伸機(jī)——二道牽伸機(jī)——三道牽伸機(jī)——油浴槽——噴油水機(jī)——水浴牽伸機(jī)——蒸汽加熱箱——緊張熱定型機(jī)——卷曲預(yù)熱箱——卷曲機(jī)——絲束輸送——擺絲裝置——松馳熱定型機(jī)——上油機(jī)——電引機(jī)——切斷機(jī)——纖維輸送——纖維打包機(jī)。浸漬機(jī)、油浴槽、水浴牽伸機(jī)、蒸汽加熱箱、卷曲預(yù)熱箱等無主傳動，但設(shè)有溫度控制。（1）牽伸段主傳動從導(dǎo)絲機(jī)到四道牽伸機(jī)采用機(jī)械長邊軸加齒輪變速箱傳動其中7臺單元機(jī)，由此解決頭道，二道牽伸機(jī)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(jī)調(diào)壓調(diào)速，或交流異步電動機(jī)變頻調(diào)速。（2）卷曲機(jī)2臺，采用2臺10kW直流電動