近二十年來，花式紗線的產業在我國有了非常大的發展，國內擁有的花式捻線機的機臺數量也有了很大的增加，而這些設備中大多數是由單牽伸系統（三支牽伸羅拉）、單中空錠子構成的傳統型的花式捻線機，也就是我們通常所說的三羅拉花式捻線機。 花式捻線機通常是由以下幾個部分組成：⑴前羅拉、中后羅拉、搖架等構成的牽伸系統；⑵中空錠子加捻系統；⑶環錠退捻卷取系統；⑷鋼領板升降系統；⑸芯線輸入和輸出羅拉系統；⑹電氣控制系統； 三羅拉花捻機的電氣控制系統經歷了以下三個階段的發展過程： 第一階段，單電機獨立驅動，各工藝參數的配置由機械傳動部分的皮帶輪、齒輪等組合完成。后期，該電機經由1臺變頻器控制，整機運轉速度可調。 第二階段，各羅拉均由變頻器控制的電機驅動，可獨立調節其速度。為了保證在啟動/停車過程中各運動部件的同步，采用同步控制器整機控制。 第三階段，各羅拉均由變頻器控制的電機驅動，各變頻器由電腦控制，用戶只要在操作顯示屏上輸入相關的工藝參數，電腦就能在整個生產過程中控制機器的運行，從原理上解決了啟動/停車過程中和整個運行過程中的同步問題。而且，使花式捻線機不僅能夠生產超喂型的花式紗線，也能生產控制型的花式紗線。因此，這種方案得到了普遍的應用。 下面，就普遍采用的三羅拉花捻機的電氣控制方案進行具體的介紹： 一、 電氣控制框圖： 三羅拉花式捻線機的電氣控制系統是以可編程序控制器PLC為核心的控制系統，包括人機對話的觸摸屏、CPU單元、輸入/輸出單元。 二、 控制原理： 1．整機操作面板： 1.1指示燈：電源指示燈、運行指示燈、報警指示燈。 1.2選擇按鈕： 1.2.1中空錠選擇：有三個位置 ⑴S捻，⑵Z捻，⑶停止。 1.2.2環錠選擇：有三個位置 ⑴順時針方向，⑵逆時針方向，⑶停止。 1.3按鈕：啟動按鈕、停止按鈕（兼緊急停車按鈕）。 1.4人-機交互界面HMI（Human-Machine Interface） 2．輸出控制 2.1變頻器的運行： 系統啟動時，變頻器就始終處于啟動狀態，由于中空錠子和環錠的特殊性，其啟動信號和運轉方向信號經過旋鈕開關后再接入變頻器，從而決定中空錠子和環錠是否運行及其運轉方向。 變頻器的運行頻率經由D/A轉換的模擬量0～10V控制信號決定。變頻器的內部參數需設定：加速時間、減速時間、最高操作頻率等。 其中，變頻器的最高操作頻率是指輸入控制信號10V時對應的變頻器的輸出頻率。如果變頻器的最高操作頻率是60Hz，則當輸入控制信號10V時，變頻器輸出60Hz；同理，當輸入控制信號5V時，變頻器輸出30Hz；按線性關系變化。 2.2鋼領板升降控制 鋼領板的升降運動，動力來自于輸出羅拉，由兩個電磁離合器分別控制鋼領板的上升或下降，并有限位開關控制其動作行程。其中下面一個行程開關對應于環錠卷取管的底部，而上面的一個行程開關由一小電機帶動，在小范圍內移動，以保證環錠卷取成型時形成一個錐度。 3．工藝參數的輸入： 在人-機界面上輸入相關的參數。 3.1勻速運行（超喂型）的花式紗線的工藝參數有：中空錠轉速、中空捻度、退捻系數、超喂比、牽伸倍數、張力系數，這幾個參數分別決定了：中空錠速度、輸出羅拉速度、環錠速度、前羅拉速度、中后羅拉速度、芯線羅拉速度。相互關系如下： 輸出羅拉速度（m/min）=中空錠速度（rpm）÷中空捻度（T/m） 環錠速度（rpm）=中空錠速度（rpm）×退捻系數 前羅拉速度（m/min）=輸出羅拉速度（m/min）×超喂比 后羅拉速度（rpm）=前羅拉速度（rpm）÷牽伸倍數 芯線羅拉速度（rpm）=輸出羅拉速度（rpm）÷張力系數 三羅拉花式捻線機的中羅拉與后羅拉是由過橋齒輪傳動的，因此其速比通常不需要調整，也即予牽伸區的予牽伸倍數是固定不變的。 3.2多段速運行的控制型花式紗線的工藝參數包括：中空錠速度、環錠速度、每一段運行的時間、對應的各羅拉的運轉速度值或相對系數值。一般可以設置32段運行參數。 4．控制軟件 4.1設定啟動時間、停車時間、級升降時間。 4.2設定檔位系數：實際上是設定PLC內部的羅拉（錠子）的最高速度與實際最高速度之間的比例系數。中空錠、環錠、前羅拉、中后羅拉、芯線羅拉、輸出羅拉均有各自的檔位系數。 4.3機器還設有組合運行模式、隨機運行模式： 4.3.1隨機運行模式：在多段速運行時，將按段號運行的次序打亂，使設定的幾段運行參數按照隨機的次序運行，從而使紗線的變化規律打亂。 4.3.2組合運行模式：將在多段速運行時，加工特定紗線的幾種工藝參數作為摸板提供給用戶使用，適當修改就能滿足使用要求，有以下幾種工藝組合：大肚紗工藝、結子紗工藝、復合紗A工藝、復合紗B工藝等。 以上介紹了目前市場上占有率較高的三羅拉花式捻線機的電氣控制系統，下面就其系統的不足進行討論。 一、 原理性的缺陷： 1． 控制方式 該方案是由PLC輸出的數字信號經數/模轉換后控制變頻器的運轉速度，這種控制方式本身就存在不足。 首先，變頻器內部的參數（如最高運行頻率、啟動時間、停車時間、低速轉矩補償等）無法及時調整，故在較寬的調速范圍內無法使變頻器發揮出最佳的狀態。其次，由于是速度開環控制，如果選用低檔的變頻器，調速范圍小，低速性能差，整個系統的速度控制精度就會很不理想，姑且不說各羅拉之間的同步，羅拉本身的速度穩定性也得不到保證。 2． 鋼領板的升降控制 現有系統中，鋼領板的上升或下降速度與輸出羅拉的速度成固定的線形關系，而且只有一種成型方式。如果鋼領板升降系統是由獨立的電機驅動，在紗支較細的情況下，鋼領板上升、下降的速度就能夠獨立設定。而且，如果采用控制電機，則可以有多種成型方式選擇。有利于紗線的卷取成型，便于后道工序的操作。 二、 技術性的缺陷 1． 操作： 1.1啟動/停止按鈕：啟動/停止按鈕是機器的開關，必須使操作者覺得方便、可靠，用戶根本沒必要去設置啟動時間、停車時間。按下按鈕后機器就應該按照既定的速度變化斜率加速或減速，而且各羅拉的速度同步變化，不論是在啟動過程中按停止按鈕還是在停止過程中按啟動按鈕。 1.2緊急停車按鈕：按照設計規程，此類機器必須設有緊急停車按鈕。在按下緊急停車按鈕時，機器就應該進入異常停車狀態，要在最短的時間內使各運動部件停止動作。停機按鈕兼做緊急停車按鈕是非常不合理的。 2．軟件設計：軟件設計必須滿足工藝的要求，而且使操作人員容易掌握，實用性要強，以下幾個方面有待于改進： 2.1多段速運行模式：目前的模式是以時間為基準的，使得在不同的中空錠速度下對應的紗線長度不一致，不便于工藝的調整。以紗線長度為單位的多段速設定模式將是未來的方向。 2.2隨機模式：根據紗線的生產工藝，隨機模式主要是為了避免花式紗線在織片后產生花斑；有個概念必須明確，所謂要求的隨機是指每一段紗線的長度的隨機變化，而且是在控制范圍內的變化。 三羅拉花式捻線機作為傳統機型，仍將在未來較長的時間內充當花式紗線的主要生產設備，因此對其電氣控制系統的要求必然會有所提高。筆者根據多年的實踐，認為以下幾個方面值得我們注意： 1． 控制方式： 采用通信方式實現工業計算機對各電機驅動單元的控制是未來的方向，這不僅能夠提高系統的穩定性、可靠性，也有利于企業對設備的管理。幾年前，曾有廠家在可編程序控制器（PLC）與各變頻器之間采用RS485通信方式，但由于RS485通信的速率不高，很難使各電機的速度同步。現在，可編程計算機控制器（PCC）和可編程自動化控制器（PAC）的應用，再結合作為國家標準的PROFIBUS現場總線以及工業以太網，將使設備的控制更加靈活、方便。 2． 變頻器的選型 采用無速度傳感器矢量控制變頻器，具有良好的低速特性，調速精度可達0.5—1.0%，調速范圍在20：1以內。如果帶速度反饋的矢量變頻器控制異步電機，調速范圍可達100：1。 3． 軟件的改進 軟件作為設備控制系統的思想，其重要性不言而喻。如果不熟悉生產工藝，不了解操作規程，沒有以人為本的理念，是開發不出好的軟件的。系統的穩定性、可靠性和實用性、安全性在相當程度上取決于軟件的成熟程度。 社會在發展，科技在進步。隨著花式紗線的發展變化，花式捻線機必須不斷地去滿足生產工藝的需要，而作為花式捻線機的電氣控制系統也應該逐步地完善。在將來的工作實踐中，我們再坐在一起交流所取得的經驗，共同把這個事情做好。 主要參考文獻： 1. 楊樂寧、周惠煜編著，花式紗線的生產工藝與設備，無錫市紡織工程學會，1997年版 2. 紡織通用電控設備技術規范，FZ/T 99015-1998 3. 紡織機械電氣設備技術條件，FZ/T 99014-1995 作者簡歷： 2004．1—現在， 蘇州工業園區華隆花式紗設備制造有限公司，總經理 2000．5—2003．12， 蘇州華飛紡織科技有限公司，副總經理 1998．5—2000．4， 蘇拉（蘇州）有限公司，售后服務工程師 1992．6—1998．4， 蘇州蘭博高科技企業集團有限公司，副總工程師 1984年畢業于南京工學院自動控制系 　 作者單位：蘇州工業園區華隆花式紗設備制造有限公司 　 地址：蘇州市人民路209號紡機廠內　215007　 Email：wolong01@pub.sz.jsinfo.net