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高速卷绕头是化纤行业前纺的关键设备，其基本的结构：夹头和压紧辊，组成一个经典的卷绕装置，夹头相当于收卷卷筒，压紧辊相当于摩擦辊；槽筒用于横动控制，控制纤维卷绕时的成型角。高速卷绕头的基本控制要求为线速度恒定，速度精度高，一般的工艺要求为线速度精度达到万分之三。适用于涤纶、丙纶、锦纶 POY 丝或工业丝的卷绕成型。两台变频器分别控制卷筒进行收卷，在摩擦辊上安装用以速度检测的光电传感器，作为线速度的反馈信号。设备动作过程中要求完成卷筒的自动切换及卷绕作业。 （图片） 早期的卷绕头为被动式，即动力驱动由压紧辊提供，这样就成为典型的表面卷绕，在卷绕的过程中卷筒直径逐步增大，而摩擦辊的直径不会改变，因此转速控制对象比较简单，一般用同步电机加变频调速器就能满足转速精度的要求。但是高级的卷绕头要求夹头直接驱动，压紧辊被动传动，这样就成为典型的中心卷绕。在中心卷绕中，由于卷筒直径不断增大，为保持线速度恒定，转速需要不断的减小。无锡某纺织机械有限公司开发了这样一种新型的高速卷绕头，这个系统的基本电气控制配置为：汇川 MD320 变频器控制夹头电机和槽筒电机；可编程控制器用的是富士 SPB 系列。
中心卷绕的高速卷绕头对变频器的要求可以从卷绕头的工艺参数推导出来：卷绕头的最高线速度为 4000 米 / 分钟，夹头电机为两极变频异步电机，卷筒的初始直径为 126mm ，最终直径为 430mm 。
初始卷绕时卷筒直径最小，转速要求最高：N0= (4000 米/分钟)/(0.126 米/转)= 10105 转 / 分钟，从而可以推导出变频器的最高输出频率为 170Hz 。
其次，为保证± 1 米的控制精度要求，对变频器的输出频率分辨率有基本要求，当卷筒直径最大时，有最大的频率分辨率要求：± 1 米线速度，对应转速波动 = ±(1 米 / 分钟)/( 0.43 米 / 转)≈ 0.740256 转 / 分钟；对应的频率波动 = ±(0.740256 转 / 分钟)/60 转 /Hz≈ ± 0.0123Hz ；汇川 MD320 变频器的分辨率为 0.01Hz ，能很好满足其工艺要求。
由于客户卷绕头上的测速反馈装置反馈脉冲频率过低，而无法实现稳定的闭环矢量控制，在这种控制结构下，变频器要设为单纯的频率变换器，输出频率完全等于输入频率，而特殊电机曲线的设置值按夹头变频电机的名牌值和负载特性调整到最佳值。
为了达到最高频率给定精度， PLC 需要通过串行通讯口控制变频器，汇川的 MD320 变频器可以支持多种现场总线通讯协议，可以方便的与各种 PLC 进行通讯，但在实际应用中，考虑的实际的成本，最终采用的经济的 RS485 通讯。 MD320 需要扩展一块 RS485 通讯卡，通讯协议为标准的 MODBUS RTU 总线协议。
因为卷绕头的卷筒直径是在连续变化的，所以要实现稳定的线速度控制，用传统的 PID 闭坏控制，速度会有静差，不过在其公司技术人员的紧密配合下，这个问题被很好的解决了。
横动槽筒控制也是高速卷绕头这一产品获的成功的一个关键技术难点，以恒速控制槽筒，在特定的卷筒直径时会产生迭纱现象，所以通常要求横动槽筒变频器输出的频率一直波动变化， MD320 具有摆频功能，很好的满足卷绕的特殊要求。
结束语
汇川变频器的高精度和高性能，以及分销商强大的技术支持使汇川变频器成为高速卷绕头的理想驱动器，随着中国化纤机械工业的飞速发展，汇川变频器将有一个美好的明天。
10/11/2005
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