EDA嵌入式自调匀整装置在并条机上的应用

李 响，关 野，范碧白，王 丹

(沈阳宏大纺织机械有限责任公司，沈阳 110000)

EDA嵌入式自调匀整装置在并条机上的应用

李 响，关 野，范碧白，王 丹

(沈阳宏大纺织机械有限责任公司，沈阳 110000)

为了提高并条机出条质量，详细分析EDA嵌入式自调匀整装置的原理、基本组成及特点，并与国外品牌并条机进行使用对比。结果表明：应用EDA嵌入式自调匀整装置的并条机动作反应快、精度高、稳定性好、匀整性能提高，同等条件下出条重不匀水平、乌斯特条干CVm值和稳定性与国外品牌并条机技术水平基本一致；降低使用和维护成本，其性价比高。

并条机；EDA嵌入式自调匀整装置；伺服驱动器；出条；重不匀；稳定性

0 引言

沈阳宏大公司对自调匀整装置的研究已进行了20多年，无论是国产中长片段匀整装置还是进口短片段匀整装置在并条机上都有应用。笔者以EDA嵌入式自调匀整装置为例，结合自调匀整基本原理和用户现场试验数据，介绍其在并条机上的应用。

1 EDA嵌入式自调匀整装置的原理、基本组成及特点

我公司于2007年开始研究并使用EDA嵌入式自调匀整装置，它是在德国技术平台上开发的、具有自主知识产权的新型开环短片段自调匀整装置，可改善并条工序的出条质量，为下道工序提供质量水平稳定的棉条。通过使用反馈信息，经不断完善和改进，使EDA装置稳定性更好，已先后在JWF1302A型、JWF1312A型、JWF1312B型等并条机上成功使用。

EDA装置的传感器信号直接输入内嵌匀整算法的伺服驱动器，无需经过匀整控制机进行计算和控制，极大地降低了电磁干扰等因素对EDA装置造成的影响，从而保证并条机在高速运行时的出条质量。

1.1 工作原理

EDA嵌入式自调匀整装置基本工作原理，如图1所示。由于该装置属于开环控制方式，并条机的左右眼分别为两个独立控制通道，通过位移传感器对输入棉条进行检测，自动调整匀整牵伸区的牵伸

倍数，从而使输出棉条的条干误差控制在允许范围内，解决条干不匀和条干质(重)量不匀的问题，为提高成纱质量创造条件。当输入或输出棉条超出本装置匀整、监控范围时，控制主机将停车并报警。

1.2 装置组成

EDA嵌入式自调匀整装置主要由伺服系统(包括伺服驱动器和伺服电动机)、监控系统(包括监控器模块)、人机界面、位移传感器、电涡流传感器和速度传感器等组成。

EDA嵌入式自调匀整装置配套开环短片段自调匀整系统，喂入棉条经凹凸罗拉(T&G)检测机构检测，棉条厚度变化使凸罗拉产生位移，位移传感器将信号直接输入伺服驱动器；伺服驱动器与伺服电动机是匀整系统的控制和执行机构。电动机自带的旋转变压器用来监视电动机轴位置，轴位置的输出是唯一的[1]。输出棉条经非接触式电涡流传感器检测，将检出的电信号传送给监控器模块，经计算分析后得出被检测输出棉条的质量数据，并在人机界面上显示出来。

EDA嵌入式自调匀整装置系统框图，如图2所示[2]。

1.3 装置特点

EDA嵌入式自调匀整装置将原匀整控制器的部分功能，如数据采集、分析和计算嵌入伺服驱动器中，使匀整技术得到突破。通过内嵌匀整算法的伺服使并条机的匀整采样频率达到10 kHz，保证在1 km/min车速情况下匀整正常。运用非接触式电涡流传感器的质量监控系统，使出条的饱和力、成形和表面粗糙度得到很好地保证(特别是高速时)。全机统一的人机界面无需电脑连接调试，就可以完成所有匀整调试操作，且匀整信息全部显示。

具体而言，该装置主要特点为：

a) 通过内嵌匀整算法伺服驱动器，保证出条质量，降低电磁对匀整的干扰。

b) 运用非接触式电涡流传感器的质量监控系统，在出条时传感器头不再接触棉条，避免出现意外牵伸，提高出条质量，并延长传感器寿命。

c) 全机统一的人机界面，方便使用，节约成本。

d) 使用CAN通讯，在机器内部电气单元进行数据交互。

f) 去掉单独的匀整控制器，既提高匀整性能，又降低使用成本。

1.4 控制系统

EDA嵌入式自调匀整装置控制系统，由伺服电动机和伺服驱动器等构成。其速度环控制在伺服驱动器内部实现，属于闭环系统；速度环由编码器、信号处理器、捕获单元、速度给定以及速度控制器组成。电动机转速由编码器进行检测后，转化为对应的脉冲信号，通过信号处理器处理，再由捕获单元捕获并送入内部的计数器；伺服驱动器接收信号，并据此信号对伺服电动机进行驱动。

在实际应用中，速度闭环采用先进的PID控制，以保证闭环输出速度值的准确性。PID控制就是根据控制系统的测量误差，采用模糊数学模型(即比例、积分、微分)计算出控制量，并由执行机构执行的系统控制[1]。

在EDA装置中，如果只有比例控制，那么系统输出往往存在相对的稳态误差；所以，为了消除和减少系统输出的稳态误差，系统需引入积分控制，且为了能够提前预测系统误差变化趋势，以方便对控制系统进行补偿，从而避免或减少系统执行机构的超调，还要在系统中引入微分控制。

在并条机上使用时，受其机械特性、电磁干扰及外部环境干扰等因素的影响，用一组设定好的PID参数对自调匀整系统进行控制，难以达到很好的控制效果, 尤其是设定参数难以适应这种影响带来的变化时, 系统性能会明显变差, 甚至超出正常自调匀整效果的许可范围，这就需要对PID控制策略进行改进。EDA嵌入式自调匀整装置将改进得到的算法应用到伺服控制中, 有效地降低了这些因素对EDA装置的影响，其控制效果良好。

1.5 装置基本方程

在并条机上，牵伸作用是由前、后两对罗拉组成两个握持点速度不同、且输出点速度大于喂入点速度而实现的。如图3所示，由两对罗拉组成两个握持钳口A、B，两个握持点速度不同，且输出端大于输入端，vB>vA。

牵伸倍数可根据前、后罗拉转速或单位时间内喂入和输出的棉条质量求得。根据匀整原理，单位时间内喂入棉条质量应与输出棉条质量相等，即：

v1×g1=v2×g2

(1)

式(1)中：

v1——喂入棉条线速度；

v2——输出棉条线速度；

g1——喂入棉条质量；

g2——输出棉条质量。

设g1=g0+Δg，得：

g2=(g0+Δg)/E

(2)

式(2)中：

g0——喂入棉条的额定质量；

E——牵伸倍数；

Δg——g0和g1之差。

设g0和g2为假定常数，得：

(3)

式(3)中：

上式为EDA嵌入式自调匀整装置的基本方程，可以明确地得出并条机牵伸倍数的变化规律，即牵伸倍数E会随着Δg增大而增大、减小而减小。

2 使用数据分析

2015年，河南某纺织厂使用我公司配EDA嵌入式自调匀整装置的JWF1312A型并条机，在相同工艺下纺制CJ14.6tex纱，现场与国外某品牌匀整并条机相对比，随机抽取棉条进行测试。

2.1 数据对比

2.1.1 重不匀

根据重不匀公式[3]：

式中：

ρ——重不匀率；

g——取样棉条中所有小于均值质量的个数；

w——取样棉条的质量之和。

实测7次重不匀的数据对比，如图4所示。

2.1.2 乌斯特条干CVm值

在纺织厂随机测2次JWF1312A型并条机的乌斯特条干CVm值，并与另外几台国外某品牌并条机数据对比，如图5所示。

2.1.3 稳定性对比

随机记录某班日常调整JWF1312A型并条机质量次数，与另外2台国外品牌调整质量次数对比，如图6所示。

2.2 数据分析

根据对比分析，JWF1312A型并条机在同等条件下，重不匀水平、乌斯特条干CVm值和稳定性与国外品牌基本一致。

3 结语

与传统自调匀整并条机相比，应用EDA嵌入

式自调匀整装置的JWF1312A型并条机动作反应快、精度高、稳定性好、匀整性能提高；在满足用户网络化、智能化管理和人性化操作等需求的情况下，同等条件下出条重不匀水平、乌斯特条干CVm值和稳定性与国外品牌的技术水平基本一致；能大幅降低用户使用和维护成本，其性价比高。

[1] 解华. 嵌入式自调匀整在JWF1312A型并条机上应用的探讨[J].纺织机械，2012(2)：12-16.

[2] 北京经纬新技术有限公司.EDA匀整监控系统说明书[Z].2010.

[3] 《棉纺手册》编写组.棉纺手册[M].3版.北京：中国纺织出版社,2004.

Application of the Embedded Autoleveller Device EDA in
the Drawing Frame

LI Xiang,GUAN Ye,FAN Bibai,WANG Dan

(Shenyang Grand Textile Machinery Co.,Ltd.,Shenyang 110000,China)

To improve the quality of a drawing sliver,a detailed analysis is done of the workhow,infrastructure,and the feature of the embedded autoleveller EDA in contrast with foreign products.The results show that the embedded autoleveller EDA is of quick action,high precision,good stability and leveling property.Under the same conditions,the embedded autoleveller EDA is very close to the overseas products in sliver unevenness,UsterCVmvalue and stability,consequently,lowering the cost of service and maintenance with good perfromance and price ratio.

drawing frame;the embedded autoleveller EDA;servo driving;slivering out;sliver unevenness;stability

2016-05-01

李 响(1986—)，男，辽宁营口人，工程师，主要从事并条机电气自动化部分的设计。

TS103.11+3

B

1001-9634(2016)06-0016-03