长丝全自动卷绕控制策略

长丝全自动卷绕控制策略

陈慧萍，蒋斌斌，周龙海

浙江精功科技股份有限公司，浙江省绍兴市 312030

摘要：长丝通常指涤纶长丝，该产业在我国的发展效果较好，当前已经在服装行业中得到了广泛应用。虽然我国化纤行业整体起步相对较晚，但是通过吸收国内外各项先进技术，该行业的发展速度较快，特别是在涤纶长丝的全自动卷绕方面。并且，在相关设备中应用先进技术，更有利于提升丝卷的整体成型质量，所以本文对长丝全自动卷绕控制策略进行分析，以供参考。

关键词：长丝；全自动卷绕；控制策略

在长丝全自动卷绕的过程中，应用变频调速技术、成型控制技术等先进技术，有利于提升丝卷成型效果。我国持续对国外同行业的先进技术进行学习，并不断强化对于长丝卷绕设备的改进，使长丝卷绕效率得到大幅度提升。并且在1990年左右，我国即开始了自主研发长丝卷绕设备的工作，直至21世纪，我国的国产长丝卷绕设备水平已经与世界先进水平齐平，为了保障长丝全自动卷绕相关工作得到持续良好的发展，有必要对其中的控制策略进行分析。

一、传统长丝卷绕设备控制系统中的不足之处

在我国社会经济水平持续提升的背景之下，人们对于长丝卷绕设备提出了越来越高的要求，不仅希望卷绕速度提升，也希望丝卷成型质量更高，而传统的长丝卷绕设备控制系统尚存在较为显著的缺陷，不能有效满足当代人们对于卷绕设备的期待。从总体上来看，其中存在的不足之处主要可以分为4个方面：

（一）卷绕速度慢

传统长丝卷绕设备之中，最高卷绕速度可以达到2500m/min，而现代化纤设备的发展需要长丝卷绕工作具有更快的速度。从实际上来看，进行长丝卷绕过程中，卷绕方式为应用卷筒及摩擦辊之间的接触压力对丝饼进行驱动，属于被动的卷绕方式，该方式当前已经处于落后的状态，且卷绕速度偏低，能够在一定程度上导致化纤行业发展受到影响^[1]。

（二）成型质量偏低

在长丝生产时，难免出现凸肩丝、毛丝、蛛网丝一类质量不合格的丝卷，且包装过程中能够出现挤压现象，并在运输过程中导致塌陷情况出现，且对其应用时，断线的可能性较大。并且，若丝卷质量较低，相关的加工及处理难度就更大，使丝卷成型相关工作受到严重不利影响。

（三）硬件设施老化

卷绕设备控制系统在我国发展的时间已有数十年，必然在一定程度上存在设备老化陈旧的情况，与此同时，当代我国信息技术发展速度飞快，数字化已经在诸多领域得到广泛应用，而其在卷绕设备控制系统中的应用频率较低，也就在一定程度上限制了卷轴设备控制系统工作效率的提升，并导致其整体不能与现代化纤行业发展需求相适应。

（四）控制性能较低

当前卷绕设备存在人机界面简单且参数设置简单的特点，导致设备运转的灵活性较低，难以满足行业整体发展需求。

二、长丝全自动卷绕控制系统的控制策略

（一）长丝卷绕成型控制

长丝卷绕过程中需要保持速度恒定，若出现漂移情况，则能够导致丝束中出现卷绕张力起伏情况，进而引起凸肩现象，在凸肩现象不断加剧之后，则能够逐渐形成皮带丝、凸肩丝等效果不佳的成型状态。通常情况下，最适宜的卷绕张力应为0.18cN/dtex.

将变频调速技术应用于卷绕设备中，可以使横动电机旋转速度得到改善，也就能够以卷绕成型角为根据，对横动速度进行自动调整，从而有效降低不良成型情况出现的几率。所谓卷绕成型角，也就是在对丝束进行卷绕时，筒管切线的方向与丝束之间形成的夹角，该夹角的大小能够对丝卷的断面及卷取面形状产生直接影响，也就能够对卷绕密度产生直接影响。并且，丝卷宽度不同，卷绕成型角范围即不同，例如将丝卷宽度设置为36mm，卷绕成型角即应为4.7°—5.2°，将丝卷宽度设置为60-65mm，卷绕成型角即应为5.2-5.6°.若卷绕成型角的范围在合理范围之外，则极有可能导致成型效果受到影响^[2]。

当代长丝全自动卷绕主要采用步进式精确卷绕控制系统，其能够将卷绕工艺与运动控制器进行有机结合，十分适合应用于高敏感的长丝卷绕工作之中，且其线速度控制工作更加精良，精准度已经达到±0.036%，同时还可有效避免卷绕过程中出现折叠情况，当前已经在长丝卷绕控制工作中得到了广泛应用。并且，在该控制系统之中，丝线间能够进行相互交叉，并构成稳定的丝卷，随着丝卷直径不断增加，控制系统还可对K值进行自动改变，使横动频率降低，进而实现恒K值卷绕工作^[3]。

（二）长丝卷绕驱动控制

1.长丝表面卷绕控制

长丝表面卷绕控制系统属于一种相对简单的系统，卷绕速度可以根据实际张力大小进行实时调整，通过应用PID模式以及变频器对卷绕精度进行合理控制，能够将精准度控制在±1%之内，但该系统不适合在高速纺丝中进行应用，原因在于高速纺丝的卷绕速度快，易导致摩擦辊与丝卷之间发生打滑情况，也就能够导致丝束张力变化，进而不利于丝卷成型质量提升。

2.长丝中心卷绕控制

在中心卷绕控制系统之中，主要应用了变频调速系统和PLC控制系统，变频调速系统负责电动机驱动，PLC控制系统负责逻辑控制。在生产线上，各纺丝位均具有相应的变频系统，且各变频系统之间不会产生影响，所以某一锭位停止后，其他各锭位仍能够继续正常运行，而既往传统的控制系统之中，由一个电气控制系统对整个生产线进行控制，如果电气控制系统之中出现故障，则整个生产线都不得不停工^[4]。

3.长丝卷绕变频调速控制

在长丝卷绕变频调速控制系统之中，主电路三相电源能够转换成为直流电源，并进入至逆变电源之中，逆变器能够经过光耦隔离驱动获取脉冲变频信号，进而实现电动机的变速旋转。

结束语：

当代我国社会经济高速发展，化纤行业的竞争也处于越来越激烈的状态，既往长丝卷绕设备相关技术主要来自于德国、日本以及瑞士等发达国家，但当前我国的国产卷绕设备也已经达到了国际先进水平，且随着经济全球化的持续发展，我国化纤行业必然需要面临更加激烈的竞争，所以还需积极完善相关的设备技术，加速设备升级，以强化我国化纤行业的竞争力。

参考文献：

[1] 羊协峰. 涤纶长丝全自动卷绕控制策略与应用研究[J]. 科技风, 2013(17):109-109.

[2] 林恒飞, 刘亮, 颜西站. 化纤长丝全自动卷绕机电气控制装置:, CN203048315U[P].

[3] 尹立新, 柳敦雷, 苏琦,等. 一种预防卷绕机拨叉问题导致长丝染色色差的控制方法:, CN101462661[P].

[4] 王山水, 汤方明, 王姜,等. 一种通过测试长丝张力以控制丝卷卷绕超喂率的方法:, CN109626126A[P]. 2019.