【供電方案】紡織機控制系統可靠性設計

　　前言

　　我國是世界紡織品生產(chǎn)大國, 對包括無(wú)梭織機在內的新型紡織機械需求持續旺盛, 國內外紡織機械制造企業(yè)競爭相當激烈。我國紡織機械企業(yè)也加強了對自動(dòng)控制系統的研發(fā)投入,主要是以ARM、PLC為核心的自動(dòng)控制系統。在加入自動(dòng)控制系統后，紡織機的性能有了很大提升。但由于系統較為復雜，各個(gè)功能模塊之間可能會(huì )相互干擾，此時(shí)供電系統的設計就顯得尤為重要，特別是隔離供電設計。本文提出了紡織機控制系統的完整供電解決方案，為你打造高質(zhì)量、高性能、高附加值、高可靠性的控制系統提供支持。

　　一、紡織機的結構

　　一臺紡織機主要由開(kāi)口裝置(凸輪開(kāi)口、電子多臂開(kāi)口、曲柄開(kāi)口)、引緯裝置(梭子引緯、噴水引緯、劍桿引緯、噴氣引緯片梭等)、打緯裝置、送經(jīng)裝置和卷取裝置等五個(gè)核心部件組成。這五個(gè)核心部分就組成了一臺織機的五大運動(dòng)：開(kāi)口(也稱(chēng)為提綜)、引緯、打緯、送經(jīng)和卷取。經(jīng)緯紗線(xiàn)在織機上整個(gè)交織形成織物的過(guò)程，是通過(guò)以五大運動(dòng)過(guò)程實(shí)現的?？棛C的其他輔助裝置有：?jiǎn)⒅苿?dòng)裝置、斷經(jīng)紗斷緯紗自停裝置、選緯器、儲緯器和布邊裝置等。

　　二、紡織機的控制系統隔離處理的好處

　　在電子電路系統中，不可避免地存在各種各樣的干擾信號，若電路的抗干擾能力差將導致測量、控制準確性的降低，甚至產(chǎn)生誤動(dòng)作，從而帶來(lái)破壞性的后果。因此，若硬件上采用一些設計技術(shù)，破壞干擾信號進(jìn)入測控系統的途徑，可有效地提高系統的抗干擾能力。事實(shí)證明，采用隔離技術(shù)是一種簡(jiǎn)便且行之有效的方法。紡織機的控制系統中需要采取兩類(lèi)隔離處理，一類(lèi)是通訊隔離、另一類(lèi)是供電隔離。其采用隔離設計主要有以下幾點(diǎn)好處：

　　隔離通訊保證各機構獨立穩定運行

　　如果紡織機各執行單元未進(jìn)行隔離處理，此時(shí)若某個(gè)執行機構出現故障，會(huì )導致整個(gè)控制系統崩潰，無(wú)法采集分析故障，最終無(wú)法完成緊急停車(chē)操作。若采用隔離方案，即便某個(gè)執行單元出現故障情況，不會(huì )導致整個(gè)系統崩潰，主控制器任然可對故障進(jìn)行檢測并采取緊急制動(dòng)措施。同時(shí)有了主控器的故障分析及控制措施，能快速找到故障點(diǎn)。并為生產(chǎn)企業(yè)節約了維修時(shí)間，將廠(chǎng)家的損失降到最低。

　　隔離電機運行時(shí)的干擾

　　在紡織機中電機的使用是必不可少的，由于電機在工作過(guò)程中會(huì )有較大干擾。嚴重時(shí)會(huì )影響到通訊及信號采集(經(jīng)線(xiàn)張力采集)的準確度。排除此干擾最佳的方法是將電機控制部分與功率驅動(dòng)部分隔離開(kāi)，從而將整個(gè)干擾隔離在電機功率驅動(dòng)級，不會(huì )影響到控制系統穩定工作。

　　縮小產(chǎn)品體積并進(jìn)行模塊化設計便于后期維護

　　采用板級式供電設計，能最大程度將產(chǎn)品集成化、模塊化，這樣能大大降低紡織機后續的安裝及維護難度。在出現故障后，能快速跟換維修故障模塊，減少因故障而耽誤生產(chǎn)時(shí)間，為廠(chǎng)家贏(yíng)得時(shí)間成本。

　　三、紡織機的控制系統通訊示意圖

　　在紡織機上決定織物質(zhì)量的關(guān)鍵在于卷取與送經(jīng)的控制。卷取控制中主要的一點(diǎn)是必須按照織物的緯密要求進(jìn)行卷取輥轉動(dòng)速度的設定;而送經(jīng)控制重要的一點(diǎn)是必須合理控制經(jīng)紗的張力，使織造過(guò)程中經(jīng)紗張力波動(dòng)穩定，防止經(jīng)紗斷裂和經(jīng)紗張力波動(dòng)大而形成的疵點(diǎn)。

　　為了保證卷取與送經(jīng)的準確控制，紡織機控制系統需要采集信息、處理信息、發(fā)出動(dòng)作指令，而我們需要一種通訊方式將這些部分合理的聯(lián)系起來(lái)。由于CAN總線(xiàn)具有穩定可靠、連線(xiàn)簡(jiǎn)單(就兩根線(xiàn))、組網(wǎng)簡(jiǎn)單、速度快，能長(cháng)距離傳輸等特性，非常適合用在紡織機這種需要集中控制、通訊速度及可靠性要求較高的場(chǎng)合的通訊應用。由于整個(gè)紡織機需要由很多執行機構構成，它們之間通過(guò)CAN總線(xiàn)連接，為了保證各部分之間不會(huì )相互干擾，一般會(huì )對CAN接口進(jìn)行隔離，從而使各執行機構形成一個(gè)獨立的工作單元。我們的CTM1051在紡織機行業(yè)應用較廣，其通訊速度及EMS抗擾性也非常適合紡織機控制系統應用。

　　四、紡織機的控制系統供電設計

　　從控制系統圖可以看出，各執行機構之間的通訊接口已進(jìn)行隔離處理。若供電電源不進(jìn)行隔離處理，整個(gè)系統還是不能做到獨立工作，互不干擾。我們提供了一整套模塊式板級供電方案，在保證體積的情況下，使系統之間互不干擾，特別是隔離開(kāi)電機運行時(shí)的電磁干擾。整體供電方案如下：

　　此系統供電方案主要采用24V總線(xiàn)供電方式，同時(shí)各執行機構采用寬壓(18~36VDC)輸入供電方式取電，從而保證了整個(gè)系統在任何工作狀態(tài)及任何接線(xiàn)方式均能穩定可靠的運行。同時(shí)根據不同控制單元采用不同功率等級電源供電，并可在實(shí)際應用中適當更改供電方式。板級式供電有較多優(yōu)點(diǎn)，具體如下：

　　AC-DC電源：

　　高效率、高可靠性;

　　優(yōu)異的EMC性能;

　　外殼封膠阻燃特性好;

　　板載電源設計、體積小;

　　交直流兩用全球通用電壓輸入;

　　DC-DC電源：

　　性能優(yōu)異，低紋波噪聲低，高線(xiàn)性和負載調整率

　　體積小、效率高、耐沖擊、隔離特性好

　　集成欠壓、過(guò)壓、過(guò)流、短路保護等

　　品質(zhì)保證符合RoHS的生產(chǎn)工藝

　　性能優(yōu)異，低紋波噪聲低，高線(xiàn)性和負載調整率

　　體積小、效率高、耐沖擊、隔離特性好

　　集成欠壓、過(guò)壓、過(guò)流、短路保護等

　　品質(zhì)保證符合RoHS的生產(chǎn)工藝

　　紋波噪聲低，線(xiàn)性和負載調整率高;

　　體積小、效率高、耐沖擊、隔離特性好;

　　采用助燃封裝外殼;

　　完善的測試、保證電源品質(zhì);

　　涉及到的模塊產(chǎn)品型號如下：

　　CTM1051

　　ZY0JGB24P-50W

　　ZY2405WRBD-10W

　　ZY2412WRBD-6W

　　ZY2412WRBCS-3W

　　ZY2405WRBCS-3W

　　ZY1205FLS-1W