【供電方案】紡織機(jī)控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)

作者：致遠(yuǎn)電子時(shí)間：2015-03-25 來源：電子產(chǎn)品世界

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  技術(shù)方案與實(shí)用技巧

　　前言

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/271576.htm

　　我國是世界紡織品生產(chǎn)大國, 對包括無梭織機(jī)在內(nèi)的新型紡織機(jī)械需求持續(xù)旺盛, 國內(nèi)外紡織機(jī)械制造企業(yè)競爭相當(dāng)激烈。我國紡織機(jī)械企業(yè)也加強(qiáng)了對自動(dòng)控制系統(tǒng)的研發(fā)投入,主要是以ARM、PLC為核心的自動(dòng)控制系統(tǒng)。在加入自動(dòng)控制系統(tǒng)后，紡織機(jī)的性能有了很大提升。但由于系統(tǒng)較為復(fù)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(tǒng)的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要，特別是隔離供電設(shè)計(jì)。本文提出了紡織機(jī)控制系統(tǒng)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(tǒng)提供支持。

　　一、紡織機(jī)的結(jié)構(gòu)

　　一臺紡織機(jī)主要由開口裝置(凸輪開口、電子多臂開口、曲柄開口)、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(jī)的五大運(yùn)動(dòng)：開口(也稱為提綜)、引緯、打緯、送經(jīng)和卷取。經(jīng)緯紗線在織機(jī)上整個(gè)交織形成織物的過程，是通過以五大運(yùn)動(dòng)過程實(shí)現(xiàn)的。織機(jī)的其他輔助裝置有：啟制動(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(jī)的控制系統(tǒng)隔離處理的好處

　　在電子電路系統(tǒng)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(dǎo)致測量、控制準(zhǔn)確性的降低，甚至產(chǎn)生誤動(dòng)作，從而帶來破壞性的后果。因此，若硬件上采用一些設(shè)計(jì)技術(shù)，破壞干擾信號進(jìn)入測控系統(tǒng)的途徑，可有效地提高系統(tǒng)的抗干擾能力。事實(shí)證明，采用隔離技術(shù)是一種簡便且行之有效的方法。紡織機(jī)的控制系統(tǒng)中需要采取兩類隔離處理，一類是通訊隔離、另一類是供電隔離。其采用隔離設(shè)計(jì)主要有以下幾點(diǎn)好處：

　　隔離通訊保證各機(jī)構(gòu)獨(dú)立穩(wěn)定運(yùn)行

　　如果紡織機(jī)各執(zhí)行單元未進(jìn)行隔離處理，此時(shí)若某個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)控制系統(tǒng)崩潰，無法采集分析故障，最終無法完成緊急停車操作。若采用隔離方案，即便某個(gè)執(zhí)行單元出現(xiàn)故障情況，不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)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(jié)約了維修時(shí)間，將廠家的損失降到最低。

　　隔離電機(jī)運(yùn)行時(shí)的干擾

　　在紡織機(jī)中電機(jī)的使用是必不可少的，由于電機(jī)在工作過程中會(huì)有較大干擾。嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響到通訊及信號采集(經(jīng)線張力采集)的準(zhǔn)確度。排除此干擾最佳的方法是將電機(jī)控制部分與功率驅(qū)動(dòng)部分隔離開，從而將整個(gè)干擾隔離在電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)級，不會(huì)影響到控制系統(tǒng)穩(wěn)定工作。

　　縮小產(chǎn)品體積并進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)便于后期維護(hù)

　　采用板級式供電設(shè)計(jì)，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(jī)后續(xù)的安裝及維護(hù)難度。在出現(xiàn)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，為廠家贏得時(shí)間成本。

　　三、紡織機(jī)的控制系統(tǒng)通訊示意圖

　　在紡織機(jī)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(zhuǎn)動(dòng)速度的設(shè)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，使織造過程中經(jīng)紗張力波動(dòng)穩(wěn)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(zhǔn)確控制，紡織機(jī)控制系統(tǒng)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。由于CAN總線具有穩(wěn)定可靠、連線簡單(就兩根線)、組網(wǎng)簡單、速度快，能長距離傳輸?shù)忍匦?，非常適合用在紡織機(jī)這種需要集中控制、通訊速度及可靠性要求較高的場合的通訊應(yīng)用。由于整個(gè)紡織機(jī)需要由很多執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成，它們之間通過CAN總線連接，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(zhí)行機(jī)構(gòu)形成一個(gè)獨(dú)立的工作單元。我們的CTM1051在紡織機(jī)行業(yè)應(yīng)用較廣，其通訊速度及EMS抗擾性也非常適合紡織機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用。

　　四、紡織機(jī)的控制系統(tǒng)供電設(shè)計(jì)

　　從控制系統(tǒng)圖可以看出，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(tǒng)還是不能做到獨(dú)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(tǒng)之間互不干擾，特別是隔離開電機(jī)運(yùn)行時(shí)的電磁干擾。整體供電方案如下：

　　此系統(tǒng)供電方案主要采用24V總線供電方式，同時(shí)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用寬壓(18~36VDC)輸入供電方式取電，從而保證了整個(gè)系統(tǒng)在任何工作狀態(tài)及任何接線方式均能穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。同時(shí)根據(jù)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(yīng)用中適當(dāng)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(shè)計(jì)、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，高線性和負(fù)載調(diào)整率

　　體積小、效率高、耐沖擊、隔離特性好

　　集成欠壓、過壓、過流、短路保護(hù)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，高線性和負(fù)載調(diào)整率