工控伺服系统技术在纺织细纱机高速启停控制中的应用与人机交互设计

导语：本文详细介绍了基于PLC的纺织细纱机伺服控制系统的硬件原理和软件设计方法，探讨了如何通过提高伺服控制系统速度变化率来提升纺织细纱机的生产效率。文章提出了一个创新性的解决方案，即使用一台PLC控制两组伺服驱动电机，通过机械装置合成可实现速度变化率达500次/min。

引言：细纱机是纺织厂的关键设备，它们具有前后两个辊子。为了获得花式纱，只需让后辊子的转速时快时慢。在实际操作中，我们需要不断地改变丝线的粗细、长度和节距三个参数，这要求伺服电机不断改变启停周期和速度，每种丝线常有300多种变化组合。

差动齿轮系设计：我们采用了一套机械差动齿轮减速箱，该减速箱由两个输入构成，一是前辊子经过减速齿轮传动到后辊子；另一是一台永磁同步伺服电机，通过控制系统使其频繁启停。目前永磁同步电机控制系统最大启停次数可达280次/min。差动齿轮系输出端接后辊子，如伺服电机会不转，则后辊子匀速旋转，产生普通丝线；如频繁启停，则经差动轮系合成后的后辊子速度时快时慢，从而生成花式丝线。

硬件设计：我们选择Mitsubishi的FX2N系列可编程逻辑控制器（PLC），该PLC具有模拟量I/O模块用于输出调节信号，以及扩展脉冲输出模块用于启动/停止信号。此外，我们还选用了Mitsubishi低惯量永磁同步电機，其参数为12Nm, 22A, 2.84KW, 3000r/min。

软件设计：在上位计算机构建VB程序，以实现对下位计算单元通信，并监控整个生产过程。本文采用Windows API或串行通信控件（MSComm）进行串行通信设置。每次数据传输包含5帧，其中包括标识字节、所传信息二进制码、高低字节校验字及结束位。

实验结果表明，该系统工作稳定且可靠，对于提高生产效率起到了积极作用。这项技术革新不仅满足了当前市场需求，还为未来的发展提供了新的可能性。