你知道嗎？那些漂亮的鞋子、婚紗、旅行包的面料其實就是采用經(jīng)編機編織出來的，還有那些你每天看到的卻沒有仔細(xì)注意的，比如：玻璃纖維的高速公路隔離柵材料、游艇、沖浪板的材料、飛機的外殼、風(fēng)力發(fā)電的葉片、集裝箱、摩托車頭盔、甚至到潛艇、航空飛機很多領(lǐng)域都使用由經(jīng)編機編織的材料，經(jīng)編機的種類非常多，針對不同的工藝有拉舍爾和特里科兩種經(jīng)編機，又按照襯緯與否分為帶襯緯的經(jīng)編機等等，有雙針床、單針床等，種類非常之多，這里主要介紹高速特里科經(jīng)編機。


一、特里科經(jīng)編機系統(tǒng)概要

1.1原理

經(jīng)編機是由送經(jīng)、成圈機構(gòu)、牽拉、卷取幾個單元構(gòu)成，經(jīng)線通過盤頭放卷為成圈機構(gòu)提供穩(wěn)定的送紗量，針床的成圈機構(gòu)通過退圈、墊紗、帶紗、閉口、套圈等一系列動作完成對材料的編織，牽引單元將織好的材料隨著每個橫列的完成向前牽引，而卷取單元則將完成的材料卷成整卷。

傳統(tǒng)的經(jīng)編機是通過機械的方式進行連接，即渦輪蝸桿進行傳動的變化組合，而這些對于變化的需求來說就非常不靈活，而現(xiàn)代伺服技術(shù)提供了更靈活的系統(tǒng)設(shè)計。經(jīng)編機的送經(jīng)量控制是關(guān)鍵，對于在每個周期里沒有變化的送經(jīng)而言，采用變頻器即可，這種送經(jīng)單元稱為EBA。

而對于每個周期送經(jīng)量有最大64種變化的編織圖案設(shè)計而言，則送紗量要通過伺服進行可靠的輸送，在主軸的每個旋轉(zhuǎn)周期里，按照經(jīng)編工藝的要求，送經(jīng)量的變化可能最大達到64種，伺服需要據(jù)此進行速度的調(diào)整以適應(yīng)經(jīng)編工藝對送紗量的精確需求。另一個控制維度在于隨著送經(jīng)的變化盤頭的周長不斷減小，需要不斷的加快盤頭角速度，以保證送經(jīng)量的穩(wěn)定輸出，這就是所謂的EBC單元，對于僅僅是簡單的變化而言，EBA即可實現(xiàn)，但是，對于變化復(fù)雜的花樣而言，則EBC就非常的有必要了。

二、系統(tǒng)性能要求

客戶對這個機器提出了3000RPM的設(shè)計目標(biāo)（針距E32，密度最小2C/cm），這是一臺真正意義的高速經(jīng)編機，目前國內(nèi)經(jīng)編機大多為主機轉(zhuǎn)速在800～1200RPM的速度，效率較低，并且多設(shè)計為固定的EBA系統(tǒng)，而該客戶設(shè)計的起點較高，設(shè)計為3000RPM的高速經(jīng)編機，這對機器的伺服系統(tǒng)的響應(yīng)能力提出了較高的要求，采用國際先進的EBC設(shè)計使得對于控制算法的設(shè)計也提出了要求，最大支持64橫列（Courses）的送經(jīng)量變化，考慮到極端情況，運行在3000RPM的機器對于64橫列變化送經(jīng)量的支持，需要控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)擁有非常高速的運算和處理能力及通訊能力。

ACOPOS伺服驅(qū)動器配合Ethernet POWERLINK實時以太網(wǎng)提供了最快400uS的數(shù)據(jù)刷新周期，因此，B&R的ACOPOS和EPL在方案交流階段即得到了認(rèn)可。

三、系統(tǒng)功能要求及實現(xiàn)

客戶除了對性能提出了嚴(yán)格的要求，對于功能設(shè)計也提出了很多要求，例如：EBC的設(shè)置算法設(shè)計、電子牽拉和電子卷取（中心卷取方式）、打印機功能、遠程監(jiān)控功能設(shè)計、掉電停車功能、人機操作的科學(xué)和實用性設(shè)計等。這些設(shè)計具有一定的前瞻性，具體分為如下幾個單元：

3.1電子送經(jīng)EBC單元設(shè)計(Electric Beam Control)

EBC原理，如上圖測速羅拉（roller）能夠?qū)崟r測量到盤頭的送經(jīng)速度及周長變化，編碼器數(shù)據(jù)通過編碼器模塊反饋到控制器（PCC）中處理，X20的編碼器模塊X20DC1196支持高速的采樣。PCC綜合主軸編碼器位置變化、每橫列設(shè)定的送經(jīng)量和現(xiàn)時各送經(jīng)軸盤頭的周長變化不斷地優(yōu)化計算出送經(jīng)軸的運動參數(shù)。對于花色變化不大的編織而言，在主軸的一個循環(huán)周期里，送經(jīng)的變化并不頻繁，但是，當(dāng)花色需要在一個循環(huán)周期里提供16段、32段或者更多的橫移動作的話，那么，在一個循環(huán)周期中不同段的送經(jīng)量的變化將會需要伺服電機不斷地進行運動參數(shù)調(diào)整來實現(xiàn)，這對伺服響應(yīng)能力提出了嚴(yán)格的要求。

工藝員根據(jù)花盤設(shè)定循環(huán)周期內(nèi)每段所需的送經(jīng)量，系統(tǒng)將實時根據(jù)當(dāng)前經(jīng)軸架的盤頭周長變化來計算下一個循環(huán)周期里每段送經(jīng)量的運動參數(shù)。采用B&R ACOPOS伺服驅(qū)動器內(nèi)置的CyclicCom（循環(huán)讀寫）功能，PCC依據(jù)對主軸單圈絕對值編碼器位置的變化，將下一個橫列對應(yīng)的送經(jīng)量的運動參數(shù)寫入伺服控制器，這樣，伺服將會從一個橫列的送經(jīng)量平滑的切換到另一個橫列的送經(jīng)量。在每一個循環(huán)周期里，我們的系統(tǒng)預(yù)留了最多64個橫列送經(jīng)量的變化，而由于以上的巧妙設(shè)計及我們高性能的PCC和伺服系統(tǒng)提供的硬件保障，其實每一個送經(jīng)軸只使用了1個CAM狀態(tài)就實現(xiàn)了任意多個橫列作為一個循環(huán)周期的不同送經(jīng)量的高速無縫切換。

參考以上的敘述，EBC考慮的并非僅僅是橫列變化時所需的送經(jīng)量變化帶來的伺服運動參數(shù)的調(diào)整，還有一個維度即：盤頭的直徑是不斷減小的，這要求不斷的根據(jù)盤頭周長的變化修正盤頭的角速度來保證每個循環(huán)周期的相應(yīng)橫列的送經(jīng)穩(wěn)定不變。

ACOPOS伺服驅(qū)動器提供了多個編碼器接口的設(shè)計，因此，檢測速度可由X20分布式IO來提供反饋，也可以通過直接接入到伺服驅(qū)動器的編碼器卡槽位上反饋，而且ACOPOS伺服驅(qū)動器可以設(shè)置為變頻模式支持異步電機，它即保證了很好的調(diào)速特性也能夠降低成本，并且ACOPOS與其它軸之間的總線通信保證了軸與軸之間的實時性。

3.2電子卷取單元（EWA）

卷取采用中心收卷方式，并非想象的那么簡單，因為，要保證材料的收卷均勻可靠，必須依賴于與主軸的同步，以及在不同階段的力矩變化控制。在啟始、加速、減速時，由于橫列的花樣變化帶來的位置變化都將被考慮在其中，因此，卷取軸與牽拉軸同步并且在不斷進行力矩輸出控制計算。

接近開關(guān)兩次觸發(fā)間的計時與電機的速度相乘得到已走過的距離，與設(shè)定的最大距離相除即得到百分比，再以最大扭矩與最小扭矩線性化成100%的區(qū)間，在每個區(qū)間里伺服提供可靠的力矩輸出來獲得對卷取的穩(wěn)定控制，事實上，它是用交流伺服來模擬出直流伺服電機所需的良好線性機械特性曲線，要對卷取材料的在卷取過程中的縮放進行補償設(shè)計，使得更加穩(wěn)定而柔和的實現(xiàn)卷取。

3.3HMI操作設(shè)計

工程師經(jīng)過討論，將整個屏設(shè)計為三個部分，最上面的日常狀態(tài)顯示，它可以顯示客戶公司的LOGO、批號、時間和畫面的頁面名稱，在中間部分顯示狀態(tài)頁、參數(shù)設(shè)置頁內(nèi)容，底部區(qū)域設(shè)計為頁面切換的鍵，采用了Windows風(fēng)格的操作圖標(biāo)。