近二十年来，花式纱线的产业在我国有了非常大的发展，国内拥有的花式捻线机的机台数量也有了很大的增加，而这些设备中大多数是由单牵伸系统（三支牵伸罗拉）、单中空锭子构成的传统型的花式捻线机，也就是我们一般所说的三罗拉花式捻线机。 花式捻线机通常是由以下几个部分所组成：⑴前罗拉、中后罗拉、摇架等构成的牵伸系统；⑵中空锭子加捻系统；⑶环锭退捻卷取系统；⑷钢领板升降系统；⑸芯线输入和输出罗拉系统；⑹电气控制管理系统；参见下图。

  三罗拉花捻机的电气控制管理系统经历了以下三个阶段的发展过程： 第一阶段，单电机独立驱动，各工艺参数的配置由物理运动部分的皮带轮、齿轮等组合完成。后期，该电机经由1台变频器控制，整机运转速度可调。 第二阶段，各罗拉均由变频器控制的电机驱动，可独立调节其速度。为了能够更好的保证在启动/停车过程中各运动部件的同步，采用同步控制器整机控制。 第三阶段，各罗拉均由变频器控制的电机驱动，各变频器由电脑控制，用户只要在操作显示屏上输入相关的工艺参数，电脑就能在整个生产的全部过程中控制机器的运行，从原理上解决了启动/停车过程中和整个运行过程中的同步问题。而且，使花式捻线机不仅仅可以生产超喂型的花式纱线，也能生产控制型的花式纱线。因此，这种方案得到了普遍的应用。 下面，就普遍采用的三罗拉花捻机的电气控制方案进行具体的介绍： 一、 电气控制框图： 三罗拉花式捻线机的电气控制管理系统是以可编程序控制器PLC为核心的控制管理系统，包括人机对话的触摸屏、CPU单元、输入/输出单元，参见下图。

  二、 控制原理： 1．整机操作面板： 1.1指示灯：电源指示灯、运行指示灯、报警指示灯。 1.2选择按钮： 1.2.1中空锭选择：有三个位置 ⑴S捻，⑵Z捻，⑶停止。 1.2.2环锭选择：有三个位置 ⑴顺时针方向，⑵逆时针方向，⑶停止。 1.3按钮：启动按钮、停止按钮（兼紧急停车按钮）。 1.4人-机交互界面HMI（Human-Machine Interface） 2．输出控制 2.1变频器的运行： 系统启动时，变频器就始终处于启动状态，由于中空锭子和环锭的特殊性，其启动信号和运转方向信号经过旋钮开关后再接入变频器，从而决定中空锭子和环锭是否运行及其运转方向。 变频器的运行频率经由D/A转换的模拟量0~10V控制信号决定。变频器的内部参数需设定：加速时间、减速时间、最高操作频率等。 其中，变频器的最高操作频率是指输入控制信号10V时对应的变频器的输出频率。如果变频器的最高操作频率是60Hz，则当输入控制信号10V时，变频器输出60Hz；同理，当输入控制信号5V时，变频器输出30Hz；按线钢领板升降控制 钢领板的升降运动，动力来自于输出罗拉，由两个电磁离合器分别控制钢领板的上升或下降，并有限位开关控制其动作行程。其中下面一个行程开关对应于环锭卷取管的底部，而上面的一个行程开关由一小电机带动，在小范围内移动，以保证环锭卷取成型时形成一个锥度。 3．工艺参数的输入： 在人-机界面上输入相关的参数。 3.1匀速运行（超喂型）的花式纱线的工艺参数有：中空锭转速、中空捻度、退捻系数、超喂比、牵伸倍数、张力系数，这几个参数分别决定了：中空锭速度、输出罗拉速度、环锭速度、前罗拉速度、中后罗拉速度、芯线罗拉速度。相互关系如下： 输出罗拉速度（m/min）=中空锭速度（rpm）÷中空捻度（T/m） 环锭速度（rpm）=中空锭速度（rpm）×退捻系数 前罗拉速度（m/min）=输出罗拉速度（m/min）×超喂比 后罗拉速度（rpm）=前罗拉速度（rpm）÷牵伸倍数 芯线罗拉速度（rpm）=输出罗拉速度（rpm）÷张力系数 三罗拉花式捻线机的中罗拉与后罗拉是由过桥齿轮传动的，因此其速比通常不需要调整，也即予牵伸区的予牵伸倍数是固定不变的。 3.2多段速运行的控制型花式纱线的工艺参数包括：中空锭速度、环锭速度、每一段运行的时间、对应的各罗拉的运转速度值或相对系数值。通常能设置32段运行参数。 4．控制软件 4.1设定启动时间、停车时间、级升降时间。 4.2设定档位系数：其实就是设定PLC内部的罗拉（锭子）的最高速度与实际最高速度之间的比例系数。中空锭、环锭、前罗拉、中后罗拉、芯线罗拉、输出罗拉均有各自的档位系数。 4.3机器还设有组合运行模式、随机运行模式： 4.3.1随机运行模式：在多段速运行时，将按段号运行的次序打乱，使设定的几段运行参数按照随机的次序运行，从而使纱线组合运行模式：将在多段速运行时，加工特定纱线的几种工艺参数作为摸板提供给用户使用，适当修改就能满足使用上的要求，有以下几种工艺组合：大肚纱工艺、结子纱工艺、复合纱A工艺、复合纱B工艺等。 以上介绍了目前市场上占有率较高的三罗拉花式捻线机的电气控制管理系统，下面就其系统的不足进行讨论。 一、 原理性的缺陷： 1． 控制方式 该方案是由PLC输出的数字信号经数/模转换后控制变频器的运转速度，这种控制方式本身就存在不足。 首先，变频器内部的参数（如最高运行频率、启动时间、停车时间、低速转矩补偿等）无法及时作出调整，故在较宽的调速范围内无法使变频器发挥出最佳的状态。其次，由于是速度开环控制，如果选用低档的变频器，调速范围小，低速性能差，总系统的速度控制精度就会很不理想，姑且不说各罗拉之间的同步，罗拉本身的速度稳定性也得不到保证。 2． 钢领板的升降控制 现有系统中，钢领板的上升或下降速度与输出罗拉的速度成固定的线形关系，而且只有一种成型方式。如果钢领板升降系统是由独立的电机驱动，在纱支较细的情况下，钢领板上升、下降的速度就能够独立设定。而且，如果采用控制电机，则可以有多种成型方式选择。有利于纱线的卷取成型，便于后道工序的操作。 二、 技术性的缺陷 1． 操作： 1.1启动/停止按钮：启动/停止按钮是机器的开关，必须使操作的人觉得方便、可靠，用户根本没必要去设置启动时间、停车时间。按下按钮后机器就应该按照既定的速度变化斜率加速或减速，而且各罗拉的速度同步变化，不论是在启动过程中按停止按钮还是在停止过程中按启动按钮。 1.2紧急停车按钮：按照设计规程，此类机器必须设有紧急停车按钮。在按下紧急停车按钮时，机器就应该进入异常停车状态，要在最短的时间内使各运动部件停止动作。停机按钮兼做紧急停车按钮是非常不合理的。 2．软件设计：软件设计一定要满足工艺的要求，而且使操作人员容易掌握，实用性要强，以下几个方面有待于改进： 2.1多段速运行模式：目前的模式是以时间为基准的，使得在不同的中空锭速度下对应的纱线长度不一致，不便于工艺的调整。以纱线长度为单位的多段速设定模式将是未来的方向。 2.2随机模式：根据纱线的生产的基本工艺，随机模式主要是为了尽最大可能避免花式纱线在织片后产生花斑；有个概念必须明确，所谓要求的随机是指每一段纱线的长度的随机变化，而且是在控制范围内的变化。 三罗拉花式捻线机作为传统机型，仍将在未来较长的时间内充当花式纱线的主要生产设备，因此对其电气控制管理系统的要求必然会有所提高。笔者根据多年的实践，认为以下几个方面可以让我们注意： 1． 控制方式： 采用通信方式实现工业计算机对各电机驱动单元的控制是未来的方向，这不仅仅可以提高系统的稳定性、可靠性，更有助于企业对设备的管理。几年前，曾有厂家在可编程序控制器（PLC）与各变频器之间采用RS485通信方式，但由于RS485通信的速率不高，很难使各电机的速度同步。现在，可编程计算机控制器（PCC）和可编程自动化控制器（PAC）的应用，再结合作为国家标准的PROFIBUS现场总线以及工业以太网，将使设备的控制灵活性更好、方便。 2． 变频器的选型 采用无速度传感器矢量控制变频器，拥有非常良好的低速特性，调速精度可达0.5—1.0%，调速范围在20：1以内。如果带速度反馈的矢量变频器控制异步电机，调速范围可达100：1。 3． 软件的改进 软件作为设备控制管理系统的思想，其重要性不言而喻。如果不熟悉生产的基本工艺，不了解操作规程，没有以人为本的理念，是开发不出好的软件的。系统的稳定性、可靠性和实用性、安全性在相当程度上取决于软件的成熟程度。 社会在发展，科技在进步。随着花式纱线的发展变化，花式捻线机必须不断地去满足生产的基本工艺的需要，而作为花式捻线机的电气控制管理系统也应该逐步地完善。在将来的工作实践中，我们再坐在一起交流所取得的经验，共同把这个事情做好。 主要参考文献： 1. 杨乐宁、周惠煜编著，花式纱线的生产的基本工艺与设备，无锡市纺织工程学会，1997年版 2. 纺织通用电控设备技术规范，FZ/T 99015-1998 3. 纺织机械电气设备技术条件，FZ/T 99014-1995 作者简历： 2004．1—现在， 苏州工业园区华隆花式纱设备制造有限公司，总经理 2000．5—2003．12， 苏州华飞纺织科技有限公司，副总经理 1998．5—2000．4， 苏拉（苏州）有限公司，售后服务工程师 1992．6—1998．4， 苏州兰博高科技企业集团有限公司，副总工程师 1984年毕业于南京工学院自动控制系