【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大國, 對包括無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競爭相當激烈。我國紡織機械企業也加強了對自動控制系統的研發投入,主要是以ARM、PLC為核心的自動控制系統。在加入自動控制系統后，紡織機的性能有了很大提升。但由于系統較為復雜，各個功能模塊之間可能會相互干擾，此時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、送經裝置和卷取裝置等五個核心部件組成。這五個核心部分就組成了一臺織機的五大運動：開口(也稱為提綜)、引緯、打緯、送經和卷取。經緯紗線在織機上整個交織形成織物的過程，是通過以五大運動過程實現的。織機的其他輔助裝置有：啟制動裝置、斷經紗斷緯紗自停裝置、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，甚至產生誤動作，從而帶來破壞性的后果。因此，若硬件上采用一些設計技術，破壞干擾信號進入測控系統的途徑，可有效地提高系統的抗干擾能力。事實證明，采用隔離技術是一種簡便且行之有效的方法。紡織機的控制系統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。其采用隔離設計主要有以下幾點好處：

　　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行隔離處理，此時若某個執行機構出現故障，會導致整個控制系統崩潰，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，即便某個執行單元出現故障情況，不會導致整個系統崩潰，主控制器任然可對故障進行檢測并采取緊急制動措施。同時有了主控器的故障分析及控制措施，能快速找到故障點。并為生產企業節約了維修時間，將廠家的損失降到最低。

　　隔離電機運行時的干擾

　　在紡織機中電機的使用是必不可少的，由于電機在工作過程中會有較大干擾。嚴重時會影響到通訊及信號采集(經線張力采集)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部分隔離開，從而將整個干擾隔離在電機功率驅動級，不會影響到控制系統穩定工作。

　　縮小產品體積并進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時間，為廠家贏得時間成本。

　　三、紡織機的控制系統通訊示意圖

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

　　為了保證卷取與送經的準確控制，紡織機控制系統需要采集信息、處理信息、發出動作指令，而我們需要一種通訊方式將這些部分合理的聯系起來。由于CAN總線具有穩定可靠、連線簡單(就兩根線)、組網簡單、速度快，能長距離傳輸等特性，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合的通訊應用。由于整個紡織機需要由很多執行機構構成，它們之間通過CAN總線連接，為了保證各部分之間不會相互干擾，一般會對CAN接口進行隔離，從而使各執行機構形成一個獨立的工作單元。我們的CTM1051在紡織機行業應用較廣，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行隔離處理。若供電電源不進行隔離處理，整個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，特別是隔離開電機運行時的電磁干擾。整體供電方案如下：

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

　　AC-DC電源：

　　高效率、高可靠性;

　　優異的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：

　　性能優異，低紋波噪聲低，高線性和負載調整率

　　體積小、效率高、耐沖擊、隔離特性好

　　集成欠壓、過壓、過流、短路保護等

　　品質保證符合RoHS的生產工藝

　　性能優異，低紋波噪聲低，高線性和負載調整率

　　體積小、效率高、耐沖擊、隔離特性好

　　集成欠壓、過壓、過流、短路保護等

　　品質保證符合RoHS的生產工藝

　　紋波噪聲低，線性和負載調整率高;

　　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;

　　涉及到的模塊產品型號如下：

　　CTM1051

　　ZY0JGB24P-50W

　　ZY2405WRBD-10W

　　ZY2412WRBD-6W

　　ZY2412WRBCS-3W

　　ZY2405WRBCS-3W

　　ZY1205FLS-1W