西门子电气传动系统在纺织机械行业的应用

中国是世界产量最大的纺织机械生产大国。现每年生产几十万台纺机产品。纺织机械涉及数十道工序，几百种机型，自动化技术是纺织机械最主要的关键技术之一。变频调速技术、运动控制技术、可编程控制器技术等，在纺机中得到广泛应用。西门子公司与中国纺织机械行业有着长期广泛的合作。西门子SIMOVERT系列变频调速系统，SIMATIC系列自动化系统在中国得到广泛应用。近年来，西门子推出了最新一代SINAMICS系列传动系统和SIMOTION运动控制系统。

西门子最新一代集成压频比控制、矢量控制及伺服控制功能于一体的SINAMICS系列交流传动系统基于最新的传动理念，采用众多革新技术。该系列产品中，比较适合于纺机行业应用的有SINAMICS G120/S120系列。其中， G120系列适用于250KW以下，中等性能的开/闭环调速系统；S120系列适用于高性能伺服驱动系统。G/S120系统均直接内置三角波给定功能，适用于纱线卷绕横动装置的控制。

在纺机设备中，有许多机型需要高性能，高精度的运动控制。如自动络筒机打结循环要求准确定位；精密络筒机导丝机构要求快速往复运动；喷气和剑杆等无梭织机的电子送经，电子卷取等需准确控制经纱的送出量，卷取量；平网印花机导带前后传动辊要求保持严格同步运转；园网印花机的园网为保证园网与导带以及网与网之间严格同步运转，近年都采用了伺服电机驱动。SIMOTION是世界上第一款针对生产机械而设计的运动控制系统，将运动控制，逻辑控制及工艺控制功能集成于一身，尤其针对复杂运动控制。SIMOTION-D型运动控制器除具备复杂运动控制功能外，还直接集成多轴伺服控制器，为高性能纺织机械提供了完整解决方案。

图1：纺织基本工艺流程

已得到广泛应用的西门子SIMATIC系列PLC装置如S7-300/400也普遍和SINAMICS系列传动系统配合，在纺机上广泛采用。

在使用西门子SIMATIC系列PLC、SIMOTION运动控制器与SINAMICS系列传动方案时，一般采用PROFIBUS通讯方式，这是广泛采用的开放式通讯方式，速度快，稳定性好。在采用SIMOTION+S120方案时，可以使用西门子为生产机械专门开发的功能模块，例如卷曲功能，横动排线功能等，可以大大的降低系统的调试时间。

经过多年与客户的合作，西门子已形成了比较完整的配置方案。如：

（1） S7-300+G120：适用于中等性能控制与调速要求；

（2） S7-300/400+G/S120：适用于中等性能控制与个别传动需要较高调速、定位的要求；

（3） S7-300/400 + SIMOTION-D + S120：适用于高性能、复杂的运动控制，传动系统需要较高的调速、力矩控制、定位等要求。

应用案例：

（1）北京中丽公司长丝卷绕头项目

图2：步进式精密全自动卷绕头图3：全自动卷绕头头运动控制及传动系统配置

上图为北京中丽化纤机械有限公司与西门子公司合作开发的新型全自动高速卷绕头，可以实现普通卷绕、精密卷绕和步进式精密卷绕三种卷绕方式。

（2）日发纺机气流纺纱机

图4：日发纺机气流纺纱机图5：气流纺纱机控制与传动系统配置

上图为浙江日发纺织机械有限公司与西门子公司合作开发的气流纺纱机。

以下为西门子在部分纺织机械的解决方案，均为已在国内外实际应用的成功案例。

设备类型	设备类型	配置
短纤维纺丝系列联合机	纺丝/牵引卷绕/盛丝筒往复/短丝后处理机	S7-400 + G/S120
长丝后加工设备	牵伸假捻变形机（高速弹力丝机）	S7-300 + G120
开清棉机	抓棉/混棉/开棉/给棉/清棉机	S7-300 + G/S120
梳棉机	高端配置	SIMOTION-D + S120