致远电子：【供电方案】纺织机控制系统可靠性设计

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前言
          我国是世界纺织品生产大国, 对包括无梭织机在内的新型纺织机械需求持续旺盛, 国内外纺织机械制造企业竞争相当激烈。我国纺织机械企业也加强了对自动控制系统的研发投入,主要是以ARM、PLC为核心的自动控制系统。在加入自动控制系统后，纺织机的性能有了很大提升。但由于系统较为复杂，各个功能模块之间可能会相互干扰，此时供电系统的设计就显得尤为重要，特别是隔离供电设计。本文提出了纺织机控制系统的完整供电解决方案，为你打造高质量、高性能、高附加值、高可靠性的控制系统提供支持。
           

       

       

         

          一、纺织机的结构
          一台纺织机主要由开口装置（凸轮开口、电子多臂开口、曲柄开口）、引纬装置（梭子引纬、喷水引纬、剑杆引纬、喷气引纬片梭等）、打纬装置、送经装置和卷取装置等五个核心部件组成。这五个核心部分就组成了一台织机的五大运动：开口（也称为提综）、引纬、打纬、送经和卷取。经纬纱线在织机上整个交织形成织物的过程，是通过以五大运动过程实现的。织机的其他辅助装置有：启制动装置、断经纱断纬纱自停装置、选纬器、储纬器和布边装置等。
           

       

           
          二、纺织机的控制系统隔离处理的好处
          在电子电路系统中，不可避免地存在各种各样的干扰信号，若电路的抗干扰能力差将导致测量、控制准确性的降低，甚至产生误动作，从而带来破坏性的后果。因此，若硬件上采用一些设计技术，破坏干扰信号进入测控系统的途径，可有效地提高系统的抗干扰能力。事实证明，采用隔离技术是一种简便且行之有效的方法。纺织机的控制系统中需要采取两类隔离处理，一类是通讯隔离、另一类是供电隔离。其采用隔离设计主要有以下几点好处：
         
        隔离通讯保证各机构独立稳定运行
          如果纺织机各执行单元未进行隔离处理，此时若某个执行机构出现故障，会导致整个控制系统崩溃，无法采集分析故障，最终无法完成紧急停车操作。若采用隔离方案，即便某个执行单元出现故障情况，不会导致整个系统崩溃，主控制器任然可对故障进行检测并采取紧急制动措施。同时有了主控器的故障分析及控制措施，能快速找到故障点。并为生产企业节约了维修时间，将厂家的损失降到最低。
         
        隔离电机运行时的干扰
          在纺织机中电机的使用是必不可少的，由于电机在工作过程中会有较大干扰。严重时会影响到通讯及信号采集（经线张力采集）的准确度。排除此干扰最佳的方法是将电机控制部分与功率驱动部分隔离开，从而将整个干扰隔离在电机功率驱动级，不会影响到控制系统稳定工作。
         
        缩小产品体积并进行模块化设计便于后期维护
          采用板级式供电设计，能最大程度将产品集成化、模块化，这样能大大降低纺织机后续的安装及维护难度。在出现故障后，能快速跟换维修故障模块，减少因故障而耽误生产时间，为厂家赢得时间成本。
         
        三、纺织机的控制系统通讯示意图
          在纺织机上决定织物质量的关键在于卷取与送经的控制。卷取控制中主要的一点是必须按照织物的纬密要求进行卷取辊转动速度的设定；而送经控制重要的一点是必须合理控制经纱的张力，使织造过程中经纱张力波动稳定，防止经纱断裂和经纱张力波动大而形成的疵点。
         
        为了保证卷取与送经的准确控制，纺织机控制系统需要采集信息、处理信息、发出动作指令，而我们需要一种通讯方式将这些部分合理的联系起来。由于CAN总线具有稳定可靠、连线简单（就两根线）、组网简单、速度快，能长距离传输等特性，非常适合用在纺织机这种需要集中控制、通讯速度及可靠性要求较高的场合的通讯应用。由于整个纺织机需要由很多执行机构构成，它们之间通过CAN总线连接，为了保证各部分之间不会相互干扰，一般会对CAN接口进行隔离，从而使各执行机构形成一个独立的工作单元。我们的CTM1051在纺织机行业应用较广，其通讯速度及EMS抗扰性也非常适合纺织机控制系统应用。
           

       

           
          四、纺织机的控制系统供电设计
          从控制系统图可以看出，各执行机构之间的通讯接口已进行隔离处理。若供电电源不进行隔离处理，整个系统还是不能做到独立工作，互不干扰。我们提供了一整套模块式板级供电方案，在保证体积的情况下，使系统之间互不干扰，特别是隔离开电机运行时的电磁干扰。整体供电方案如下：
           

       

           
          此系统供电方案主要采用24V总线供电方式，同时各执行机构采用宽压（18~36VDC）输入供电方式取电，从而保证了整个系统在任何工作状态及任何接线方式均能稳定可靠的运行。同时根据不同控制单元采用不同功率等级电源供电，并可在实际应用中适当更改供电方式。板级式供电有较多优点，具体如下：
         
        AC-DC电源：

       

•                 高效率、高可靠性；        
  
•                 优异的EMC性能；        
  
•                 外壳封胶阻燃特性好；        
  
•                 板载电源设计、体积小；        
  
•                 交直流两用全球通用电压输入；
  

          DC-DC电源：

       

•                 性能优异，低纹波噪声低，高线性和负载调整率        
  
•                 体积小、效率高、耐冲击、隔离特性好        
  
•                 集成欠压、过压、过流、短路保护等        
  
•                 品质保证符合RoHS的生产工艺        
  
•                 性能优异，低纹波噪声低，高线性和负载调整率        
  
•                 体积小、效率高、耐冲击、隔离特性好        
  
•                 集成欠压、过压、过流、短路保护等        
  
•                 品质保证符合RoHS的生产工艺        
  
•                 纹波噪声低，线性和负载调整率高；        
  
•                 体积小、效率高、耐冲击、隔离特性好；        
  
•                 采用助燃封装外壳；        
  
•                 完善的测试、保证电源品质；
  

          涉及到的模块产品型号如下：

       

•                 CTM1051        
  
•                 ZY0JGB24P-50W        
  
•                 ZY2405WRBD-10W        
  
•                 ZY2412WRBD-6W        
  
•                 ZY2412WRBCS-3W        
  
•                 ZY2405WRBCS-3W        
  
•                 ZY1205FLS-1W