致遠電子：【供電方案】紡織機控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計
前言
我國是世界紡織品生產(chǎn)大國, 對包括無梭織機在內(nèi)的新型紡織機械需求持續(xù)旺盛, 國內(nèi)外紡織機械制造企業(yè)競爭相當激烈。我國紡織機械企業(yè)也加強了對自動控制系統(tǒng)的研發(fā)投入,主要是以ARM、PLC為核心的自動控制系統(tǒng)。在加入自動控制系統(tǒng)后，紡織機的性能有了很大提升。但由于系統(tǒng)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(tǒng)的設(shè)計就顯得尤為重要，特別是隔離供電設(shè)計。本文提出了紡織機控制系統(tǒng)的完整供電解決方案，為你打造高質(zhì)量、高性能、高附加值、高可靠性的控制系統(tǒng)提供支持。
一、紡織機的結(jié)構(gòu)
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(jīng)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(jīng)和卷取。經(jīng)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(xiàn)的。織機的其他輔助裝置有：啟制動裝置、斷經(jīng)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(tǒng)隔離處理的好處
在電子電路系統(tǒng)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(chǎn)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(shè)計技術(shù)，破壞干擾信號進入測控系統(tǒng)的途徑，可有效地提高系統(tǒng)的抗干擾能力。事實證明，采用隔離技術(shù)是一種簡便且行之有效的方法。紡織機的控制系統(tǒng)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(shè)計主要有以下幾點好處：
隔離通訊保證各機構(gòu)獨立穩(wěn)定運行
如果紡織機各執(zhí)行單元未進行隔離處理，此時若某個執(zhí)行機構(gòu)出現(xiàn)故障，會導致整個控制系統(tǒng)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(zhí)行單元出現(xiàn)故障情況，不會導致整個系統(tǒng)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(chǎn)企業(yè)節(jié)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(jīng)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(qū)動部分隔離開，從而將整個干擾隔離在電機功率驅(qū)動級，不會影響到控制系統(tǒng)穩(wěn)定工作。
縮小產(chǎn)品體積并進行模塊化設(shè)計便于后期維護
采用板級式供電設(shè)計，能最大程度將產(chǎn)品集成化、模塊化，這樣能大大降低紡織機后續(xù)的安裝及維護難度。在出現(xiàn)故障后，能快速跟換維修故障模塊，減少因故障而耽誤生產(chǎn)時間，為廠家贏得時間成本。
三、紡織機的控制系統(tǒng)通訊示意圖
在紡織機上決定織物質(zhì)量的關(guān)鍵在于卷取與送經(jīng)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(zhuǎn)動速度的設(shè)定；而送經(jīng)控制重要的一點是必須合理控制經(jīng)紗的張力，使織造過程中經(jīng)紗張力波動穩(wěn)定，防止經(jīng)紗斷裂和經(jīng)紗張力波動大而形成的疵點。
為了保證卷取與送經(jīng)的準確控制，紡織機控制系統(tǒng)需要采集信息、處理信息、發(fā)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(lián)系起來。由于CAN總線具有穩(wěn)定可靠、連線簡單（就兩根線）、組網(wǎng)簡單、速度快，能長距離傳輸?shù)忍匦?，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(zhí)行機構(gòu)構(gòu)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(zhí)行機構(gòu)形成一個獨立的工作單元。我們的CTM1051在紡織機行業(yè)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(tǒng)應用。
四、紡織機的控制系統(tǒng)供電設(shè)計
從控制系統(tǒng)圖可以看出，各執(zhí)行機構(gòu)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)供電方案主要采用24V總線供電方式，同時各執(zhí)行機構(gòu)采用寬壓（18~36VDC）輸入供電方式取電，從而保證了整個系統(tǒng)在任何工作狀態(tài)及任何接線方式均能穩(wěn)定可靠的運行。同時根據(jù)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(yōu)點，具體如下：
AC-DC電源：
DC-DC電源：
性能優(yōu)異，低紋波噪聲低，高線性和負載調(diào)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(zhì)保證符合RoHS的生產(chǎn)工藝性能優(yōu)異，低紋波噪聲低，高線性和負載調(diào)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(zhì)保證符合RoHS的生產(chǎn)工藝紋波噪聲低，線性和負載調(diào)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(zhì)；涉及到的模塊產(chǎn)品型號如下：
CTM1051ZY0JGB24P-50WZY2405WRBD-10WZY2412WRBD-6WZY2412WRBCS-3WZY2405WRBCS-3WZY1205FLS-1W
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