目前国内外染整设备技术发展总的趋势是向环保、绿色、节能、低耗、高效、智能化方向发展。磨毛整理机的发展仅有几十年的历史。以德国、意大利为主的一些高档超柔软磨毛整理机诞生于上世纪90年代，到今天已经形成了广泛应用计算机控制等高新技术的发展趋势。随着电子技术的迅猛发展，国内磨毛机技术的进步也相当的快，新一代磨毛机研发于21世纪初，但到目前为止其技术水平和国际最先进磨毛机尚有一定差距 。国内外磨毛机产品的技术现状对比分析如表1.1所示。

 

类   别	意大利Lafer公司 意大利Crosta公司	国内磨毛机	本项目
布速m/min	5～35	10～30	10～40
锡林转速r/min	10～30	不可调	10～30
磨毛辊转速r/min	1500	1000	1500
用通讯方式实现同步	是	否	是
织物张力控制系统	伺服控制系统	变频控制系统	伺服控制系统
织物张力控制方式	闭环	开环	闭环
磨料刷辊结构	整体式、不可更换	整体式、不可更换	分体式、可更换
扩幅辊结构	包角、转速均可调	不可同时调整	包角、转速均可调

织物的张力 是织物与磨毛辊接触松紧度的表现。在磨毛过程中,布面张力越大,布面与磨毛辊接触越紧密,磨毛效果越好。但张力不能过大,否则织物强力下降也越多,影响织物性能,使磨毛效果变差,出现布面发花、绒毛不均匀,导致磨柳等疵品。织物保持恒定的张力可避免出现表面绒毛出现裂缝等瑕疵，所以在高速运行的磨毛机上，实现织物的实际张力保持恒定非常关键。

图2.1磨毛机主要工作单元构成

(1)进布辊(2)前导辊(3)后导辊(4)上导辊(5) 出布辊

(6)锡林(7)左磨辊(8)右磨辊(9)可调速扩幅辊(10)不可调速扩幅辊

其中进布辊、前导辊、后导辊、上导辊和出布辊为导布系统辊，是由伺服系统控制。锡林、左右磨辊和可调速扩幅辊由变频控制。不可调速扩幅辊跟随可调速扩幅辊启动、停止。

张力控制过程为：以织物张力为控制量，以导步辊转动速度为控制量建立恒张力闭环控制子系统。PCC通过模拟输入端口实时接收张力传感器检测回来的值，从而判断各处张力大小，根据张力设定值，运用PCC内部的PID控制算法，计算出伺服电机转速变化量，通过高速脉冲输出端口发送脉冲信号给伺服驱动器驱动电机旋转，保证运行过程中系统张力恒定。

本项目的电控系统主要由触摸屏、PCC控制器、张力传感器、伺服控制系统、变频控制系统这5个部分组成 。其系统控制框图如图3.1所示。
 

本项目中电控系统设计的核心主要是保证织物在正常运行过程中的张力恒定，通过张力传感器检测和织物进布速度的闭环控制，用通讯方式同步，实现恒张力的实时控制以及多电机之间的同步协调运动。即采用多轴传动张力控制系统，设计能够反应真实变化的张力采样方式，在运行过程中织物的实时张力通过4个张力传感器进行检测，然后与设定的张力值进行比较， PCC内部的PID模块对实际张力进行自动调整，保证织物在运行过程中张力恒定。其触摸屏采用的是B&R Power Panel 300 embedded，伺服电机采用的是B&R 8MS同步伺服电机。

系统软件采用模块式编程，软件部分主要由“PT界面设计”、“主从通讯”、“变频器控制”、 “伺服电机控制”及“张力调节” 等模块组成。这里主要介绍张力调节模块的设计。

开关量和4个伺服的控制程序及驱动程序等在PCC中编写。PCC的软件框架图如图4.1所示。

上导伺服5和4个变频器的控制程序放在PCC中编写。PCC的软件框架图如图4.2所示。

由于伺服控制系统不仅能控制速度，还能控制位置，与变频调速相比，伺服控制更精确、可靠。所以本设计中张力调节控制采用的是伺服控制系统，其控制软件采用PCC的内置PID调节 。

PID调节器由比例调节器(P)，积分调节器(I)和微分调节器(D)构成，图4.3所示为PID控制系统框图。

 

4.3.2 PID控制算法

4.3.3 张力控制程序流程图

                                                   图4.4  张力控制程序流程图

首先张力传感器的值被传送到PCC的模拟输入通道，通过模拟量转换为数字量，之后可以先进行张力预紧，使运行前各张力达到设定值的70%左右，以免全机启动后张力立即松掉。