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浆纱机工艺示意图如上图所示。系统主要由拖引、卷绕、染色三部分组成，其中卷绕和拖引为系统机头部分，拖引为主传动单元，卷绕为从传动单元，两个传动单元需要保持线速度一致的同步运行。在这两个传动单元之间有一张力辊，以检测两单元之间纱线的张力。染色部分由15个染色辊组成，所有染色辊均同步运行（起动、停止、升速、降速）。
工艺参数：
1、爬行速度：2米/分钟
2、拖引、卷绕最高速度：45米/分钟
3、染色最高速度：35米/分钟
4、压浆辊压力线性可调
二、控制系统配置
1、卷绕采用变频专用电机驱动
功率：22KW 极数：6 转速：980 rpm
最小卷径：φ100mm 最大卷径：1000mm
2、拖引采用变频专用电机驱动
功率：11KW 极数：4 转速：1460 rpm
拖引辊辊径：φ219mm
3、染色部分15只轧辊采用边轴传动，用一台三相交流异步电机驱动
功率：30KW 极数：4 转速：1460 rpm
染色辊辊径：φ264mm
4、马达驱动器件
选用具有独特的直接转矩控制（DTC）功能的ABB ACS600系列高性能变频器，它具有优良的速度控制和转矩控制特性。其中用于卷绕的ACS600变频器加装用于中
心卷曲机/开卷机的卷曲传动应用宏软件；卷绕与拖引变频器均配置编码器，以形成速度闭环，取得最优良的控制精度和最快速的动态响应。
5、控制器
选用德国西门子S7-200 系列PLC产品作为系统控制器件，以完成系统逻辑、通讯控制。S7-200在自动化系统中充分发挥其强大功能，使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制，应用领域极为广泛，其优良的性能已得到世人的公认。
6、人机界面（HMI）
随着计算机技术、LCD显示技术和触控技术的发展，人机界面（HMI）在自动化领域的应用亦更广泛。本系统人机界面（HMI）采用100 MHz RISC CPU，6″ STN彩色显示，画面切换流畅、图像清晰明亮，性能稳定可靠，具有良好的性价比。
三、控制原理

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1、控制原理
　浆纱机控制原理如上图所示，系统主要由 PLC、瑞典ABB ACS601变频器、人机界面构成，PLC与ABB ACS601变频器之间用MODBUS现场总线相连，构成现场总线通讯控制网络。ABB 变频器均内含标准MODBUS现场总线通讯接口，故该网络的组建无需特殊网络单元，简单、经济、快速，支持8M bit/s的通讯速率。
变频器的频率给定、起/停控制、参数修改、状态查询、故障查询等均可通过MODBUS现场总线实现；除此之外，卷绕变频器速度控制、张力给定、初始卷径设定、卷径复位等操作亦可通过MODBUS现场总线实现。故本系统简化了控制线路，节约了安装布线时间，方便了现场调试，更增加了系统灵活性。
2、Modbus 通讯协议
　Modbus 协议是一种串行的主从通讯协议，该协议定义了主机查询的格式，包括：从机的编址方法（或广播），要求动作的功能代码，传输数据和错误校验等。从机的响应也是采用Modbus协议结构，包括：动作确认，返回数据和错误校验等。
主机-从机 与 查询-响应
3、Modbus RTU信息帧结构
　标准Modbus 网络可配置为ASCII或RTU（远程终端单元）中的任意一种通讯模式。本系统采用RTU模式，RTU信息帧结构标准结构如下：
开始 地址域 功能域 数据域 CRC校验 结束
T1-T2-T3-T4 8位 8位 N*8位 16位 T1-T2-T3-T4
RTU通讯模式的信息中包括一个循环冗余校验（CRC）生成的错误校验域，CRC域包括一个16位的二进制数据，占两个字节，CRC值由发送设备首先计算，附在传送信息中。接收设备在接收时将重新计算CRC，并且把计算值与接收的CRC实际值做比较。如果两个值不相等，就说明有错误发生。 四、ABB 卷曲应用宏
1、ABB卷曲应用宏
　ABB ACS600变频器卷曲应用软件专用于带材控制中最复杂应用的中心卷曲/开卷机应用。中心卷曲/开卷机的旋转力是加在卷曲或开卷机的卷筒轴上，当卷筒直径变化时，为了使材料的表面张力保持不变，必须保证转速的变化与卷径成反比且转矩的变化与卷径成正比。
中心卷曲/开卷软件是一种非常经济实用的实现精确带材张力控制方法，应用宏有卷曲张力宏，卷曲调节辊宏，开卷张力宏，开卷调节辊宏，在各应用宏中包含卷径计算、转动惯量补偿、硬度控制等功能。
2、控制原理
　本系统采用卷曲张力宏，速度闭环调节，控制原理图如下所示。

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系统实时检测马达实际转速，计算当前卷径，并积分保持。根据内部计算出的卷径值对主速给定值进行调节，随着运行时间的增加，卷绕旋转速度降低。张力调节部分：系统将检测到的张力值送往控制系统，系统根据张力反馈值与张力设定值的差值，自动调节织轴的转速，以保持纱线实际张力值保持不变。
3、速度给定
　在宏应用软件中转速给定的计算来自于带材速度。

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其中：Dcore = 卷芯直径
Dact = 实际卷径
Lact = 线速度
Z = 减速比
π = 3.1416
4、卷径计算器
卷径是由实际带材速度和电机转速计算得出的，带有参数的积分器限制卷径的突变

其中：Lact = 实际材料速度
Nact = 实际电机转速
π = 3.1416
Z = 减速比
五、结论
　　本文详细阐述了由ABB变频器、人机界面(HMI)、及S7-200 PLC组成的染浆联合机自动控制系统。系统采用现场总线、卷曲应用宏、触控技术等先进的控制技术，具有精确的控制性能，良好的动态特性，能够实现工厂网络化、信息化。该系统现已成功通过调试交付使用，运行情况良好。本系统不仅适合染浆联合机，亦可用于其它印染、纺织机械，具有极好的市场推广应用前景。
参考文献
[1> 满永奎 通用变频器及其应用，机械工业出版社，1995
[2> 王顺晃 智能控制系统及其应用，机械工业出版社，1999
[3> 张 浩 工业计算机网络与多媒体技术，机械工业出版社，1998