1.引言
染色過程是對織物采用染浴(染料+助劑+溶劑)處理，通過染料和織物纖維發生化學或物理化學的結合，使染料轉移到纖維上而生成不溶性的有色物質。

卷染機是間歇式平幅染色機械，織物以平幅狀態通過染槽，往復卷繞于卷布輥上實現染色。它不僅適用于各種染色工藝，還適用于退漿、煮練、漂白、洗滌和后處理等工藝，具有體積小、投資少、用途廣等特點，操作簡單、更換顏色和品種方便，特別適合于中小批量染色加工，可以節約能源和染料，費用低廉。

卷染機根據布卷容量可分為普通卷染機(最大外徑600mm)和大容量卷染機(最大外徑1200～1500 mm)；按染色工藝可分為常壓型(最高工作溫度95℃)和高溫高壓型(最高工作溫度140℃)；按卷布輥傳動方式可分為機械傳動、液壓傳動、直流傳動、交流變頻傳動等多種形式。

雙變頻器卷染機通過采用兩臺變頻器分別控制前后兩個卷布輥電機，實現兩個卷布輥對織物反復收卷、放卷的恒線速度恒張力運行控制；同時還要實現計長測徑、自動平穩換向、自動停車、以及對染浴的PID恒溫控制等，工藝參數設定、顯示及相關操作和監控由觸摸屏完成。

2.控制系統方案
雙變頻器卷染機控制系統ATV31系列經濟型磁通矢量變頻器，通過Micro PLC(TSX3722)加CANOpen通訊擴展卡(TSXCPP110)作為主站，通過CANOpen總線控制2臺ATV31變頻器(內置CANOpen接口，作為從站)的調速和同步控制，同時配Magelis XBT-G 5.7”黑白觸摸屏進行系統操作和監控。

3.控制系統簡介
CAN (Controller Aera Network，控制器局部網) 是德國Bosch公司在1983年開發的一種串行數據通訊協議，最初應用于現代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換，是一種多主方式的串行通訊總線，介質可以是雙絞線、同軸電纜和光纖，速率可達1Mbps，支持多達128個節點；具有高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產生的任何錯誤，保證數據通訊的可靠性。

CANOpen是在CAN底層協議(物流層和鏈路層)之上實現的應用層協議，是一個基于CAL(CAN Application Layer)的子協議，為PLC、工業器件、接口、應用子協議等定義了頁/幀狀態。在CANopen網絡中，采用中心授權機制，通過一個NMT-Master對網絡進行管理，通信機制比較簡單，適合于所有機械的嵌入式網絡，可以降低設備的復雜程度，在工業領域(如汽車、電梯、醫療、船舶、紡織機械等)得到了廣泛應用，是歐洲最重要的網絡標準。

CANOpen報文結構

ATV31變頻器內置了CANOpen總線接口，支持127個節點，數據傳輸速度最高可達1Mbps，傳輸距離根據傳輸速度從5米到5000米，該接口(RJ45)管腳定義如下圖。

在Micro PLC CPU模塊的通訊擴展插槽中插入TSXCPP110通訊擴展卡) ，采用屏蔽雙絞線和CANOpen分線盒(VW3 CAN TAP 2)與ATV31變頻器內置的CANOpen總線接口連接，即可構成CANOpen總線。

通過PL7 Pro編程軟件(版本號>V4.3)和SyCon配置工具軟件(版本號>V2.8)，以及ATV31變頻器嵌入SyCon設備數據庫的EDS文件，可以方便地完成CANOpen總線的配置。在ATV31變頻器通訊菜單(CON-)中只需設置CANOpen總線地址(AdC0)和傳輸速度(bDC0)即可。

通過CANOpen總線對ATV31變頻器進行通訊控制時，可采用過程數據目標(PDO: Process Data Objects)完成實時數據交換(周期性刷新或數據變化時交換)，ATV31變頻器支持兩種預設置的PDO：
1 PDO1：一個接收的PDO(如控制字CMDD)和一個發送的PDO (如狀態字ETAD)
2 PDO6：兩個接收的PDO和兩個發送的PDO (可根據需要設置不同的參數)

PDO自動映射到Micro PLC內設置對應的內存區內，Micro PLC對ATV31變頻器的控制等同于對自身對應內存的讀/寫操作，無需編寫任何通訊程序；同時，ATV31變頻器支持兩種起
動/停止控制方式：通訊指令控制(通過控制字CMDD)和輸入端子控制(通過邏輯輸入口Lix)。
此外，ATV31支持服務數據目標(SDO: Service Data Objects)，可用于系統組態和參數設置；同時，還支持識別代碼的缺省分配、廣播方式(COB-ID為0)、NMT-Master服務、“心跳”(Heartbeat)目標、急停目標、節點監護目標等其它功能。
4.卷布輥收卷/放卷控制算法
卷染機工藝要求兩個卷布輥對織物反復收卷、放卷的恒線速度恒張力控制，因此需要在系統中對卷染張力(Tf)和速度(vf)進行精確測量，將測量值輸入到PLC中，與設定張力(T0)和速度(V0)進行比較和PID運算后，輸出轉速信號(v)控制卷布輥運行。卷布輥收卷時，轉速隨卷徑增大而逐漸減小；放卷時，轉速隨卷徑減小而逐漸增大，具體算法如下：
收卷算法：v=v-PID(v0-vf) -PID(T0-Tf)
放卷算法： v=v +PID(v0-vf) +PID(T0-Tf)

5.結束語
本系統使用CANopen的高速通信，保證控制的實時性，另外，Twido 即將推出CANopen模塊，這樣會使成本大大降低。