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    1 引言

    細紗工序是成紗的最后一道工序，是將粗紗進一步牽伸30～50倍并加捻，紡成具有一定特數(shù)、符合相關(guān)質(zhì)量標準的細紗，供捻線、機織或針織使用。細紗機有低速運行、高速運行、吹吸風、落紗等過程。落紗分為自動落紗和中途落紗（暫停工作），自動落紗又分定長落紗和定時落紗。自動落紗的方式、落紗時間及長度均可設(shè)置，并能掉電保持。紡織廠生產(chǎn)規(guī)模的大小是以細紗機總錠數(shù)表示的；細紗產(chǎn)量是決定各工序數(shù)量的依據(jù)；細紗的質(zhì)量水平、原料物料耗電量等指標、勞動生產(chǎn)率等是技術(shù)和管理水平的體現(xiàn)，因此，細紗工序在紡織廠中占有重要的地位。由于傳統(tǒng)的電氣控制設(shè)備存在精度低、安全性差及故障率高等缺點已經(jīng)逐漸為現(xiàn)代化自動控制設(shè)備所代替。現(xiàn)今細紗機設(shè)備的自動化控制程度愈來愈高，根據(jù)設(shè)備不同會應(yīng)用到不同種類的工業(yè)自動化產(chǎn)品，如：人機界面、PLC、變頻器、伺服系統(tǒng)、編碼器、溫控儀表等各類產(chǎn)品。客戶往往可以根據(jù)控制對象的不同選擇相應(yīng)的設(shè)備來進行控制系統(tǒng)的構(gòu)建。

    臺達機電至今已經(jīng)能為客戶提供PLC控制器、溫度控制器、計數(shù)器、人機界面、變頻驅(qū)動器、伺服驅(qū)動器、數(shù)控系統(tǒng)等一系列產(chǎn)品，可以向客戶提供完善可靠的機電一體化解決方案。本文基于臺達自動化產(chǎn)品實現(xiàn)環(huán)錠細紗機的有效控制，值得業(yè)界借鑒并推廣。

    2　控制系統(tǒng)

    2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：

                  

                               圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

    本控制系統(tǒng)采用了臺達DVP32ES00R2作為控制器，同時采用臺達DOP-B05S100人機界面進行系統(tǒng)I/0與紡紗工藝數(shù)據(jù)的監(jiān)控，并采用臺達VFD-B-P系列紡機專用變頻器控制主傳動電機。

    2.2 系統(tǒng)功能概述

    系統(tǒng)功能概述如下：

    （1） 用PLC控制整個紡紗過程，具有程序開車、鋼領(lǐng)板自動升降、中途停車后自動跟蹤開車、自動落紗、自動留頭等。
    （2）設(shè)定紡紗的工藝參數(shù)，依據(jù)工藝要求自動控制；實現(xiàn)定長落紗和錠子速度曲線控制。
    （3）顯示紡紗過程的錠速、牽引倍數(shù)、細紗號數(shù)、捻度以及班產(chǎn)累計等。
    （4）采用數(shù)字通信，提高了系統(tǒng)的抗干擾性。

    2.3 各部分控制特點

    （1）傳動部分：包括主電機、吸風電機、鋼領(lǐng)板升降電機、油泵電機及潤滑裝置、主變頻器、升降變頻器、清潔器裝置、各種低壓開關(guān)及接觸器等。

    （2）三自動檢測部分：該部分由三自動行程開關(guān)、停主電機接近開關(guān)、下鋼領(lǐng)板接近開關(guān)、剎車片構(gòu)成。其作用為落紗信號給出后能自動適應(yīng)停車，自動留頭，為重新開車降低斷頭創(chuàng)造條件。

    （3）變頻器錠子速度控制：該部分由變頻器、錠子傳動部分、主電機構(gòu)成，其作用是變頻器依據(jù)程控器傳輸?shù)腻V子速度控制十點曲線自動調(diào)整錠子運行，提高紗線質(zhì)量和產(chǎn)量。

    （4）數(shù)據(jù)檢測部分：該部分由主軸、前羅拉測速光電管組成。功能為自動檢測紡紗過程中主軸、前羅拉的運行數(shù)據(jù)，為計算班產(chǎn)量、錠速、前羅拉轉(zhuǎn)速、前羅拉線速、捻度等工藝參數(shù)以及錠子速度曲線控制提供數(shù)據(jù)。

    （5）PLC控制部分：該部分由PLC主單元及IO擴展模塊構(gòu)成，完成全機開關(guān)量輸入、數(shù)據(jù)檢測以及計算和過程控制，實現(xiàn)紡紗過程自動化和對機器運行情況進行監(jiān)控。

    （6）顯示單元部分：HMI與PLC之間以通訊線實現(xiàn)連接，完成紡紗過程工藝參數(shù)顯示設(shè)定，可直接設(shè)定錠子運行十點曲線，實現(xiàn)控制柔性化，同時對細紗機運行過程中出現(xiàn)的故障，以對話框的方式進行實時反饋。

    （7）通訊部分：由PLC的Port1通訊接口通過RS232C方式與HMI實現(xiàn)參數(shù)設(shè)定及顯示，由PLC的Port2通訊接口通過RS485的方式控制變頻器的頻率值，從而實現(xiàn)控制錠子運行速度曲線，整機的可靠性、穩(wěn)定性得到極大的提高。

    3　上位機軟件設(shè)計

    上位機控制軟件分為：參數(shù)設(shè)定顯示程序、控制主程序、計算采樣子程序、通訊子程序和錠子運行曲線子程序。

    （1）控制主程序：

    軟件主控制程序部分，依據(jù)工藝要求編制的程序，上電后自動檢測各開關(guān)量和傳感器輸入的數(shù)據(jù)，完成整個紡紗過程自動控制和調(diào)用子程序。

    （2）參數(shù)設(shè)定顯示程序：

    主要依據(jù)DOP-B05S100配置完成參數(shù)設(shè)定顯示，包括班次設(shè)定、錯誤設(shè)置提示，總產(chǎn)量、班產(chǎn)量累計顯示、錠子速度、前羅拉速度、牽引倍數(shù)、捻度、產(chǎn)量、細紗號數(shù)等參數(shù)顯示。如圖2所示：

                   

                                     圖2 參數(shù)設(shè)定顯示界面

    （3）計算采樣子程序：

    主要依據(jù)主軸、前羅拉、后羅拉數(shù)據(jù)檢測傳感器采樣結(jié)果以及設(shè)計參數(shù)完成系統(tǒng)計算，用以完成各類顯示參數(shù)的計算及定長落紗等功能。如圖3所示。

                   

                                  圖3 計算采樣顯示界面

    （4）通訊部分程序及錠子運行曲線子程序：

    主要采用MODBUS ASCII通訊協(xié)議完成與變頻器的數(shù)據(jù)傳輸，進而控制錠子運行速度曲線。PLC程序如圖4所示，錠速曲線圖如圖5所示。

                   

                                 圖4 PLC程序梯形圖

                   

                                 圖5 錠速曲線圖

    4 結(jié)語

    本系統(tǒng)采用了臺達控制系統(tǒng)解決方案，全機控制采取數(shù)字通訊方式，控制精度高，可靠性和抗干擾性能大大提高，并利用“提高軟件設(shè)計水平來降低硬件投入”原則，不僅降低了系統(tǒng)成本，而且提高了產(chǎn)品的市場競爭能力。運行實踐表明，系統(tǒng)比原來舊系統(tǒng)在安全性、可靠性和控制精度上都有了較大的提升，值得業(yè)界同行借鑒和推廣。