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　　摘  要  將HOLLiAS-PLC應(yīng)用于經(jīng)編機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，根據(jù)工藝要求，提供了一種降低成本、提高效率、豐富花型的控制方案，并重點(diǎn)介紹了經(jīng)編機(jī)梭節(jié)橫移系統(tǒng)組成和方案設(shè)計(jì)思路。

　　關(guān)鍵詞  經(jīng)編機(jī)；控制系統(tǒng)；PLC；伺服電機(jī)

　　1 引言

　　織造工藝包括機(jī)織、針織、編織和非織造。針織又分為經(jīng)編和緯編。經(jīng)編用一組或幾組平行排列的紗線，于經(jīng)向喂入機(jī)器的所有工作針上，同時(shí)成圈而形成針織物，這種方法稱為經(jīng)編，形成的針織物稱為經(jīng)編織物。

　　經(jīng)編機(jī)種類很多，按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要有特里科型和拉舍爾型兩大類。在特里科經(jīng)編機(jī)上，由織針引出的織物與針桿平面間夾角約為115°,織物由沉降片和牽拉輥一起牽拉，使剛形成的線圈轉(zhuǎn)向針背，脫離編織區(qū)。這一類經(jīng)編機(jī)一般使用鉤針或槽針，機(jī)號(hào)和機(jī)速較高，適用于編織組織結(jié)構(gòu)和花型比較簡(jiǎn)單的經(jīng)編針織物。在拉舍爾經(jīng)編機(jī)上，織物引出方向與針桿平面間夾角在140°以上,織物僅靠牽拉輥牽拉。拉舍爾經(jīng)編機(jī)一般使用舌針或槽針，機(jī)號(hào)與機(jī)速較低，適用于編織組織結(jié)構(gòu)和花型比較復(fù)雜的經(jīng)編針織物。

　　賈卡經(jīng)編機(jī)是拉舍爾經(jīng)編機(jī)的一種，近年來賈卡經(jīng)編機(jī)發(fā)展迅速，從機(jī)械式賈卡裝置發(fā)展到電磁式控制的賈卡裝置，再從電磁式發(fā)展到現(xiàn)在的壓電式，使機(jī)器的速度提高了，可達(dá)1300轉(zhuǎn)/分，而且賈卡提花原理得到進(jìn)一步發(fā)展。傳統(tǒng)的鏈條式經(jīng)編機(jī)，由于其為機(jī)械主軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，沒有導(dǎo)入電氣傳動(dòng)，其機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，致使復(fù)雜花型無法在鏈塊機(jī)上進(jìn)行生產(chǎn)。只能生產(chǎn)花型較簡(jiǎn)單的布料，不能滿足越來越高的要求。全伺服經(jīng)編機(jī)出現(xiàn)解決了編織機(jī)傳動(dòng)慢的難題，已在紡織中漸漸得到應(yīng)用。現(xiàn)在全伺服的經(jīng)編機(jī)在產(chǎn)量，效率，花型多樣性，產(chǎn)品質(zhì)量上都有很好的優(yōu)勢(shì)，因此將成為未來提花織布的主流。

　　2 經(jīng)編機(jī)原理和結(jié)構(gòu)

　　經(jīng)編機(jī)的主要成圈機(jī)件有織針、導(dǎo)紗針、沉降片和壓板（用于鉤針機(jī)）。織針整列地裝在針床上，隨針床一起運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)紗針裝在條板上組成梳櫛。經(jīng)紗穿過導(dǎo)紗針的孔眼,隨梳櫛一起運(yùn)動(dòng)而繞墊在針上,通過織針、沉降片等成圈機(jī)件的相互配合運(yùn)動(dòng)而織成織物。

　　經(jīng)編機(jī)主要由編織機(jī)構(gòu)、梳櫛橫移機(jī)構(gòu)、送經(jīng)機(jī)構(gòu)、牽拉卷取機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。①編織機(jī)構(gòu)包括針床、梳櫛、沉降片床和壓板，一般由凸輪或偏心連桿傳動(dòng)。凸輪常用于速度較低、成圈機(jī)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律較復(fù)雜的經(jīng)編機(jī)中。偏心連桿由于傳動(dòng)平穩(wěn)，加工較簡(jiǎn)便，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)磨損和噪音較小，因而在高速經(jīng)編機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。②梳櫛橫移機(jī)構(gòu)，使梳櫛在成圈過程中按照針織物組織的要求橫移，將經(jīng)紗墊于針上，以便織成具有一定組織結(jié)構(gòu)的針織物。通常有花板式和凸輪式兩種，花板式機(jī)構(gòu)通過一定外形和尺寸的花板按針織物組織的要求串連成花板鏈條，使梳櫛橫移，適用于編織花紋比較復(fù)雜的組織，花型變換比較方便。在凸輪式機(jī)構(gòu)中凸輪是按針織物組織所需梳櫛橫移規(guī)律而設(shè)計(jì)的，傳動(dòng)較平穩(wěn)，能適應(yīng)較高的編織速度。③送經(jīng)機(jī)構(gòu)，把經(jīng)軸上的經(jīng)紗退解下來，送入編織區(qū)。有消極式和積極式兩類。消極式機(jī)構(gòu)中經(jīng)軸為經(jīng)紗張力拉動(dòng)而送出經(jīng)紗，不需要專門的經(jīng)軸傳動(dòng)裝置，適用于機(jī)速較低、送經(jīng)規(guī)律較為復(fù)雜的經(jīng)編機(jī)。積極式送經(jīng)機(jī)構(gòu)采用專門的傳動(dòng)裝置使經(jīng)軸回轉(zhuǎn)送出經(jīng)紗，又有張力感應(yīng)式和線速度感應(yīng)式之別。張力感應(yīng)式機(jī)構(gòu)通過張力桿感應(yīng)經(jīng)紗張力的大小來控制經(jīng)軸的轉(zhuǎn)速。線速度感應(yīng)式機(jī)構(gòu)通過測(cè)速裝置感應(yīng)經(jīng)紗運(yùn)動(dòng)速度的大小來控制經(jīng)軸的轉(zhuǎn)速。這類機(jī)構(gòu)以預(yù)定線速度送出經(jīng)紗，能在高速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下穩(wěn)定地工作，故在高速經(jīng)編機(jī)上得到廣泛使用。④牽拉卷取機(jī)構(gòu)的作用是以預(yù)定的速度將織物從編織區(qū)牽引出來并卷繞成布卷。

　　經(jīng)編機(jī)控制系統(tǒng)主要包括電子送經(jīng)系統(tǒng)、電子提花系、梭節(jié)橫移系統(tǒng)三個(gè)部分構(gòu)成。

　　1）電子送經(jīng)系統(tǒng)

　　電子送經(jīng)系統(tǒng)主要功能在于控制各種紗線的送經(jīng)速度及張力的控制，不至于將紗線送斷，造成斷紗而無法進(jìn)行織花。電子送經(jīng)系統(tǒng)可以分為單速或雙速的 EBA 和多速的 EBC兩種，采用PLC 、變頻器、三相異步電機(jī)、伺服電機(jī)、編碼器等組成閉環(huán)控制，來實(shí)現(xiàn)主軸恒速運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)調(diào)節(jié)經(jīng)軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)恒定送經(jīng)。

　　2）電子提花系統(tǒng)

　　電子提花系統(tǒng)主要用來花型的提取，再配合梭節(jié)的橫移以實(shí)現(xiàn)花型的成型。其主要由一個(gè)嵌入式系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)：提花數(shù)據(jù)是轉(zhuǎn)換及提花的動(dòng)作控制；執(zhí)行動(dòng)作由3146-4096個(gè)電磁閥來實(shí)現(xiàn)。由于電磁的動(dòng)作響應(yīng)速度較慢，現(xiàn)在慢慢地被動(dòng)作響應(yīng)快的壓電陶瓷所取代。

　　3）梭節(jié)橫移系統(tǒng)

　　經(jīng)編機(jī)的梭節(jié)一般有56條或40條,目前最多的是56條。每條梭節(jié)由1個(gè)900W的伺服來控制。由于控制軸數(shù)太多,故采用分散控制。梭節(jié)橫移系統(tǒng)是由和利時(shí)公司PLC和伺服電機(jī)所構(gòu)成的系統(tǒng)，也是本文主要介紹的部分，框架詳見梭節(jié)橫移系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

　　3 系統(tǒng)介紹

　　經(jīng)編機(jī)梭節(jié)橫移系統(tǒng)由控制部分、驅(qū)動(dòng)部分和監(jiān)控部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖1。

　　1）控制部分

　　主控制器要進(jìn)行橫移信號(hào)采集與處理，協(xié)調(diào)各分控制器的同步工作。系統(tǒng)采用和利時(shí)公司G5系列PLC，由一個(gè)CPU模塊FM215-2BT02、兩個(gè)16點(diǎn)開關(guān)量輸入模塊FM221-1BH00、三個(gè)16點(diǎn)開關(guān)量輸出模塊FM222-1BH00和一個(gè)16點(diǎn)繼電器輸出模塊FM221-1HF00組成。

　　系統(tǒng)分控制器共有28個(gè)，每組分控制器控制兩軸梭節(jié)伺服。分控制器采用和利時(shí)公司LM系列高速運(yùn)動(dòng)控制CPU模塊LM3106A，CPU模塊上集成14點(diǎn)輸入和10點(diǎn)晶體管輸出，具有一個(gè)RS232串行通訊接口，具有兩路100KHz高速脈沖輸出功能。分控制器通過RS232/RS485轉(zhuǎn)換器以485通訊方式連接到上位計(jì)算機(jī)上，進(jìn)行監(jiān)控。

　　2）驅(qū)動(dòng)部分

　　系統(tǒng)共有56條梭節(jié)，由和利時(shí)公司56套900W的森創(chuàng)交流伺服進(jìn)行控制，伺服的動(dòng)作根據(jù)織花轉(zhuǎn)換程序事先轉(zhuǎn)換好的存儲(chǔ)在分控制器中花型數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)作。

　　3）監(jiān)控部分

　　上位監(jiān)控部份由一臺(tái)研華觸摸式平板電腦TPC-1261，配以監(jiān)控軟件來完成；同時(shí)電腦上還運(yùn)行織花花型轉(zhuǎn)換程序進(jìn)行花型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與下載。

圖1 經(jīng)編機(jī)梭節(jié)橫移系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　4 經(jīng)編機(jī)梭節(jié)橫移系統(tǒng)過程介紹

　　每個(gè)梭節(jié)橫移的速度及精度。經(jīng)編機(jī)的主軸要求轉(zhuǎn)速達(dá)到400轉(zhuǎn),主軸每轉(zhuǎn)一周橫移要?jiǎng)幼饕幌?且動(dòng)作時(shí)間只有1/3轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)要完成,否則橫移失敗。

　　花型是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化。由于織花的花型是由紡織CAD軟件生成的。系統(tǒng)需要將紡織CAD生成的相關(guān)花型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成PLC能識(shí)別的數(shù)據(jù),進(jìn)而進(jìn)行梭節(jié)橫移控制。目前系統(tǒng)編寫了一個(gè)花型轉(zhuǎn)換軟件來完成花型數(shù)據(jù)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)的下載。　
　　　
　　監(jiān)控軟件采用和利時(shí)公司組態(tài)軟件，完成整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控：伺服的運(yùn)行狀態(tài)，PLC、伺服的通訊狀態(tài)，花型運(yùn)行的梭節(jié)號(hào)等等運(yùn)行狀態(tài)；完成系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置：機(jī)械參數(shù)主要是主軸參數(shù)，運(yùn)動(dòng)參數(shù)主要是給PLC定位控制用的（脈沖頻率，濾波時(shí)間，加減速時(shí)間等等）；另外完成工藝裝針、故障處理、盤頭控制、用戶管理、幫助等功能。

　　5 結(jié)論

　　整套系統(tǒng)采用性價(jià)比極高的和利時(shí)機(jī)電產(chǎn)品提供了整體解決方案。在整個(gè)項(xiàng)目解決綜合問題比較突出的顯現(xiàn)和利時(shí)產(chǎn)品在系統(tǒng)整合上的優(yōu)勢(shì)。

　　系統(tǒng)采用和利時(shí)PLC作為控制器,利用本品伺服定位功能、豐富的內(nèi)部數(shù)據(jù)資源、強(qiáng)大通訊功能，使得控制與驅(qū)動(dòng)緊密結(jié)合，使系統(tǒng)控制的更好。