摘 要： 本文介紹新型高速並條機的工藝自動化設(shè)計原理。項目由DELTA人機界面、ES系列可編程序控制器、A系列伺服系統(tǒng)和E系列變頻器構(gòu)成的一套經(jīng)濟成熟的控制系統(tǒng)。項目已經(jīng)紡機廠并條機成功應(yīng)用。
關(guān)鍵字： 并條機 系統(tǒng)集成 HMI PLC 變頻器
1 引言
棉紡工程中的并條過程是現(xiàn)代紡紗技術(shù)提升紡紗質(zhì)量的關(guān)鍵工藝。并條工藝輸入的原料是來自前端梳棉工藝段的具有紗條初級形態(tài)的“生條”，并條工藝成品是經(jīng)過并和、牽引、混合、成條四項工藝處理過的“熟條”。“熟條”通常經(jīng)過盤條后由送交后端粗紗機。機電一體化并條機的關(guān)鍵技術(shù)是解決并條速度與并條質(zhì)量的矛盾，又好又快的加工“生條”。
本項目研發(fā)的自動化高速並條機主要應(yīng)用于76mm以下精梳、普梳棉、化纖和混紡工藝的併合牽伸，以提高棉條長片段均勻度及纖維的伸直平行，使不同品質(zhì)的纖維在棉條中的混合更均勻。一般用于精梳機后一道工序，具有較好的熟條質(zhì)量，尤其是表現(xiàn)在降低重量不勻率，改善條干CV（混合均勻度）值等方面均有明顯效果，其質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到或者優(yōu)于相關(guān)國標(biāo)要求，對后續(xù)粗紗機、細(xì)紗機與自動絡(luò)筒機的成紗品質(zhì)帶來很大幫助。
2 工藝原理
并條工藝簡要概括為并和、牽引、混合、成條4項功能。由于梳棉機生產(chǎn)的生條不勻率很大,纖維排列紊亂,直接紡成細(xì)紗質(zhì)量很差,通過上述步驟有效改善條干均勻度即纖維狀態(tài)。
并合。將6-8根棉條并合喂入并條機制成一根棉條
牽伸。將棉條拉長拉細(xì)到原來程度同時改變纖維狀態(tài),可以有效地控制熟條定量
混合。用反復(fù)混合的方法進(jìn)一步實現(xiàn)單纖維的混合,保證棉條的成分均勻,穩(wěn)定成紗質(zhì)量
成條。將制成棉條利用圈條盤有規(guī)則地放在棉條桶內(nèi),便于搬運,供下道工序使用
3 項目設(shè)計
3.1 設(shè)計概述
目前國產(chǎn)新型高速並條機設(shè)計速度一般在600-800m／min或以上，實開車速度多在360-420m／min,國產(chǎn)新型高速並條機目前大多為雙眼出條，少數(shù)采用單眼結(jié)構(gòu)但是多用于配置瑞士烏斯特自調(diào)勻整系統(tǒng)的機型。 新型高速并條機做了較大電氣的變化，取消了原來一些機械結(jié)構(gòu)，使用大量的電氣控制，使機器性能大幅提高，新型高速并條機外觀如圖1所示。
3.2 設(shè)計項目
雙眼輸出；適紡纖維22－76mm；最高機械速度800m／min；采用開環(huán)控制的自調(diào)勻整系統(tǒng)，實現(xiàn)短片段的自調(diào)勻整，可改善棉條的不勻率和條干CV％值，加工出優(yōu)質(zhì)紗條；大量采用同步帶傳動，實現(xiàn)“無間隙”傳動，噪聲低，穩(wěn)定牽伸，降低出條不勻；左右眼除自動換筒外其余均單獨傳動，可消除對牽伸傳動的干擾；三上三下附導(dǎo)向皮輥壓力棒雙區(qū)曲線牽伸，上清潔采用回轉(zhuǎn)絨布帶或浮動金屬棒、下清潔采用往復(fù)擺動式丁腈刮圈清潔裝置；加壓有氣動加壓和彈簧加壓兩種方式由用戶選用，氣體加壓壓力可調(diào)節(jié)；運用了可編程序控制器（PLC）、觸摸屏顯示、變頻調(diào)速等技術(shù)，預(yù)留中央網(wǎng)絡(luò)接口，可實現(xiàn)故障遠(yuǎn)程診斷；主電機變頻調(diào)速，可實現(xiàn)平穩(wěn)啟動，加減速時間可調(diào)，自選最佳起動狀態(tài)；液晶觸摸屏顯示實現(xiàn)人機對話，有中英文兩種方式任選；加壓搖架起落由氣缸完成，按鈕操作，圈條、前區(qū)、后區(qū)和導(dǎo)條四大張力牽伸均可實現(xiàn)多級調(diào)節(jié)，且無鍵連接，提高了適紡性能；吸風(fēng)、上、下各由單獨氣管與吸棉箱聯(lián)接，棉箱內(nèi)自動撥落棉，保持吸風(fēng)均勻，不會因落棉積聚過厚而影響吸風(fēng)效果；具備自動剝棉、自動釋壓、自動換筒、自動潤滑等功能 ，免去工藝變換輪，維護(hù)操作簡單方便；自動換筒設(shè)有積極式斷條機構(gòu)，功能可靠；關(guān)鍵零件加工工藝先進(jìn)，采用高精度是高質(zhì)量熟條的保證；產(chǎn)品外型新穎美觀。
圖1 新型高速并條機
4基于臺達(dá)機電一體化技術(shù)的高速并條機
新型高速并條機采用全系列臺達(dá)機電一體化技術(shù)實現(xiàn)單一自動化平臺工藝控制過程�？刂葡到y(tǒng)框圖如圖2所示。項目由DVP60ES00R2型PLC負(fù)責(zé)控制全機的運行,同時配備DOPA57GSTD或者DOPAS57BSTD型號觸摸屏,PLC與觸摸屏之間采用RS232方式通訊,運用中文與圖形符號顯示產(chǎn)量.條速.轉(zhuǎn)速.定長.班次等參數(shù),并對出現(xiàn)的故障進(jìn)行實時顯示,使控制更加人性化,即利于全機的操作,也方便了管理，而PLC與伺服驅(qū)動器以及E系列變頻器之間通過MODBUSRS485方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和通訊控制。
本機主傳動即一羅拉采用臺達(dá)VFD055E43A型變頻器驅(qū)動變頻電機,通過臺達(dá)ES3-06CG6941型光學(xué)編碼器將轉(zhuǎn)速信號送到后級臺達(dá)ASDA1521MA型伺服驅(qū)動裝置,由伺服電機驅(qū)動二三羅拉運行,其中伺服接受編碼器脈沖信號由PLC依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)定量與檢測定量的差值運算結(jié)果后通過MODBUS總線方式發(fā)出指令改變伺服電子齒輪比,從而達(dá)到動態(tài)改變牽伸比的目的,直到檢測定量符合國標(biāo)工藝要求。
項目實現(xiàn)以前的機型基于單板機控制，數(shù)碼管顯示，系統(tǒng)操作界面麻煩，電控系統(tǒng)的穩(wěn)定性導(dǎo)致經(jīng)常更換電路板�，F(xiàn)在把臺達(dá)的人機界面,ES系列可編程控制器,變頻器與伺服驅(qū)動器,編碼器等應(yīng)用在並條機控制上大幅度提高了機器的可靠性, 因為不再需要先前的輕重牙齒輪機械裝置，只需動態(tài)改變伺服電子齒輪比即可實現(xiàn)總牽伸倍數(shù)的改變，從而使得機器系統(tǒng)簡潔可靠，操作維護(hù)簡便,在變更生條種類時牽伸倍數(shù)由機器自適應(yīng)調(diào)整,體現(xiàn)了在OEM設(shè)備上臺達(dá)產(chǎn)品整合的優(yōu)勢, 貯存和顯示內(nèi)容廣泛，自調(diào)勻整，張力控制，輕松實現(xiàn)班產(chǎn)/總產(chǎn)量自動統(tǒng)計，數(shù)據(jù)掉電保存等系統(tǒng)功能。
圖2控制系統(tǒng)框圖
5 結(jié)束語
該紡機廠該機型自從2007年5月份在江蘇江陰宇華化纖有限公司試用成功以來，由于產(chǎn)品良好的性價比在國內(nèi)諸如福建金源紡織/四川天嬌紡織/荊門紡織等多家紡織企業(yè)進(jìn)行大量的推廣應(yīng)用，截至如今已有120多臺套機器投入商用，產(chǎn)品受到紗廠歡迎，市場反映良好，為紡機廠帶來了顯著的經(jīng)濟效益。
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