摘要：本文主要介紹了臺達(dá)DVP系列PLC在新型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上的應(yīng)用。該機(jī)型整個(gè)控制系統(tǒng)采用了一套臺達(dá)DVP14SS11R控制單元（PLC主機(jī)），配DVP16SP11R擴(kuò)展模塊（16點(diǎn)I/O擴(kuò)展），來組成40點(diǎn)PLC控制部分，采用一塊DVP02DA-S（2路
模擬量輸出模塊）分別控制主變頻和升降變頻驅(qū)動，同時(shí)采用臺達(dá)TP04-AS2文本顯示屏進(jìn)行系統(tǒng)外部輸入與紡紗數(shù)據(jù)的監(jiān)控，使用臺達(dá)VFD-B-P系列變頻器控制主傳動電機(jī)和鋼領(lǐng)板電機(jī)。從整體控制方案的應(yīng)用效果來看，整個(gè)控制系統(tǒng)紡紗聯(lián)動運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)速度和工作效率的有效提高。
關(guān)鍵詞：環(huán)錠細(xì)紗機(jī) PLC 紡機(jī)控制系統(tǒng)
1． 前言：
上海二紡機(jī)股份有限公司是專業(yè)從事紡織機(jī)械及紡織器材制造的大型企業(yè)之一，公司建立已有近90年的歷史，常年致力于研發(fā)、生產(chǎn)、銷售棉紡細(xì)紗機(jī)、粗紗機(jī)和自動絡(luò)筒機(jī)等多種紡機(jī)設(shè)備。進(jìn)入21世紀(jì)，上海及長三角飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)環(huán)境、金融環(huán)境、信息環(huán)境和環(huán)保環(huán)境，為上海二紡機(jī)的持續(xù)發(fā)展提供了絕好的機(jī)遇，同時(shí)也面臨著更大的挑戰(zhàn)。在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的今天，紡織機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的自動化程度也越來越高，從最初的采用幾十個(gè)繼電器控制，發(fā)展到現(xiàn)在的可編程控制器（PLC），隨著公司考慮開發(fā)更具市場競爭力的產(chǎn)品以應(yīng)對日益激烈的國內(nèi)、國際競爭，2008年中旬，我們設(shè)計(jì)試驗(yàn)了一套臺達(dá)PLC控制系統(tǒng)，以應(yīng)用在公司環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上。
2．環(huán)錠細(xì)紗機(jī)簡介：
上海二紡機(jī)股份有限公司的主導(dǎo)產(chǎn)品是棉紡毛紡廠使用的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)，細(xì)紗工序是成紗的最后一道工序，是將粗紗進(jìn)一步牽伸30～50倍并加捻，紡成具有一定特?cái)?shù)、符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)紗，供捻線、機(jī)織或針織使用。紡織廠生產(chǎn)規(guī)模的大小是以細(xì)紗機(jī)總錠數(shù)表示的；細(xì)紗產(chǎn)量是決定各工序數(shù)量的依據(jù)；細(xì)紗的質(zhì)量水平、原料物料耗電量等指標(biāo)、勞動生產(chǎn)率等是技術(shù)和管理水平的體現(xiàn)，因此，細(xì)紗工序在紡織廠中占有重要的地位。新型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)，首先是前后羅拉的嚴(yán)格同步，實(shí)現(xiàn)牽伸倍數(shù)和捻度的精密控制，保證高支數(shù)紗線的成紗質(zhì)量；其次是采用先進(jìn)的驅(qū)動控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)十點(diǎn)曲線調(diào)速成形，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)械結(jié)構(gòu)的簡化、生產(chǎn)速度的提高、以及紗線支數(shù)和管紗成形的自動調(diào)節(jié)。
3．系統(tǒng)概述：
新型細(xì)紗機(jī)電氣控制系統(tǒng)采用PLC控制整個(gè)紡紗落紗過程，具備紡紗過程所需的鋼領(lǐng)板自動升降、留頭率功能、中途停車后能自動記住紡紗位置跟蹤開車、中途落紗、定長落紗等功能。可以設(shè)定和修改紡紗的各項(xiàng)工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)定長落紗、機(jī)械落紗，可以根據(jù)用戶的需要設(shè)定錠子的十點(diǎn)曲線長度和速度，以及班產(chǎn)量累計(jì)、高級設(shè)置密碼保護(hù)及自動故障診斷等功能。對紡紗過程的錠速、前羅拉轉(zhuǎn)速、前羅拉線速、捻度等進(jìn)行計(jì)算并在文本顯示屏上跟蹤顯示，并依據(jù)機(jī)器上各部分傳感器自動協(xié)調(diào)控制，具有較高的系統(tǒng)整體抗干擾性。
4．整體控制系統(tǒng)方案
整體控制系統(tǒng)方案采用了臺達(dá)DVP系列PLC。采用了一套臺達(dá)DVP14SS11R作為PLC主機(jī)（輸入：8點(diǎn)，輸出：6點(diǎn)，繼電器輸出），選配了DVP16SP11R，16點(diǎn)I/O擴(kuò)展模塊（輸入：8點(diǎn)，輸出：8點(diǎn)，繼電器輸出），來組成40點(diǎn)PLC控制部分，采用一塊DVP02DA-S，為2路模擬量輸出模塊，來分別控制主變頻傳動和鋼領(lǐng)板升降變頻驅(qū)動。使用臺達(dá)平板型交流電機(jī)驅(qū)動器VFD-B-P系列變頻器控制主傳動電機(jī)和鋼領(lǐng)板電機(jī)。顯示單元部分采用臺達(dá)TP04-AS2文本顯示屏進(jìn)行系統(tǒng)外部輸入與紡紗各項(xiàng)數(shù)據(jù)的監(jiān)控。
1、傳動部分：包括主電機(jī)、吸風(fēng)電機(jī)、鋼領(lǐng)板升降電機(jī)、油泵電機(jī)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(jī)
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(jī)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(diǎn)曲線自動調(diào)整錠子運(yùn)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(yùn)行數(shù)據(jù)，為計(jì)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模塊、模擬量輸出模塊等構(gòu)成，完成全機(jī)開關(guān)量輸入、數(shù)據(jù)檢測以及計(jì)算和過程控制，實(shí)現(xiàn)紡紗過程自動化和對機(jī)器運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控。
6、顯示單元部分：文本顯示單元與PLC之間以通訊線實(shí)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(yùn)行十點(diǎn)曲線，實(shí)現(xiàn)控制柔性化，同時(shí)對機(jī)器運(yùn)行過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，實(shí)時(shí)監(jiān)控反饋。
7、模擬量通訊部分：該部分由PLC的2路模擬量輸出模塊、變頻器通訊模塊部分構(gòu)成，PLC的通訊接口與文本顯示單元以通信線實(shí)現(xiàn)通訊完成參數(shù)設(shè)定顯示，變頻器以模擬量方式控制錠子運(yùn)行速度曲線，整機(jī)的高可靠性和低成本極大的提高了機(jī)器性能比和市場競爭力。
圖一：控制系統(tǒng)方案
5．PLC軟件編程
通過臺達(dá)WPLSoft軟件對PLC進(jìn)行軟件編程，根據(jù)需要將不同功能的程序段分列，每個(gè)任務(wù)分別使用最合適的編程語言如梯形圖、高級語言等來完成。
(1) 梯形圖編輯：
梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，其與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有清晰、直觀、易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被掌握，特別適用于在系統(tǒng)中的開關(guān)量邏輯控制，具有可實(shí)時(shí)監(jiān)控的特點(diǎn)，如圖二，圖三。
圖二：梯形圖
圖三：輸入指令圖
(2) 指令編輯：
WPLSoft軟件同時(shí)提供了指令編輯模式，進(jìn)入指令模式編輯后，直接鍵入PLC完整指令，輸入完成后的指令在編輯區(qū)中，左邊為該指令在PLC主機(jī)的程序內(nèi)存地址，可以清楚地得到指令在程序內(nèi)存的相對地址，如圖四所示。
圖四：指令模式
6．應(yīng)用效果
實(shí)際應(yīng)用表明，采用新的控制系統(tǒng)方案后，全機(jī)將運(yùn)動控制與驅(qū)動器功能集成在一起，系統(tǒng)具有較快的響應(yīng)速度。前后羅拉嚴(yán)格同步，實(shí)現(xiàn)牽伸和捻度的精密控制，保證了高支數(shù)紗線的成紗質(zhì)量，整套控制方案可靠性和抗干擾性能較優(yōu)。同時(shí)由于紡織機(jī)械是一個(gè)競爭非常激烈的領(lǐng)域，因此成本也必須考慮在內(nèi)，一方面是整體的硬件投資成本，另一方面是系統(tǒng)的運(yùn)行成本。新控制方案的應(yīng)用，比原先使用的方案硬件投資成本下降約25%左右，系統(tǒng)的運(yùn)行成本基本持平，是一個(gè)比較有競爭力的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
7．結(jié)束語
本系統(tǒng)采用了臺達(dá)控制系統(tǒng)解決方案，將紡織機(jī)械和現(xiàn)代先進(jìn)控制技術(shù)相結(jié)合，使控制系統(tǒng)的現(xiàn)場化和抗干擾性能得以極大提高。并使紡機(jī)產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能，大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確采集和共享也得以實(shí)現(xiàn)，大大提高了紡織機(jī)械的先進(jìn)水平。利用“提高軟件設(shè)計(jì)水平來降低硬件投入”的原則，極大降低了電氣控制系統(tǒng)成本，臺達(dá)PLC具有穩(wěn)定可靠、價(jià)格便宜、功能齊全、應(yīng)用靈活、操作維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，有效的提升了產(chǎn)品的盈利能力，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)：
《運(yùn)動控制系統(tǒng)》 機(jī)械工業(yè)出版社 陳伯時(shí)
《DVP－PLC應(yīng)用技術(shù)手冊（程序篇）》
