PLC在紡織機(jī)械倍捻機(jī)上的應(yīng)用
本文介紹了永宏P(guān)LC在倍捻機(jī)上的應(yīng)用。倍捻機(jī)的主要用于紡織產(chǎn)業(yè)，其用途在于可以設(shè)置一定的捻度進(jìn)行加捻，并且其卷裝容量增大，加捻質(zhì)量大幅提高，較低的層高，特別適合操作。永宏P(guān)LC作為該生產(chǎn)線控制核心，主要完成的是倍捻機(jī)各部件的協(xié)調(diào)運(yùn)行以及一些重要工藝參數(shù)的可調(diào)節(jié)設(shè)置，相對于老式的齒輪箱配置可控能力更強(qiáng)。
關(guān)鍵詞：倍捻機(jī)；FBs系列PLC；
一 項(xiàng)目簡介
1.1 行業(yè)分析
倍捻機(jī)主要應(yīng)用于紡織行業(yè)，加捻后的紗線能夠提高原紗的性能，便于在紡織上的應(yīng)用。目前大多數(shù)中小型機(jī)械廠均參照國外的機(jī)械構(gòu)造進(jìn)行改裝來實(shí)現(xiàn)，早期時(shí)候控制一般是由一個(gè)主電動機(jī)來帶動的，通過齒輪箱傳輸動力來做錠子的旋轉(zhuǎn)、卷繞輥轉(zhuǎn)動、橫向行動的移紗桿重復(fù)運(yùn)動這三個(gè)部分的動作。每一個(gè)傳輸動力的零件依靠4個(gè)齒輪箱來傳輸動力，橫向移動移紗依靠成形的凸輪來工作。如圖1-1
傳統(tǒng)的倍捻機(jī)齒輪箱有工作難度大、工作的時(shí)候噪聲非常大、漏油現(xiàn)象，尤其是變換生產(chǎn)品種的時(shí)候要花的時(shí)間長和步驟復(fù)雜等缺點(diǎn)。當(dāng)紗線品種不同時(shí)，齒輪箱的齒輪尺寸以及定型凸輪的結(jié)構(gòu)，所以齒輪箱的靈活性不夠強(qiáng)；而且由于這樣的機(jī)械架構(gòu)導(dǎo)致了倍捻速度不能夠太快，嚴(yán)重影響了工作效率；最后是其價(jià)格也相對較高。而采用我們永宏P(guān)LC作為控制核心，在成本和工作效率能夠大大提高，而且針對不同的工藝的要求能夠簡單的進(jìn)行修改。
1.3 客戶需求
倍捻機(jī)在做生產(chǎn)的時(shí)候，有兩個(gè)重要的質(zhì)量要求：對紗線進(jìn)行卷繞時(shí)，紗線成型的紋理是不能夠重疊的；其次，紗線成筒后，兩邊不能夠出現(xiàn)掉線的問題。在這個(gè)的基礎(chǔ)上，還要求整個(gè)機(jī)器的啟動配合，主要包括錠速電機(jī)、卷繞電機(jī)以及移紗桿橫動速度的同步。
1.4 解決方案
1.4.1 防重疊設(shè)計(jì)
紗線出現(xiàn)重疊現(xiàn)象主要是由于卷繞與橫動速度配合問題導(dǎo)致，因此在程序中，將橫動速度設(shè)置為三個(gè)，并且增設(shè)了軟邊縮進(jìn)。此方法不僅可以讓重疊概率大大降低，而且軟邊縮進(jìn)在一定程度上也能夠打亂有規(guī)律的布線，從而進(jìn)一步減小重疊的可能性。
1.4.2 防掉線設(shè)計(jì)
紗線的掉線問題主要原因有三種：機(jī)械振動；脈沖輸出錯(cuò)誤；工藝參數(shù)設(shè)置不夠良好。在脈沖輸出錯(cuò)誤方面，采用的是子程序計(jì)算完全后再進(jìn)行使用，并且盡量在滿足運(yùn)行要求的條件下簡化伺服流程，降低出錯(cuò)的概率。
1.4.3 啟停同步設(shè)計(jì)
兩臺電機(jī)均采用的是變頻器控制，考慮到機(jī)械慣性等外在因素后，對錠速變頻器設(shè)置一對加減速時(shí)間，然后通過內(nèi)部的一個(gè)函數(shù)計(jì)算，得出卷繞變頻器的一對加減速時(shí)間，使得兩臺電機(jī)啟停能夠同步。而橫動的同步，則是通過通訊讀取卷繞變頻器的時(shí)候頻率通過一些計(jì)算，轉(zhuǎn)換為伺服橫動的速度，然后使用伺服命令動態(tài)修改速度的功能，以實(shí)現(xiàn)伺服橫動的同步要求。
1.5 實(shí)施結(jié)果
采用FBs- PLC作為控制核心，配合變頻器、伺服電機(jī)、觸摸屏實(shí)現(xiàn)倍捻機(jī)的功能，不僅在工藝設(shè)置的可調(diào)節(jié)性占有優(yōu)勢，而且整個(gè)機(jī)器的啟停階段也可以做到良好的配合，以確保捻度的保持性。由于機(jī)械的構(gòu)造干擾比較大，將屏蔽及接地設(shè)計(jì)好，對于機(jī)械的良好運(yùn)行也比較有保證。
二 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．1硬件配置
設(shè)備的控核心為永宏FBs-14MC主機(jī)，F(xiàn)Bs-CB5通訊擴(kuò)展板1塊，以及11KW及7.5KW變頻器各一臺，伺服電機(jī)一臺。該主機(jī)配有8點(diǎn)輸入和6點(diǎn)輸出，自帶一個(gè)RS232通訊口，通過加FBs-CB5通訊模板實(shí)現(xiàn)PLC與雙臺變頻器的通訊。配永宏HU070S-00觸摸屏一臺，該人機(jī)采用65536色真彩TFT液晶，具有800×480的分辨率，主機(jī)自帶兩個(gè)通訊口。
步驟一：機(jī)器上電后伺服自動復(fù)位尋找中心位置，進(jìn)入機(jī)械運(yùn)行的準(zhǔn)備狀態(tài)。
步驟二：使用觸摸屏與PLC做通訊，并直接在觸摸屏上對工程參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要是機(jī)械方面的參數(shù)；其次是根據(jù)工藝要求對工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
步驟三： 參數(shù)設(shè)置完全后，便可進(jìn)行啟動。三個(gè)部分動作同步運(yùn)行起來，伺服橫動根據(jù)成型長度做往返運(yùn)行，分別根據(jù)停擺速度、上擺速度、軟邊速度運(yùn)行一定的次數(shù)組成一個(gè)大的循環(huán)。
步驟四：當(dāng)按下停止按鈕，三個(gè)部分同步停止。此時(shí)，伺服停止位置是不確定的，當(dāng)再次啟動時(shí)，程序能夠?qū)崿F(xiàn)銜接上次停止的狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。
以下是控制工藝流程圖。
2.3.1 變頻通訊的配置
永宏P(guān)LC與變頻器做RS485通訊，分別對通訊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并將卷繞變頻器設(shè)為2號站，錠速變頻器設(shè)為3號站，通訊參數(shù)設(shè)置表格如圖2-3.
該設(shè)備的技術(shù)難點(diǎn)在于如何防止重疊的出現(xiàn)，出現(xiàn)重疊的話，在線筒運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會出現(xiàn)明顯的線痕，通過調(diào)節(jié)軟邊參數(shù)及對應(yīng)的伺服橫動速度與卷繞之間的比值，就可以得到想要的結(jié)果。4.2 應(yīng)用體會
永宏FBs系列主機(jī)性能卓越、可靠穩(wěn)定、操作簡便的特點(diǎn)在此案例中得到深刻的體會。FBs系列PLC以永宏自行研發(fā)的SOC為核心，整合中央處理器(CPU)、硬件邏輯處理器(HLS)、高速通訊口、高速計(jì)數(shù)器/高速計(jì)時(shí)器，NC定位等為一體，速度更快，穩(wěn)定性更強(qiáng)。WinProladder編程軟件，通過表格的形式配置通訊、高速計(jì)數(shù)、脈沖輸出等功能，操作更方便、快捷。
在使用NC定位程序時(shí)，應(yīng)該將干擾等外界因素排除，不然可能影響到精確的定位，其次永宏P(guān)LC在做485通訊時(shí)，不管從通訊延時(shí)等方面都是比較好的。
關(guān)鍵詞：倍捻機(jī)；FBs系列PLC；
一 項(xiàng)目簡介
1.1 行業(yè)分析
倍捻機(jī)主要應(yīng)用于紡織行業(yè)，加捻后的紗線能夠提高原紗的性能，便于在紡織上的應(yīng)用。目前大多數(shù)中小型機(jī)械廠均參照國外的機(jī)械構(gòu)造進(jìn)行改裝來實(shí)現(xiàn)，早期時(shí)候控制一般是由一個(gè)主電動機(jī)來帶動的，通過齒輪箱傳輸動力來做錠子的旋轉(zhuǎn)、卷繞輥轉(zhuǎn)動、橫向行動的移紗桿重復(fù)運(yùn)動這三個(gè)部分的動作。每一個(gè)傳輸動力的零件依靠4個(gè)齒輪箱來傳輸動力，橫向移動移紗依靠成形的凸輪來工作。如圖1-1
圖1-1 齒輪箱
傳統(tǒng)的倍捻機(jī)齒輪箱有工作難度大、工作的時(shí)候噪聲非常大、漏油現(xiàn)象，尤其是變換生產(chǎn)品種的時(shí)候要花的時(shí)間長和步驟復(fù)雜等缺點(diǎn)。當(dāng)紗線品種不同時(shí)，齒輪箱的齒輪尺寸以及定型凸輪的結(jié)構(gòu)，所以齒輪箱的靈活性不夠強(qiáng)；而且由于這樣的機(jī)械架構(gòu)導(dǎo)致了倍捻速度不能夠太快，嚴(yán)重影響了工作效率；最后是其價(jià)格也相對較高。而采用我們永宏P(guān)LC作為控制核心，在成本和工作效率能夠大大提高，而且針對不同的工藝的要求能夠簡單的進(jìn)行修改。
1.3 客戶需求
倍捻機(jī)在做生產(chǎn)的時(shí)候，有兩個(gè)重要的質(zhì)量要求：對紗線進(jìn)行卷繞時(shí)，紗線成型的紋理是不能夠重疊的；其次，紗線成筒后，兩邊不能夠出現(xiàn)掉線的問題。在這個(gè)的基礎(chǔ)上，還要求整個(gè)機(jī)器的啟動配合，主要包括錠速電機(jī)、卷繞電機(jī)以及移紗桿橫動速度的同步。
1.4 解決方案
1.4.1 防重疊設(shè)計(jì)
紗線出現(xiàn)重疊現(xiàn)象主要是由于卷繞與橫動速度配合問題導(dǎo)致，因此在程序中，將橫動速度設(shè)置為三個(gè)，并且增設(shè)了軟邊縮進(jìn)。此方法不僅可以讓重疊概率大大降低，而且軟邊縮進(jìn)在一定程度上也能夠打亂有規(guī)律的布線，從而進(jìn)一步減小重疊的可能性。
1.4.2 防掉線設(shè)計(jì)
紗線的掉線問題主要原因有三種：機(jī)械振動；脈沖輸出錯(cuò)誤；工藝參數(shù)設(shè)置不夠良好。在脈沖輸出錯(cuò)誤方面，采用的是子程序計(jì)算完全后再進(jìn)行使用，并且盡量在滿足運(yùn)行要求的條件下簡化伺服流程，降低出錯(cuò)的概率。
1.4.3 啟停同步設(shè)計(jì)
兩臺電機(jī)均采用的是變頻器控制，考慮到機(jī)械慣性等外在因素后，對錠速變頻器設(shè)置一對加減速時(shí)間，然后通過內(nèi)部的一個(gè)函數(shù)計(jì)算，得出卷繞變頻器的一對加減速時(shí)間，使得兩臺電機(jī)啟停能夠同步。而橫動的同步，則是通過通訊讀取卷繞變頻器的時(shí)候頻率通過一些計(jì)算，轉(zhuǎn)換為伺服橫動的速度，然后使用伺服命令動態(tài)修改速度的功能，以實(shí)現(xiàn)伺服橫動的同步要求。
1.5 實(shí)施結(jié)果
采用FBs- PLC作為控制核心，配合變頻器、伺服電機(jī)、觸摸屏實(shí)現(xiàn)倍捻機(jī)的功能，不僅在工藝設(shè)置的可調(diào)節(jié)性占有優(yōu)勢，而且整個(gè)機(jī)器的啟停階段也可以做到良好的配合，以確保捻度的保持性。由于機(jī)械的構(gòu)造干擾比較大，將屏蔽及接地設(shè)計(jì)好，對于機(jī)械的良好運(yùn)行也比較有保證。
二 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．1硬件配置
設(shè)備的控核心為永宏FBs-14MC主機(jī)，F(xiàn)Bs-CB5通訊擴(kuò)展板1塊，以及11KW及7.5KW變頻器各一臺，伺服電機(jī)一臺。該主機(jī)配有8點(diǎn)輸入和6點(diǎn)輸出，自帶一個(gè)RS232通訊口，通過加FBs-CB5通訊模板實(shí)現(xiàn)PLC與雙臺變頻器的通訊。配永宏HU070S-00觸摸屏一臺，該人機(jī)采用65536色真彩TFT液晶，具有800×480的分辨率，主機(jī)自帶兩個(gè)通訊口。
圖2-1 硬件配置圖
步驟一：機(jī)器上電后伺服自動復(fù)位尋找中心位置，進(jìn)入機(jī)械運(yùn)行的準(zhǔn)備狀態(tài)。
步驟二：使用觸摸屏與PLC做通訊，并直接在觸摸屏上對工程參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要是機(jī)械方面的參數(shù)；其次是根據(jù)工藝要求對工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
步驟三： 參數(shù)設(shè)置完全后，便可進(jìn)行啟動。三個(gè)部分動作同步運(yùn)行起來，伺服橫動根據(jù)成型長度做往返運(yùn)行，分別根據(jù)停擺速度、上擺速度、軟邊速度運(yùn)行一定的次數(shù)組成一個(gè)大的循環(huán)。
步驟四：當(dāng)按下停止按鈕，三個(gè)部分同步停止。此時(shí)，伺服停止位置是不確定的，當(dāng)再次啟動時(shí)，程序能夠?qū)崿F(xiàn)銜接上次停止的狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。
以下是控制工藝流程圖。
圖2-2 控制工藝流程圖
2.3.1 變頻通訊的配置
永宏P(guān)LC與變頻器做RS485通訊，分別對通訊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并將卷繞變頻器設(shè)為2號站，錠速變頻器設(shè)為3號站，通訊參數(shù)設(shè)置表格如圖2-3.
圖2-3 變頻通訊參數(shù)設(shè)定
圖2-4 變頻通訊程序
該設(shè)備的技術(shù)難點(diǎn)在于如何防止重疊的出現(xiàn)，出現(xiàn)重疊的話，在線筒運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會出現(xiàn)明顯的線痕，通過調(diào)節(jié)軟邊參數(shù)及對應(yīng)的伺服橫動速度與卷繞之間的比值，就可以得到想要的結(jié)果。4.2 應(yīng)用體會
永宏FBs系列主機(jī)性能卓越、可靠穩(wěn)定、操作簡便的特點(diǎn)在此案例中得到深刻的體會。FBs系列PLC以永宏自行研發(fā)的SOC為核心，整合中央處理器(CPU)、硬件邏輯處理器(HLS)、高速通訊口、高速計(jì)數(shù)器/高速計(jì)時(shí)器，NC定位等為一體，速度更快，穩(wěn)定性更強(qiáng)。WinProladder編程軟件，通過表格的形式配置通訊、高速計(jì)數(shù)、脈沖輸出等功能，操作更方便、快捷。
在使用NC定位程序時(shí)，應(yīng)該將干擾等外界因素排除，不然可能影響到精確的定位，其次永宏P(guān)LC在做485通訊時(shí)，不管從通訊延時(shí)等方面都是比較好的。
本文標(biāo)簽：PLC在紡織機(jī)械倍捻機(jī)上的應(yīng)用
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