1 概述 磁棒平網(wǎng)印花機(jī)（簡稱平網(wǎng)印花機(jī)）是紡織印染行業(yè)特別是毛巾（含浴巾、沙灘巾、裝飾巾、毛巾掛毯等）制造企業(yè)的重要生產(chǎn)設(shè)備。平網(wǎng)印花機(jī)由橡膠輸送帶（簡稱導(dǎo)帶）輸送毛巾運(yùn)動，多個平網(wǎng)在毛巾上套印不同的顏色，其印花及套色的準(zhǔn)確性直接影響毛巾成品的美觀和質(zhì)量等級，因而要求拖動系統(tǒng)定位準(zhǔn)確；為了提高生產(chǎn)效率，降低成本，又必須保持一定的印染速度。 若速度過快，慣性太大，導(dǎo)帶難以停穩(wěn)，定位套色必然不準(zhǔn)，這是一個不可回避的矛盾。在湖南某毛巾廠，我們以三菱工控產(chǎn)品為主體，設(shè)計(jì)了一個印花機(jī)自控系統(tǒng)，發(fā)掘了變頻器的功能，巧妙地利用它進(jìn)行定位控制，以較少的投資平衡了上述矛盾，技術(shù)改造方案達(dá)到了預(yù)定的目標(biāo)。 　　 2 平網(wǎng)印花機(jī)的工作原理（如圖1所示） 首先在導(dǎo)帶的預(yù)定位置用乳白膠粘貼白色毛巾坯，然后啟動變頻器驅(qū)動三相籠型交流異步電機(jī)，電機(jī)經(jīng)蝸輪減速機(jī)減速后拖動導(dǎo)帶，當(dāng)導(dǎo)帶上的毛巾對準(zhǔn)印花平網(wǎng)的位置停穩(wěn)后，平網(wǎng)網(wǎng)框下壓貼緊毛巾，網(wǎng)框內(nèi)放置的細(xì)圓磁性鋼棒在輸送帶下方的磁場控制器驅(qū)動下往復(fù)滾動，將平網(wǎng)內(nèi)放置的顏料透過鏤空的圖案印染到毛巾上。第一個顏色的圖案印完了，網(wǎng)框抬起，導(dǎo)帶將毛巾送到下一個網(wǎng)框位置停穩(wěn)，開始第二個顏色圖案的印染………，直到多個顏色（一般8～10個顏色）依次套準(zhǔn)印完，一條彩色毛巾才告完成，而第二條毛巾緊接著第一條毛巾不間隔地套色印染………周而復(fù)始，連續(xù)作業(yè)。每條毛巾印染完成后，隨即送到隧道式蒸汽烘房內(nèi)烘干，然后絞邊、整理、質(zhì)檢、包裝，直至入庫出廠。 3 平網(wǎng)印花機(jī)自控系統(tǒng)主要配置 ● 三菱多功能矢量控制變頻器：FR-A540-7.5K-CH（內(nèi)置制動單元）1臺； ● 上海穩(wěn)達(dá)RXLG鋁合金外殼變頻器制動電阻 75Ω/780W 1只； ● 三相籠型交流異步電動機(jī)：Y系列，4極，7.5kW 1臺； ● 三菱可編程控制器：FX2N-48MR-001（繼電器輸出、I/0=24/24、內(nèi)置高速計(jì)數(shù)功能）1臺 ； ● 臺達(dá)旋轉(zhuǎn)編碼器：ES520CB8942（增量式、集電極開路輸出、解析度2000ppr）1臺； ● 三菱4.4英寸觸摸屏：F930GOT-BWD-C（STN藍(lán)白兩色） 1臺； ● 明緯開關(guān)電源：S-25-24（220VAC / +24VDC；為編碼器和觸摸屏供電）1臺。 4 系統(tǒng)調(diào)試、變頻器參數(shù)設(shè)置和運(yùn)行效果 4.1 計(jì)算平網(wǎng)間隔的脈沖總數(shù)和分段脈沖數(shù) 8色平網(wǎng)的相互間隔是一個定值；減速機(jī)的減速比、傳輸輥的周長等也是定值；而編碼器每轉(zhuǎn)為2000個脈沖；根據(jù)以上已知數(shù)據(jù)，可以推算出理論上的脈沖數(shù)。用PLC編寫一條32位的高速計(jì)數(shù)器區(qū)間比較復(fù)位指令DHSZ，用觸摸屏對PLC數(shù)據(jù)寄存器D賦值，數(shù)值以理論脈沖數(shù)為基準(zhǔn)增減，再與C251記錄的編碼器脈沖數(shù)進(jìn)行比較，當(dāng)兩個數(shù)據(jù)相等時，PLC指令變頻器和電機(jī)停機(jī)。 經(jīng)反復(fù)賦值試驗(yàn)，可以找到精確的編碼器脈沖總數(shù)。然后按照速度控制規(guī)律的各段分配脈沖數(shù)，以指導(dǎo)PLC適時向變頻器發(fā)出速度切換指令。試驗(yàn)時電機(jī)采用低速運(yùn)行，脈沖數(shù)以實(shí)際記錄為準(zhǔn)，如圖2所示?！? 4.2 變頻器參數(shù)設(shè)置 起初采用三段速控制，擬高速段Pr.4設(shè)為60Hz，中速段Pr.5設(shè)為30Hz，低速段Pr.6設(shè)為0.8Hz。經(jīng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在中段速轉(zhuǎn)折處，導(dǎo)帶有些抖動，影響穩(wěn)定均勻降速，最后設(shè)置兩段速：高速60Hz，低速設(shè)為0.8Hz。上限頻率Pr.1與高速段速度參數(shù)Pr.4數(shù)值相同；下限頻率Pr.2設(shè)為0。 加速/減速時間的設(shè)置是變頻器參數(shù)設(shè)置的關(guān)鍵。印花機(jī)“加速—運(yùn)行—減速—低速運(yùn)行—停止”為一個運(yùn)行周期，每一周期中的間隔是磁棒的滾動印染時間。系統(tǒng)最終調(diào)試的結(jié)果是小于4秒鐘為一個運(yùn)行周期：加速時間Pr.7、高速段60Hz運(yùn)行時間、減速時間Pr.8、低速段0.8Hz的運(yùn)行時間大約都設(shè)為1秒鐘。變頻器和電機(jī)是在0.8Hz的極低速度下運(yùn)行到終點(diǎn)，即第二減速時間Pr.45為0。在降速和停止過程中，制動單元及電阻的直流制動（能耗制動）功不可沒。直流制動的相關(guān)參數(shù)有Pr.10直流制動動作頻率、Pr.11直流制動動作時間、Pr.12直流制動電壓等3個參數(shù)。合理設(shè)置這些參數(shù)，可以調(diào)整定位運(yùn)行的停止精度或直流制動的運(yùn)行時間，使它適合負(fù)荷的要求?？傊冾l器參數(shù)的設(shè)定始終要兼顧定位的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和印染速度。 　　 4.3 運(yùn)行效果 在PLC程序設(shè)計(jì)時，對每一個運(yùn)行周期進(jìn)行編碼器計(jì)數(shù)清零，使之沒有誤差；變頻器參數(shù)的精細(xì)調(diào)整使導(dǎo)帶運(yùn)行快速穩(wěn)定，定位準(zhǔn)確；驗(yàn)收時的試驗(yàn)結(jié)果是：連續(xù)13個周期的積累誤差小于0.5mm，滿足了毛巾印花機(jī)的速度和精度的要求?，F(xiàn)在已運(yùn)行了多月，情況良好。這套系統(tǒng)我們是采用普通三相籠型電機(jī)來作動力來源的，若改用變頻器專用的恒轉(zhuǎn)矩電機(jī)，效果會更加理想。 　　 5 印花機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢 5.1 平網(wǎng)印花機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢 印花機(jī)分為平網(wǎng)和圓網(wǎng)兩個大類。 在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家和我國沿海發(fā)達(dá)地區(qū)，普遍采用交流伺服系統(tǒng)來驅(qū)動平網(wǎng)印花機(jī)。交流伺服系統(tǒng)比變頻器系統(tǒng)效率更高、定位更準(zhǔn)，技術(shù)更為先進(jìn)，是目前的發(fā)展趨勢。如本文所敘述的系統(tǒng)，也可以采用三菱HC-SFS702型伺服電機(jī)和MR-J2S-700A型伺服放大器組成伺服系統(tǒng)，可以提高印染精度并較大幅度地提高生產(chǎn)效率。但是，它的投資大約是變頻器系統(tǒng)的5～8倍?！　? 5.2 圓網(wǎng)印花機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢 傳統(tǒng)的機(jī)械式圓網(wǎng)印花機(jī)是由主電機(jī)通過機(jī)械傳動鏈?zhǔn)?～20只圓網(wǎng)與傳輸導(dǎo)帶同步運(yùn)轉(zhuǎn)，連續(xù)印染無限長的紡織品。它的機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、速度慢、效率低、對花次布多，不能適應(yīng)高檔精細(xì)花型的生產(chǎn)。圓網(wǎng)印花機(jī)的發(fā)展趨勢是以荷蘭STORK畢加索產(chǎn)品為代表，采用多電機(jī)獨(dú)立傳動、同步運(yùn)行的交流伺服系統(tǒng)，即將每只圓網(wǎng)和導(dǎo)帶分別采用伺服電機(jī)驅(qū)動，由高速計(jì)算機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)控制各分部同步高速運(yùn)行。三菱Q運(yùn)動控制器是新一代高速運(yùn)動控制器的代表，一個單PLC系統(tǒng)使用3塊Q173運(yùn)動CPU模塊最大可以控制96軸伺服電機(jī)。它采用伺服控制器網(wǎng)絡(luò)SSCNET將伺服放大器前后級串連接線，8軸的掃描周期僅0.88ms。采用Q173運(yùn)動CPU通過伺服系統(tǒng)控制導(dǎo)帶和12色圓網(wǎng)，印染速度達(dá)到80m/min，印花精度達(dá)到±0.01mm，達(dá)到國外進(jìn)口名牌整機(jī)的技術(shù)性能。　 6 結(jié)束語 我國是紡織印染大國，有著數(shù)以萬計(jì)的紡織印染企業(yè)，生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)改造的工作量很大，企業(yè)可以根據(jù)自身的經(jīng)濟(jì)條件、產(chǎn)品檔次、生產(chǎn)狀況選擇合適的技改方案。本文推薦的方案無疑是一個效果顯著、投資節(jié)省的方案，值得在毛巾、床單印染企業(yè)推廣。這種控制方法也可以應(yīng)用到其他如金屬塑料板材、線材定尺送料剪切等需要簡易定位控制的領(lǐng)域。