摘 要：本文主要介紹了臺(tái)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(tái)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(dòng)，同時(shí)采用臺(tái)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(tái)達(dá)VFD-B-P系列變頻器控制主傳動(dòng)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(dòng)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)

Abstract: This article mainly introduces the delta PLC in textile machinery device control system's application. The machine’s control system adopts a delta DVP14SS11R (PLC main engine) and a module of DVP16SP11R (16 I/O expansion module).It Composes 40 PLC control section. It adopts a module of DVP02DA-S (2 group simulation quantity output module) to control main frequency conversion and fluctuation frequency conversion actuation. The machine also adopts a delta TP04-AS2 Text display monitor carrying on the system external input with to reel thread the data monitoring. Use plate alternating current machine driver VFD-B-P series frequency changer control master drive electrical machinery and ring board electrical machinery. Looked from the whole application's effect, the entire control system movement is stable. It has realized the output velocity and the working efficiency effective enhancement.

Key words: Ring of spinning machine spinning frame PLC

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(dòng)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(dòng)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(tái)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)升降、留頭率功能、中途停車后能自動(dòng)記住紡紗位置跟蹤開車、中途落紗、定長落紗等功能?？梢栽O(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(dòng)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(dòng)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(tái)達(dá)DVP系列PLC。采用了一套臺(tái)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(dòng)和鋼領(lǐng)板升降變頻驅(qū)動(dòng)。使用臺(tái)達(dá)平板型交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器VFD-B-P系列變頻器控制主傳動(dòng)電機(jī)和鋼領(lǐng)板電機(jī)。顯示單元部分采用臺(tái)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(dòng)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(dòng)檢測部分：該部分由三自動(dòng)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(dòng)適應(yīng)停車，自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(tái)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(dòng)控制與驅(qū)動(dòng)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)。

圖五：樣機(jī)效果圖

7.結(jié)束語

　　本系統(tǒng)采用了臺(tái)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(tái)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。