1 引言

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。細(xì)紗機(jī)有低速運(yùn)行、高速運(yùn)行、吹吸風(fēng)、落紗等過程。落紗分為自動落紗和中途落紗（暫停工作），自動落紗又分定長落紗和定時落紗。自動落紗的方式、落紗時間及長度均可設(shè)置，并能掉電保持。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。由于傳統(tǒng)的電氣控制設(shè)備存在精度低、安全性差及故障率高等缺點(diǎn)已經(jīng)逐漸為現(xiàn)代化自動控制設(shè)備所代替。現(xiàn)今細(xì)紗機(jī)設(shè)備的自動化控制程度愈來愈高，根據(jù)設(shè)備不同會應(yīng)用到不同種類的工業(yè)自動化產(chǎn)品，如：人機(jī)界面、PLC、變頻器、伺服系統(tǒng)、編碼器、溫控儀表等各類產(chǎn)品?？蛻敉梢愿鶕?jù)控制對象的不同選擇相應(yīng)的設(shè)備來進(jìn)行控制系統(tǒng)的構(gòu)建。

臺達(dá)機(jī)電至今已經(jīng)能為客戶提供PLC控制器、溫度控制器、計(jì)數(shù)器、人機(jī)界面、變頻驅(qū)動器、伺服驅(qū)動器、數(shù)控系統(tǒng)等一系列產(chǎn)品，可以向客戶提供完善可靠的機(jī)電一體化解決方案。本文基于臺達(dá)自動化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的有效控制，值得業(yè)界借鑒并推廣。

2 控制系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示

圖1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

本控制系統(tǒng)采用了臺達(dá)DVP32ES00R2作為控制器，同時采用臺達(dá)DOP-B05S100人機(jī)界面進(jìn)行系統(tǒng)I/0與紡紗工藝數(shù)據(jù)的監(jiān)控，并采用臺達(dá)VFD-B-P系列紡機(jī)專用變頻器控制主傳動電機(jī)。

2.2 系統(tǒng)功能概述

系統(tǒng)功能概述如下：

（1）用PLC控制整個紡紗過程，具有程序開車、鋼領(lǐng)板自動升降、中途停車后自動跟蹤開車、自動落紗、自動留頭等。

（2）設(shè)定紡紗的工藝參數(shù)，依據(jù)工藝要求自動控制；實(shí)現(xiàn)定長落紗和錠子速度曲線控制。

（3）顯示紡紗過程的錠速、牽引倍數(shù)、細(xì)紗號數(shù)、捻度以及班產(chǎn)累計(jì)等。

（4）采用數(shù)字通信，提高了系統(tǒng)的抗干擾性。

2.3 各部分控制特點(diǎn)

（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擴(kuò)展模塊構(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：HMI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，同時對細(xì)紗機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障，以對話框的方式進(jìn)行實(shí)時反饋。

（7）通訊部分：由PLC的Port1通訊接口通過RS232C方式與HMI實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定及顯示，由PLC的Port2通訊接口通過RS485的方式控制變頻器的頻率值，從而實(shí)現(xiàn)控制錠子運(yùn)行速度曲線，整機(jī)的可靠性、穩(wěn)定性得到極大的提高。

3 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)控制軟件分為：參數(shù)設(shè)定顯示程序、控制主程序、計(jì)算采樣子程序、通訊子程序和錠子運(yùn)行曲線子程序。

（1）控制主程序：

軟件主控制程序部分，依據(jù)工藝要求編制的程序，上電后自動檢測各開關(guān)量和傳感器輸入的數(shù)據(jù)，完成整個紡紗過程自動控制和調(diào)用子程序。

（2）參數(shù)設(shè)定顯示程序：

主要依據(jù)DOP-B05S100配置完成參數(shù)設(shè)定顯示，包括班次設(shè)定、錯誤設(shè)置提示，總產(chǎn)量、班產(chǎn)量累計(jì)顯示、錠子速度、前羅拉速度、牽引倍數(shù)、捻度、產(chǎn)量、細(xì)紗號數(shù)等參數(shù)顯示。如圖2所示。

圖2  參數(shù)設(shè)定顯示界面

（3）計(jì)算采樣子程序

主要依據(jù)主軸、前羅拉、后羅拉數(shù)據(jù)檢測傳感器采樣結(jié)果以及設(shè)計(jì)參數(shù)完成系統(tǒng)計(jì)算，用以完成各類顯示參數(shù)的計(jì)算及定長落紗等功能。如圖3所示。

圖3  計(jì)算采樣顯示界面                         圖4  PLC程序梯形圖

（4）通訊部分程序及錠子運(yùn)行曲線子程序

主要采用MODBUSASCII通訊協(xié)議完成與變頻器的數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而控制錠子運(yùn)行速度曲線。PLC程序如圖4所示，錠速曲線圖如圖5所示。

圖5  錠速曲線圖 

4 結(jié)語

本系統(tǒng)采用了臺達(dá)控制系統(tǒng)解決方案，全機(jī)控制采取數(shù)字通訊方式，控制精度高，可靠性和抗干擾性能大大提高，并利用“提高軟件設(shè)計(jì)水平來降低硬件投入”原則，不僅降低了系統(tǒng)成本，而且提高了產(chǎn)品的市場競爭能力。運(yùn)行實(shí)踐表明，系統(tǒng)比原來舊系統(tǒng)在安全性、可靠性和控制精度上都有了較大的提升，值得業(yè)界同行借鑒和推廣。