時(shí)間:2018-02-26 10:47:06來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
并條機(jī)系統(tǒng)概述
棉條在變成粗紗、細(xì)紗的過程中,被成百倍的牽伸,其很短范圍內(nèi)的重不勻?qū)⒂绊懞荛L范圍內(nèi)紗的質(zhì)量。粗紗前的梳棉和并條過程是改善棉條重不勻,進(jìn)而顯著改善成紗質(zhì)量的關(guān)鍵工序。并條工序處在改善棉條重不勻的最后環(huán)節(jié),其自調(diào)勻整控制的效果將直接影響成紗質(zhì)量。對(duì)并條機(jī)的自調(diào)勻整而言,主牽伸電機(jī)、輔助牽伸電機(jī)和條筒電機(jī)都需要進(jìn)行控制,自調(diào)勻整的效果主要取決于主牽伸電機(jī)和輔助牽伸電機(jī)之間速比的合理調(diào)節(jié)。條筒電機(jī)需要按照一定的速度與主牽伸電機(jī)和輔助牽伸電機(jī)同步啟動(dòng)和停止,條筒電機(jī)帶動(dòng)條筒的轉(zhuǎn)動(dòng),以保證棉條均勻纏繞在條筒中,其速度控制精度對(duì)棉條的質(zhì)量沒有大的影響,因此,主牽伸電機(jī)和輔助牽伸電機(jī)的快速和精確控制應(yīng)該為研究的重點(diǎn)。
邦納PLC和HMI概述
美國邦納是國際知名的傳感檢測和自動(dòng)化技術(shù)專家。公司BSP01系列PLC、THM系列人機(jī)界面特別適合在紡織機(jī)械領(lǐng)域使用。
BSP01系列可編程邏輯控制器結(jié)構(gòu)緊湊,性能卓越,功能豐富,通訊強(qiáng)大.A系列是高性能控制器,具有高的運(yùn)算速度,大的程序容量,更多的應(yīng)用指令,及更高的脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)功能。PLC最多可以擴(kuò)充3個(gè)通訊端口,并具有Computerlink,Datalink和遠(yuǎn)距離輸入輸出功能三種特殊的網(wǎng)絡(luò)通訊功能。THM人機(jī)界面性能卓越,外觀精美,產(chǎn)品系列齊全。除了具有監(jiān)視、操作、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的基本功能外,還支持與大多數(shù)品牌的控制器、PLC、變頻器等設(shè)備的通訊。在工廠自動(dòng)化和過程自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
自調(diào)勻整控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
在高速并條機(jī)的自調(diào)勻整控制中,從棉條被檢測到相應(yīng)的檢測點(diǎn)到達(dá)變速點(diǎn),中間有一個(gè)延時(shí)過程。該延時(shí)過程的精確控制是決定開環(huán)自調(diào)勻整控制效果的一個(gè)關(guān)鍵因素。這個(gè)延時(shí)相比于自調(diào)勻整的控制周期很大,所以該系統(tǒng)是一個(gè)典型的純滯后大延時(shí)環(huán)節(jié)。該延時(shí)與系統(tǒng)速度有關(guān),但是系統(tǒng)的模型未知,所以難以采用史密斯預(yù)估延時(shí)法。如果采用傳統(tǒng)的定時(shí)查詢法,CPU的大量時(shí)間耗費(fèi)在查詢上,系統(tǒng)運(yùn)行效率低、精度不高而且自調(diào)勻整所能控制的片斷的長度也降不下來??梢岳糜布诘任灰茥l件下觸發(fā)中斷以實(shí)現(xiàn)與速度無關(guān)的精確延時(shí),大大提高CPU效率,并能實(shí)現(xiàn)并條機(jī)全程自調(diào)勻整控制。
并條機(jī)自調(diào)勻整硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示,控制系統(tǒng)是主從式控制結(jié)構(gòu),工控機(jī)為主,PLC為輔。主要的控制功能:棉條的自調(diào)勻整在工控機(jī)中實(shí)現(xiàn),PLC主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的邏輯控制,如自動(dòng)換筒等,使工控機(jī)控制程序得以簡化,提高了系統(tǒng)的可靠性。通用工控機(jī)、邦納BSP01系列PLC、兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器及1變頻器之間通過通訊進(jìn)行控制;觸摸屏和PLC之間通過串口通訊,棉條的厚度由三個(gè)壓力傳感器測量,并通過工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采集,進(jìn)行自調(diào)勻整控制。
控制要點(diǎn)
并條機(jī)自調(diào)勻整的控制方式可分為開環(huán)、閉環(huán)和混合環(huán)三種形式。開環(huán)系統(tǒng)屬針對(duì)性勻整,適合短片段不勻,閉環(huán)系統(tǒng)適合長片段不勻,混合環(huán)系統(tǒng)能兼長短片段不勻,但機(jī)構(gòu)復(fù)雜,制造精度要求很高。并條工序?qū)刂瞥杉喼亓坎粍蚝椭亓科钪笜?biāo)有非常重要的把關(guān)作用,對(duì)勻整的針對(duì)性具有較高的要求。
并條機(jī)的檢測結(jié)構(gòu)如圖5所示,R1,R2,和R3分別代表前羅拉(由主牽伸電機(jī)帶動(dòng))、后羅拉(由輔牽伸電機(jī)帶動(dòng))和給棉羅拉(通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu):皮帶輪與R2保持恒定的速度比)。S1,S2,和S3是三個(gè)棉條厚度傳感器,S3用于開環(huán)控制,S2用于閉環(huán)控制,S1用于波譜分析,B是喇叭口。主要通過合理調(diào)節(jié)R1與R2的速度比來達(dá)到自調(diào)勻整目的。為了改善棉條的不勻度,便于速度的調(diào)控,這里保持R1的速度不變,通過調(diào)節(jié)R2的速度實(shí)現(xiàn)自調(diào)勻整。因?yàn)槭遣捎媚M量控制牽伸電機(jī),所以,改變輸出到R2的電壓大小,就能調(diào)節(jié)R2的速度達(dá)到自調(diào)勻整的目的。
棉條的質(zhì)量取決于兩點(diǎn):一是主、輔牽伸電機(jī)以及條筒電機(jī)三者的同步性,另一點(diǎn)即是三者之間合理的速度比。三者之間的合理的速度比通過后述的控制策略獲得。而三者的同步性依賴于硬件的快速響應(yīng)和軟件的合理性,硬件的特點(diǎn)在前面已述。
對(duì)于并條機(jī)而言,開環(huán)控制可以消除死區(qū),但是對(duì)來自牽伸系統(tǒng)干擾的影響無能為力,系統(tǒng)的穩(wěn)定性較弱;閉環(huán)控制可以抑制干擾的影響,系統(tǒng)有著較強(qiáng)的魯棒性,但不能消除死區(qū)。
并條機(jī)的控制過程是一個(gè)非線性,動(dòng)態(tài)變化的過程,容易受到外部干擾(牽伸波,噪聲等),很難建立統(tǒng)一的數(shù)學(xué)、物理模型。因此,為了消除死區(qū),降低干擾的影響,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,本文采用短開環(huán)和長閉環(huán)的混合控制模式,如圖6所示。
開環(huán)的目的是避免死區(qū)并獲得控制基本量uo,閉環(huán)的目的是抑制干擾,得到控制校正量△uc修正控制基本量uo。因此開環(huán)控制器和閉環(huán)控制器是并條機(jī)控制系統(tǒng)的核心。
工藝配置分析
1.合理選擇總牽伸倍數(shù):并條機(jī)的牽伸范圍較大,為5~15倍,在實(shí)際生產(chǎn)中,應(yīng)根據(jù)實(shí)際工藝條件和質(zhì)量要求,合理選擇總牽伸倍數(shù)。因?yàn)槲谷腠殫l在牽伸過程中產(chǎn)生附加不勻的纖維的移距偏差會(huì)隨著牽伸倍數(shù)的增大而增加,而移距偏差的增加勢必會(huì)影響牽伸質(zhì)量,因此,在實(shí)際生產(chǎn)中總牽伸倍數(shù)的選配不宜太大,一般而言,6根并合時(shí)在7倍以下,8根并合時(shí)在10倍以下較為適宜,否則,將不利于改善棉條條干水平。
2.棉條定量的設(shè)定:盡管牽伸機(jī)構(gòu)設(shè)置較為合理,對(duì)棉條定量的適應(yīng)性較大,但配置的定量也不能太大,以避免因棉條定量過大導(dǎo)致須條間產(chǎn)生分層現(xiàn)象,影響棉條質(zhì)量。
3.合理選擇主牽伸區(qū)羅拉隔距:通常采用搖架彈簧加壓形式。在保證加壓充分的前提下,為了最大限度地減小較短纖維的浮游動(dòng)程,改善主牽伸區(qū)的牽伸質(zhì)量,提高棉條條干水平,主牽伸區(qū)羅拉隔距以偏小掌握為宜。紡制長度整齊度較好的纖維時(shí),主牽伸區(qū)羅拉隔距可適當(dāng)放大。
4.合理配置后區(qū)羅拉隔距和后區(qū)牽伸倍數(shù):后區(qū)牽伸的主要作用是使喂入的條子略帶張力,使纖維伸直,使須條具有一定的緊密度進(jìn)入中區(qū),再由中區(qū)進(jìn)入主牽伸區(qū)后能夠穩(wěn)定牽伸,提高牽伸質(zhì)量。后區(qū)牽伸倍數(shù)和后區(qū)羅拉隔距對(duì)棉條條干的影響較為明顯,可結(jié)合加壓壓力、纖維性能及紡制品種等進(jìn)行優(yōu)選配置。
5.選好壓力棒位置:壓力棒位置由二膠輥的前沖量和后移量來確定。在實(shí)際配置工藝時(shí),可根據(jù)生產(chǎn)條件,對(duì)壓力棒位置進(jìn)行優(yōu)選。
6.合理確定托棉板入口大?。和忻薨迦肟诘拇笮∫鶕?jù)條子的定量和喂入根數(shù)確定,一般情況,8根并合時(shí)為12~16mm,6根并合時(shí)為9~13mm,也可根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)調(diào)整,以保證喂入條子既不發(fā)生重疊又不過于分散為原則。
總結(jié):
作為自動(dòng)化行業(yè)的領(lǐng)先者,美國邦納將利用幾十年產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),結(jié)合邦納傳統(tǒng)的優(yōu)勢產(chǎn)品:光電傳感器系列、工業(yè)智能指示燈系列等等,與邦納PLC控制器及HMI人機(jī)界面相集成,配合這些檢測、信號(hào)傳輸?shù)犬a(chǎn)品,為用戶提供簡易完整、強(qiáng)大穩(wěn)定、可靠安全、靈活開放的解決方案,廣泛應(yīng)用在水處理、冶金、石油天然氣、煤礦,水泥、印包、鋼鐵、電子、汽車、地鐵、紡機(jī)等要求苛刻的現(xiàn)場環(huán)境中,為廣大機(jī)器制造商和最終用戶提供完整、簡易,開放,集成和靈活的自動(dòng)化解決方案。
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