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永宏P(guān)LC在紡織廠清花線的應(yīng)用

2012/10/20 13:40:18 人評論 次瀏覽 分類:永宏應(yīng)用案例

引言
       紡織行業(yè)清花設(shè)備是集機(jī)、電、氣等高新技術(shù)于一體的紡織機(jī)械設(shè)備。作為各種紡織工藝流程的前紡設(shè)備,在提高紡織產(chǎn)品檔次與質(zhì)量中起著重要作用。紡織行業(yè)是 傳統(tǒng)老行業(yè),紡織廠老設(shè)備居多,傳統(tǒng)設(shè)備均采用繼電器控制系統(tǒng),長期以來電氣故障率高的問題一直沒有解決。目前,在國際上已普遍采用PLC及變頻控制技術(shù) 取代繼電器控制技術(shù).傳統(tǒng)的清花工序(非自動化程度高的新設(shè)備)的電氣控制在紡織企業(yè)中是比較復(fù)雜的,而且電氣故障也是較多的。對清花工序進(jìn)行電氣改造, 引入PLC及變頻自動控制系統(tǒng)意義很大。采用國產(chǎn)永宏(FATEK)PLC及變頻控制系統(tǒng)改造清花生產(chǎn)線以后具有高產(chǎn)量、高除雜效率、高自動化等特點(diǎn),在 生產(chǎn)使用中體現(xiàn)了其設(shè)計合理,工藝性能好,機(jī)電一體化水平高。經(jīng)不懈地改進(jìn)、完善和提高開棉設(shè)備的設(shè)計和制造水平,縮短了我國開棉設(shè)備與國際先進(jìn)水平的差 距。
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    圖1 清花生產(chǎn)線工藝示意圖
(1)開松工序:把原料包中壓緊的纖維塊松解成較小的纖維束,同時避免纖維的損傷和雜質(zhì)的碎裂。
(2)除雜工序:清除原料中大部分的雜質(zhì)和疵點(diǎn)以及部分短絨,同時避免可紡纖維的損耗。
(3)混和工序:使不同成分、不同等級的原料充分混和,保證成紗質(zhì)量的均勻一致。
(4)成卷工序:均勻喂給,制成一定重量和長度的纖維卷,以滿足下道工序的需要。
        開清棉機(jī)械按其功能劃分有:開棉機(jī)械如自動抓棉機(jī)、棉箱給棉機(jī)等,其主要作用是開棉和給棉,無明顯的除雜作用;混棉機(jī)械如多倉混棉機(jī)、混棉簾等,其主要作 用是完成原棉的混和;開清棉機(jī)械如雙輥軸流開棉機(jī)、豪豬式開棉機(jī)、單打手成卷機(jī)、鋸齒輥筒清棉機(jī)等,其主要作用是開松原棉和清除雜質(zhì)。一臺好的開清棉應(yīng)具 有工藝流程短,適紡性強(qiáng),工作效能高等特點(diǎn)。整套設(shè)備由幾臺不同功能的單機(jī)組成開清棉聯(lián)合機(jī),最基本的設(shè)備配置為:圓盤式抓棉機(jī)(2臺)→除金屬裝置→六 輥筒開棉機(jī)(附A045型凝棉器)→多倉混棉機(jī)→豪豬式開棉機(jī)(附A045型凝棉器)→豪豬式開棉機(jī)(附AO45型凝棉器)→二路電氣配棉器→雙棉箱給棉 機(jī)(附AO45型凝器)(2臺)→單打手成卷機(jī)(2臺)。
 
2 清花工藝與PLC技術(shù)
2.1 清花生產(chǎn)線工藝流程介紹
開清工序,是紡紗工藝流程中的第一道工序,加工對象主要是軋棉廠或化纖制造廠運(yùn)來的原料包。其主要作用是:對原棉進(jìn)行開松、除雜、混和并制成厚度均勻的棉卷或輸出流量均勻的棉流,供梳棉機(jī)使用。其主要任務(wù)如圖1所示。
 
2.2 PLC清花線控制技術(shù)路線
        清花生產(chǎn)線原設(shè)計采用繼電器控制系統(tǒng),故障率極高,維修量很大,運(yùn)行效率較低,同時因?yàn)榍昂蟾鞴┟揠姍C(jī)沒有變頻調(diào)速,不能連續(xù)供棉,嚴(yán)重影響設(shè)備正常運(yùn)行。改造前各個控制設(shè)備分散排列,操作也極為不便,改造前部分繼電器控制的部分電路原理圖如圖2所示。
        PLC成為工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)高可靠性計算機(jī)程序控制系統(tǒng)的代名詞。將繼電器控制系統(tǒng)用PLC代替,故障率顯著降低,可靠性提高,很受歡迎。通過對清花電氣線路和 安全裝置的改造來保證電氣設(shè)備安全;通過電氣方案的改進(jìn)設(shè)計來滿足工藝流程的要求;通過關(guān)鍵點(diǎn)電氣裝置的增設(shè)來保證和提高清棉工段的產(chǎn)品質(zhì)量.該系統(tǒng)利用 程序?qū)崿F(xiàn)模糊算法和控制策略,與位移傳感器、電流變換頻率調(diào)節(jié)裝置及電機(jī)等組成實(shí)時數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng),替代原來的鐵炮撥叉調(diào)速系統(tǒng),對清花成卷機(jī)的給棉 羅拉轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié),使給棉羅拉在單位時間輸出的棉量保持恒定.經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行后表明,提高了系統(tǒng)的精度和動態(tài)特性,降低了棉卷不勻率,控制效果良好.紡 織機(jī)械應(yīng)用了自動化技術(shù)后機(jī)構(gòu)簡化,性能改善,質(zhì)量提高,操作方便,提升了設(shè)備的檔次和水平。電氣控制系統(tǒng)采用PLC、變頻技術(shù),使系統(tǒng)操作和工藝調(diào)整更 加簡單快捷;人機(jī)界面對話、故障自動診斷等功能使系統(tǒng)管理維護(hù)更有效;重物、金屬、火星和異性纖維探測技術(shù)的應(yīng)用,使系統(tǒng)安全有保障;氣壓控制技術(shù)、連續(xù) 喂給技術(shù)和自調(diào)勻整技術(shù)的應(yīng)用,使系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。 
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                圖2 原清花繼電器控制系統(tǒng)部分原理
 
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                   圖3 基于永宏P(guān)LC的清花生產(chǎn)線 
 
       近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,可編程序控制器技術(shù)已廣泛應(yīng)用于自動化控制領(lǐng)域??删幊绦蚩刂破饕云涓呖煽啃院筒僮骱啽愕忍攸c(diǎn),已經(jīng) 形成了一種工業(yè)控制趨勢。傳統(tǒng)的清花工序(非自動化程度高的新設(shè)備)的電氣控制在紡織企業(yè)中是比較復(fù)雜的,而且電氣故障也是較多的。在眾多的PLC當(dāng)中, 如何選型取決于實(shí)際的應(yīng)用需要。清花控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是距離長、規(guī)模大、分布站點(diǎn)多、通訊對象多。國產(chǎn)永宏(FATEK)系列PLC恰恰適應(yīng)于這樣的應(yīng)用需 求,其強(qiáng)大的通訊能力、高速靈活的網(wǎng)絡(luò)體系令眾多的PLC難以與之匹敵,本方案主要采用具有很高性價比的FBS-60MA主機(jī)模塊及FBS-60EAP擴(kuò) 展模塊,F(xiàn)BS-60MA主機(jī)模塊采用36點(diǎn)24VDC數(shù)字輸入(4點(diǎn)可達(dá)10kHz),24點(diǎn)(R/T/S)數(shù)字輸出(“T”機(jī)型具4點(diǎn)10kHz輸 出),一個RS-232或USB通訊端口(最大可擴(kuò)充至3個),F(xiàn)BS-60EAP擴(kuò)展模塊采用36點(diǎn)24VDC數(shù)字輸入,24點(diǎn)(R/T/S)數(shù)字輸 出,內(nèi)建電源供應(yīng)器。其主要特點(diǎn)是:(1)模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計。且模塊小型化、無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、易于實(shí)現(xiàn)分布、易安裝,便于維護(hù)。(2)高電磁兼容性和強(qiáng)抗震 動、沖擊性,使其具有最高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。(3)功能強(qiáng)大。適用于不同的需求,提供各種類型的I/O模塊、功能模塊、通訊模塊;程序運(yùn)算速度快,運(yùn)算指 令豐富,強(qiáng)有力的程序處理能力,具有完善的自診斷功能。(4)通訊能力強(qiáng)。通訊協(xié)議的多樣化,及具有的自定義功能使得各種通訊類型的應(yīng)用成為可能,為應(yīng)用 系統(tǒng)的整合與集成提供了非常好的條件。(5)所有PLC系統(tǒng)的配置,包括通訊的配置,及組態(tài)、編程、調(diào)試,維護(hù),管理均在軟件中,統(tǒng)一的界面、全局的數(shù)據(jù) 管理、方便的操作等為用戶創(chuàng)造了良好的環(huán)境。
        將清花車間總混、豪豬、成卷機(jī)由原來的繼電器分散控制改為由永宏P(guān)LC集中控制,且總混、豪豬給棉電機(jī)均由變頻器控制,雙速運(yùn)行,速度可調(diào);PLC控制工 作穩(wěn)定可靠,故障率低;可根據(jù)需要重新改編程序,靈活方便;全套車只用一只集控柜,體積小,占用空間少,功能多、抗干擾、適用性強(qiáng),更適于老廠改造。總控 制思路如圖3所示。圖3 總控制系統(tǒng)設(shè)計圖 開清棉聯(lián)合機(jī)全流程的各項(xiàng)動作,由PLC程序控制完成。具有結(jié)構(gòu)簡單操作方便,運(yùn)行穩(wěn)定可靠.便于檢查維修、故障少等優(yōu)點(diǎn),對提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、提 高效率。清花流程控制改造主要用PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器及接觸器控制系統(tǒng),用梯形圖軟件代替電路圖,可節(jié)約大量電器元件,減少因元件觸點(diǎn)、線圈的損壞而造 成的壞車及馬達(dá)燒壞。PLC編程控制取代傳統(tǒng)電氣的各單機(jī)分散控制為集中控制,一個PLC柜代替了多個電控箱。尤其是在清花技術(shù)改造中可縞程控制器代替?zhèn)? 統(tǒng)的繼電器及—接觸器控制系統(tǒng),用軟件代替控制電路,大大減少開關(guān)量,使棉卷不勻率穩(wěn)定在l.0以下,下機(jī)正卷率達(dá)98%以上,回花率降低2%~3%,棉 卷縱向喂入生條不勻率6.79cv%,橫向喂入生條不勻率7.62cv%,而且杜絕噎車、減少羅卜絲等。電氣控制中心為清花全流程設(shè)備一個集中電氣控制 站??刂葡到y(tǒng)采用工業(yè)級PLC及人機(jī)界面控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話。顯示器可直觀顯示電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和傳感器位置,并可在顯示器上讀出各機(jī)臺的設(shè)計參數(shù)。采用 變頻器更改工藝參數(shù)十分方便。電氣控制中心提供標(biāo)準(zhǔn)計算機(jī)接口,方便工廠實(shí)現(xiàn)計算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理。具體的PLC主機(jī)及擴(kuò)展部分控制原理圖如圖4圖和5所 示。
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                圖4 永宏P(guān)LC主機(jī)控制部分原理圖
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                圖5 永宏P(guān)LC擴(kuò)展控制部分原理圖

        為了PLC程序設(shè)計及維護(hù)方便,F(xiàn)Bs系列主機(jī)備有程序記憶匣(FBs-PACK)可供我們選擇,F(xiàn)Bs-PLC指令超過300種以上,并采用最人性化, 可讀性最高之多輸入/多輸出指令方式。一個指令即可達(dá)成大部分其他品牌PLC數(shù)個指令才能做到的功能,使程序大為精簡,同時運(yùn)算結(jié)果可直接由指令方塊右側(cè) 之輸出取得。在程序可讀性方面,每個應(yīng)用指令之輸入或輸出端均有功能助憶簡碼說明,操作數(shù)字段則直接標(biāo)明其屬性簡稱并可于其正下方直接顯示其狀態(tài)或內(nèi)容 值,可免除它牌PLC無標(biāo)示需死記之麻煩,程序可讀性最高,效率******。在高階應(yīng)用方面,如網(wǎng)絡(luò)LINK、PID控制、NC定位等,則有專用之便利指令與之 對應(yīng),大幅降低使用障礙。FBs-PLC之視窗版階梯圖程序編輯軟件階梯圖大師WinProladder提供使用者親和性最高之視窗中文操作環(huán)境,及永宏 精心安排之編輯、監(jiān)視、除錯等操作順手,讓使用者在極短時間內(nèi)即可精通整體操作,加上WinProladder強(qiáng)大且齊全之編輯功能輔以按鍵、鼠標(biāo)并用及 在線即時之指令功能查詢與操作指引,將使您之編輯、輸入效率倍增。而直接于階梯圖上顯示之“即時”接點(diǎn)狀態(tài)、緩存器數(shù)據(jù)與多窗口監(jiān)視、比較等功能,讓使用 者在作監(jiān)視控制或除錯時直觀友好。圖6是PLC與變頻器部分程序設(shè)計梯形圖。
 
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                           圖6 部分程序設(shè)計梯形圖 

        結(jié)合有永宏P(guān)LC為主導(dǎo)組成的控制系統(tǒng),我們還引進(jìn)了變頻器對前后供棉系統(tǒng)進(jìn)行了前后供棉電機(jī)變頻改造,系統(tǒng)經(jīng)過改造后,保證了供棉穩(wěn)定連續(xù)控制,大大提 高了棉卷質(zhì)量。同時對圓盤抓棉小車也進(jìn)行了PLC及變頻改造,原打手升降改為變頻控制后,下降幅度隨時可以根據(jù)前道工序所需要棉量調(diào)節(jié)。
 
3 結(jié)束語 
        基于永宏P(guān)LC的清花線改造至今共改造了五套清花全流程,采用集中式控制,永宏可編程控制器實(shí)現(xiàn)自動化控制,積累了豐富經(jīng)驗(yàn),并取得了一 定經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。國產(chǎn)可編程序控制器在國產(chǎn)紡織機(jī)械上的廣泛應(yīng)用,推動了國產(chǎn)紡織機(jī)械的機(jī)電一體化發(fā)展,縮小了與國外紡織機(jī)械的差距。但紡織專業(yè)很 多自動化裝置國內(nèi)發(fā)展緩慢,尤其是在紡織專用的國產(chǎn)可編程序控制器和變頻器方面需加快開發(fā),才能發(fā)揮更大的效果



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