山東日發(fā)紡織機(jī)械有限公司 彭國(guó)印 石懷海/文

梳理機(jī)控制系統(tǒng)的研究

山東日發(fā)紡織機(jī)械有限公司 彭國(guó)印 石懷海/文

梳理機(jī)是非織造干法成網(wǎng)的主要設(shè)備。梳理機(jī)使用PLC采用PID控制和工控機(jī)+組態(tài)的電氣控制，對(duì)梳理機(jī)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行完整的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，同時(shí)保證無紡生產(chǎn)線的工作連續(xù)和穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)以西門子S7-1200系列為準(zhǔn)，配合傳感速度金屬檢測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)調(diào)節(jié)勻整控制、堵花飛花吸附檢測(cè)和變頻調(diào)節(jié)等電氣監(jiān)測(cè)控制技術(shù)，完成對(duì)設(shè)備的精確控制，提高出網(wǎng)的速度與質(zhì)量。

梳理機(jī) 電氣控制 PLC

1 引 言

高速梳理機(jī)是整個(gè)非織造生產(chǎn)線的重要設(shè)備，它將經(jīng)過開清工序的纖維加工成薄的棉網(wǎng)，而棉網(wǎng)的均勻度會(huì)影響到成網(wǎng)的質(zhì)量。在梳理機(jī)進(jìn)行梳理加工的過程中，將纏繞、卷曲的多纖維梳理成單纖維網(wǎng)，目的使纖維能夠伸平。梳理機(jī)的控制難點(diǎn)為系統(tǒng)多軸同步控制，同時(shí)還需要聯(lián)合后工序的鋪網(wǎng)機(jī)速度進(jìn)行工作，下面就梳理機(jī)的電氣控制方面進(jìn)行介紹。

2 系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)介

2.1 自調(diào)勻整系統(tǒng)

纖維進(jìn)入梳理機(jī)之前，首先進(jìn)行自調(diào)勻整處理，保證進(jìn)入梳理機(jī)的纖維能夠厚度均勻，自調(diào)勻整主要由電氣控制來調(diào)節(jié)，首先將設(shè)備調(diào)整到零位，使稱重時(shí)具有標(biāo)準(zhǔn)的參考，保證裝置能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)原料流量，CPU實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)皮帶稱重，根據(jù)重量輸出模擬量對(duì)皮帶喂入速度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

2.2 各工作輥同步調(diào)節(jié)

梳理機(jī)的難點(diǎn)在于合理的調(diào)節(jié)工作輥和錫林之間的相對(duì)速度，主要通過伺服與同步帶來調(diào)節(jié)速比，避免因?yàn)樽饔昧^大，對(duì)纖維造成損害。在現(xiàn)場(chǎng)正常工作中，首先通過PROFINET通訊對(duì)梳理機(jī)的傳感信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，然后再對(duì)梳理運(yùn)行的工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，根據(jù)工藝要求改變?cè)O(shè)備的速度比，驅(qū)動(dòng)電機(jī)均采用西門子FK系列，減速機(jī)采用國(guó)外進(jìn)口的弗蘭德KA系列，減小電機(jī)的沖擊電流，消除電網(wǎng)波動(dòng)及機(jī)械沖擊，可確保電氣配合過程中能夠更好的銜接，提高設(shè)備的生產(chǎn)效率及可靠穩(wěn)定性。

主機(jī)顯示界面，可監(jiān)控梳理各輥之間和前后機(jī)臺(tái)間的牽伸倍數(shù)，運(yùn)行狀態(tài)下的電機(jī)負(fù)載及頻率，顯示運(yùn)轉(zhuǎn)的各輥實(shí)時(shí)速度，運(yùn)行故障異常報(bào)警等，為梳理機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)和成網(wǎng)質(zhì)量提供有力保證。

2.3 順序啟動(dòng)停車功能

高速梳理機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如下圖1所示，驅(qū)動(dòng)電機(jī)為14臺(tái)，上位機(jī)通過IO量控制，按照以下順序依次啟動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，吸邊風(fēng)機(jī)、主錫林、胸錫林、壓棉輥、上下輸出輥、剝毛羅拉、上下壓棉羅拉、上下雜亂輥、上下道夫、工作羅拉、喂入輥。停車的時(shí)候按照反順序進(jìn)行自停車。

順序啟動(dòng)，所有啟動(dòng)電機(jī)需按照設(shè)定的斜率同時(shí)提升速度，而且要同時(shí)達(dá)到最高速度，接收同一指令控制，以保證成網(wǎng)不會(huì)出現(xiàn)擠棉和斷網(wǎng)，順序停車也是如此。

在滿足順序啟動(dòng)和停車的同時(shí)，還可以根據(jù)客戶要求，對(duì)各個(gè)輥單獨(dú)進(jìn)行手動(dòng)控制，在斷網(wǎng)或清理維護(hù)時(shí)，為調(diào)試人員提供方便。

2.4 伺服控制介紹

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于速度及角度的要求精度越來越高，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用也是越來越廣泛，其控制的精確與功能的多樣性及產(chǎn)品的可靠性日益完善，正逐步取代使用普通電機(jī)的控制方式。因?yàn)橹麇a林的管型比較大，正常的啟動(dòng)和停止都需要大概50s左右的時(shí)間，為保證其他工作輥能夠完成和主錫林的動(dòng)作配合，本系統(tǒng)采用西門子FK系列伺服控制系統(tǒng)低頻特性，保證啟停時(shí)纖網(wǎng)的質(zhì)量。

伺服驅(qū)動(dòng)器選用西門子S120系列，S120伺服驅(qū)動(dòng)與1FK7伺服電機(jī)之間的通訊采用Driver-Cliq協(xié)議，Driver-Cliq協(xié)議是用于S120系列驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部組件之間通訊專用的協(xié)議，應(yīng)用該協(xié)議，可以確保不同類型的S120能夠自由組合，它還使用了POE技術(shù)，提供直流供電技術(shù)，確保現(xiàn)有結(jié)構(gòu)化布線安全的同時(shí)保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)作，最大限度地降低成本。下圖2為伺服控制圖。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PLC系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域中能夠廣泛應(yīng)用，主要因?yàn)槠涔收宵c(diǎn)少，抗外界干擾能力強(qiáng)，而且功能強(qiáng)大。本梳理機(jī)電控系統(tǒng)使用PLC加伺服控制，PLC采用西門子S7-1200系列，通訊協(xié)議采用PROFINET通訊技術(shù)，PROFINET是一種高速低成本的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊，借用以太網(wǎng)，可以同時(shí)傳輸TCP或IT數(shù)據(jù)，對(duì)梳理機(jī)工藝中的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并自動(dòng)下發(fā)控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

主錫林控制方式屬于變頻控制，變頻器選用西門子G120C變頻器，PLC與變頻器之間的通訊為PROFINET協(xié)議，控制系統(tǒng)采用動(dòng)力箱與信號(hào)采集分開設(shè)計(jì)；信號(hào)采集AE箱體就地安裝，避免模擬量信號(hào)因?yàn)殚L(zhǎng)距離輸送受到干擾；動(dòng)力箱體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)整體機(jī)柜安放進(jìn)行排布，預(yù)留獨(dú)立的整體供電快速接頭。梳理電氣控制總線圖如圖3所示。

系統(tǒng)具有點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)運(yùn)行兩種模式；系統(tǒng)本地具有急?？刂萍肮收蠌?fù)位控制功能。各電機(jī)及各執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳感器件狀態(tài)均有檢測(cè)及實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示等功能。系統(tǒng)主錫林有獨(dú)立的測(cè)速裝置，確保系統(tǒng)在主錫林工作在正常轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)才可以開機(jī)運(yùn)行。

4 軟件設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)采用STEP7 V10.5+SP2編程軟件，WINCC V7.0+SP3組態(tài)軟件，S7-SCL V5.3+SP6高級(jí)語言編程軟件，將不同的控制功能用不同的子程序功能塊來實(shí)現(xiàn)，由主程序OBI進(jìn)行調(diào)用。下圖4為梳理上位機(jī)控制檢測(cè)界面。

5 結(jié) 語

本控制系統(tǒng)采用西門子S7-1200，配合PROFINET通訊協(xié)議，加上整套的伺服控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)梳理設(shè)備高效精確的控制，滿足對(duì)梳理機(jī)實(shí)時(shí)控制的要求，大大提高了生產(chǎn)自動(dòng)化控制能力。