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臺(tái)達(dá)工控套件產(chǎn)品在微拉退火設(shè)備控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
秦皇島市峰竟節(jié)能技術(shù)有限公司
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The Application of Industrial Control Products of DELTA Company for Tiny-Pulling Anneal Device Control System
中達(dá)電通公司上海機(jī)電業(yè)務(wù)處 李 強(qiáng)
Li Jiang
摘 要:微絲在紡織行業(yè)中有廣泛的應(yīng)用,本文針對(duì)微拉退火設(shè)備存在的靈活差等控制問(wèn)題,采用臺(tái)達(dá)工控套件產(chǎn)品對(duì)微拉退火設(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造,系統(tǒng)投運(yùn)效果表明設(shè)計(jì)是成功的。
關(guān)鍵字:微拉機(jī) 退火控制 拉絲機(jī)
Abstract:The tiny silk-thread has been widely used in weave industry. Aimed at the existent control problem of agility being poor and so on in tiny-pullinganneal device control system, it is discussed to be reconstructed for tiny-pullinganneal device control system by applying industrial control products of DELTA ompany. The system running result shows that it is successful in system design.
Key words: Tiny –pulling machine Anneal control Drawbench
[中圖分類(lèi)號(hào)] TP273 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B 文章編號(hào)
1 引言
微絲在紡織行業(yè)中有廣泛的應(yīng)用,微拉屬于拉絲機(jī)行業(yè),它是新興的未來(lái)發(fā)展?jié)撛诳臻g極大的行業(yè)。近年來(lái)隨著人們生活水平的不斷提高,對(duì)于穿衣的要求也逐漸趨于理性。在高檔體恤、襯衣、毛衣、手套、襪子等衣物中都會(huì)用到微絲,以減少電磁輻射和防止靜電對(duì)人體的影響。該行業(yè)在國(guó)外已經(jīng)趨于成熟,但在國(guó)內(nèi)該行業(yè)還處于起步階段,中國(guó)是紡織大國(guó),可以預(yù)期在不遠(yuǎn)的將來(lái)隨著生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)的解決,該產(chǎn)業(yè)將會(huì)迅速發(fā)展。微拉拉出的微絲要能成為成品絲,必須經(jīng)過(guò)退火這一道關(guān)鍵的工序,以去除不銹鋼絲的張力。在為客戶成功地開(kāi)發(fā)出了微拉機(jī)后,緊接著又為客戶成功地開(kāi)發(fā)出了退火裝置,生產(chǎn)實(shí)踐表明,開(kāi)發(fā)出的系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。以下對(duì)開(kāi)發(fā)中的一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題作粗略討論。
2 微拉機(jī)控制相關(guān)技術(shù)
現(xiàn)在以設(shè)備的左右兩邊各20頭的退火一邊為例(另一邊相同),系統(tǒng)框圖如圖1所示。系統(tǒng)中的硬件設(shè)備選型,如可編程控制器,步進(jìn)電機(jī)、接近開(kāi)關(guān)和開(kāi)關(guān)電源等如表1 所示。

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對(duì)微拉機(jī)控制的要求有別于退火控制系統(tǒng),盡管兩個(gè)系統(tǒng)有一定的相似之處,退火系統(tǒng)在控制要求方面更加強(qiáng)調(diào)排線的效果,因?yàn)槌善方z目前主要市場(chǎng)是在國(guó)外,國(guó)外廠家用戶對(duì)于排線的要求非常高,以保證在倒絲時(shí)不會(huì)出現(xiàn)疊絲和繞絲的現(xiàn)象,相比之下微拉機(jī)則更加注重張力的控制,因此兩個(gè)控制系統(tǒng)在控制要求誰(shuí)是有差別的。但它們有相似之處,以往的微拉退火設(shè)備在電氣傳動(dòng)方面要求比較簡(jiǎn)單,設(shè)備的左右兩邊一般各10個(gè)頭,共20個(gè)單元。每邊只有一套電氣設(shè)備(收絲、排線),其它全部是機(jī)械聯(lián)動(dòng),所以導(dǎo)致在生產(chǎn)過(guò)程中,如果有一個(gè)頭斷絲或者出現(xiàn)問(wèn)題,該單元不能單獨(dú)停止工作,要停止工作只能20個(gè)頭或10個(gè)頭都全部停止,以進(jìn)行故障處理,排除故障后再啟動(dòng)機(jī)器運(yùn)行,因此影響生產(chǎn)效率。此外不能同時(shí)將不同規(guī)格的絲進(jìn)行同時(shí)退火,很不靈活,加上機(jī)械的磨損,使得排線參差效果不齊,控制效果極差。在這種情況下,設(shè)備廠家紛紛要求電氣升級(jí),要求做到單頭單控,我們用臺(tái)達(dá)工控套件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出了性價(jià)比極高的系統(tǒng)。

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從圖1可見(jiàn),電氣設(shè)備的控制由PLC執(zhí)行?刂浦杏玫降南嚓P(guān)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)解釋如下:節(jié)距,指排線時(shí)每?jī)筛z之間的距離,單位為絲;步距角,步進(jìn)電機(jī)每接收一個(gè)脈沖所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度,本系統(tǒng)所選KINCO的步進(jìn)電機(jī),步距角為1.8°,選擇4細(xì)分。因此步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈需要800個(gè)脈沖,因?yàn)椴竭M(jìn)通過(guò)絲桿連接排線裝置.絲桿的導(dǎo)程為4mm=400絲,所以1絲對(duì)應(yīng)于兩個(gè)脈沖。
控制工藝及要求可概括如下:(1)退火速度最高達(dá)到15m/s以上,退火絲徑:1.03-6絲;(2)退火的線速度恒定;(3)啟動(dòng)、停車(chē)要平穩(wěn),不能斷絲;(4)排線要均勻,不能中間高兩頭低或中間低兩頭高;(5)斜排量要精確,啟動(dòng)時(shí)排線從右極限開(kāi)始向左極限運(yùn)行,當(dāng)運(yùn)行至左極限,排線電機(jī)立即反向向右極限運(yùn)行;(6)自動(dòng)停車(chē)的功能,當(dāng)實(shí)際收線的重量大于或等于在人機(jī)上設(shè)定的重量后,自動(dòng)停車(chē),同時(shí)保證定排線和收線電機(jī)同步減速停止,保證張力的恒定,不能斷絲;(7)能實(shí)時(shí)根據(jù)材料密度,收線速度,運(yùn)行時(shí)間計(jì)算出當(dāng)前收線的重量,在人機(jī)上顯示。
3 技術(shù)工藝說(shuō)明
(1)線速度恒定
退火的速度要求從空芯卷徑到滿卷卷徑的過(guò)程中,線速度保持恒定。這是為了保證退火的均勻,同時(shí)也使排線比較均勻。為了實(shí)現(xiàn)這樣的效果,需要實(shí)時(shí)地計(jì)算卷徑,其方法是通過(guò)每層進(jìn)行疊加的方式進(jìn)行,因此在HMI上需要讓操作者輸入微絲的線徑、空芯卷徑。當(dāng)排線從一邊排到另一邊時(shí),收卷的卷徑增加2倍微絲的線徑。所以在生產(chǎn)過(guò)程中,對(duì)排線電機(jī)從一端到另一端運(yùn)行的次數(shù)要進(jìn)行累計(jì),然后將得到的該參數(shù)乘以2再加上空芯卷徑,就能夠?qū)崟r(shí)地算出當(dāng)前的收卷卷徑。因?yàn)榫速度是在HMI上設(shè)定的,在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中始終保持恒定,因此可知,隨著收卷卷徑由小到大變化,收卷電機(jī)的轉(zhuǎn)速是逐漸下降的。反應(yīng)到變頻器上就是運(yùn)行頻率是逐漸降低的。
(2)排線要求均勻
排線均勻是為了防止出現(xiàn)疊絲的現(xiàn)象。保證排線均勻的主要要求是排線的速度要隨著收卷轉(zhuǎn)速的變化而變化。同時(shí)要求跟隨性能好,即排線的響應(yīng)速度要快,一旦收絲電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化了,排線電機(jī)要立刻就能作出相應(yīng)的反應(yīng)。排線控制與以下因素有關(guān):與收線電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比;與線徑成正比;與節(jié)距成正比。
其計(jì)算數(shù)學(xué)公式可以歸納為
N排線=Kd*F收線*D線徑*τ節(jié)距
上式中:Kd,排線速度系數(shù),在調(diào)試中根據(jù)調(diào)試效果確定;F收線,收線電機(jī)的運(yùn)行頻率; D線徑;絲的直徑,單位為絲;τ節(jié)距,線軸上絲與絲之間的距離,單位為絲。
Kd的調(diào)整方法是將F收線、D線徑和τ節(jié)距都換算成標(biāo)準(zhǔn)單位,因?yàn)槭站的頻率給定是通過(guò)模擬量給定的,在做運(yùn)算時(shí),5000對(duì)應(yīng)50Hz. D線徑換算成長(zhǎng)度,單位為絲;τ節(jié)距換算成標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)度,單位為絲,通過(guò)乘以Kd(0<Kd<=100),除以100得到最佳值。在計(jì)算排線速度的時(shí)候,要考慮PLC允許發(fā)送脈沖的最高頻率,同時(shí)排線是通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制的,要充分考慮步進(jìn)電機(jī)的特性。高速時(shí)容易失步或者堵轉(zhuǎn),輸出轉(zhuǎn)矩小,因此在速度給定時(shí)如果頻率較高,需要通過(guò)程序的方式對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行加減速的處理,即設(shè)定啟動(dòng)頻率,最高運(yùn)行頻率,加減速時(shí)間等參數(shù),使得步進(jìn)電機(jī)從啟動(dòng)頻率到最高頻率加速平滑,減速也作同樣處理,類(lèi)似伺服系統(tǒng)中的平滑指令功能。
(3)排線步進(jìn)最高頻率的計(jì)算
當(dāng)收線速度達(dá)到最大值,線徑最大,節(jié)距最大,當(dāng)線軸為空芯卷徑時(shí)排線速度最高,排線前進(jìn)后退可通過(guò)1絲相應(yīng)于2個(gè)脈沖轉(zhuǎn)換,,因此可以計(jì)算出排線電機(jī)的最高脈沖頻率小于10K, PLC完全滿足控制要求,KINCO步進(jìn)電機(jī)性能為脈沖頻率在2K左右時(shí), 對(duì)速度命令的加減速處理的相當(dāng)平滑, 基本上不會(huì)出現(xiàn)失步現(xiàn)象。系統(tǒng)啟動(dòng)后, 加減速是通過(guò)點(diǎn)動(dòng)按鈕進(jìn)行加減速的, 加減速的過(guò)程比較慢并且比較平緩,所以通過(guò)公式算出來(lái)的N排線本身就是由小到大變化的, 隨著收線電機(jī)頻率的升高而逐漸增大,巧妙地避開(kāi)了步進(jìn)電機(jī)升降速需要平滑的問(wèn)題。因此不需要在程序中對(duì)排線電機(jī)進(jìn)行加減速的處理,使得程序大大簡(jiǎn)化,只要將Kd調(diào)整好,就能保證排線電機(jī)速度嚴(yán)格地按照收線電機(jī)的速度由小到大或由大到小的變化。
(4)斜排量精確
斜排量精確可以保證在放絲時(shí)不會(huì)出現(xiàn)疊絲和斷絲的情況,具體方法是將控制排線電機(jī)的脈沖輸出接到PLC的高速計(jì)數(shù)的端子上,進(jìn)行高速計(jì)數(shù),當(dāng)排線運(yùn)行到一端時(shí),就可計(jì)算出需要發(fā)送的脈沖數(shù),這樣處理后,可以消除斜排量的累計(jì)誤差。因?yàn)槊看闻啪總是先到極限位置后,然后才按照高速計(jì)數(shù)的設(shè)定值再運(yùn)行相應(yīng)的行程,不存在累計(jì)誤差,同時(shí)為了用戶能對(duì)斜排量進(jìn)行手動(dòng)微調(diào),在上述基礎(chǔ)上還加上一個(gè)可調(diào)節(jié)變量,該變量可正可負(fù),對(duì)算出來(lái)的斜排量(以脈沖為單位)加一或減一,以使斜排量更加準(zhǔn)確。
4 系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)運(yùn)行操作是通過(guò)人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)三個(gè)畫(huà)面可完成是一個(gè)單元所有的操作,如圖2、圖3和圖4所示。整個(gè)退火設(shè)備有20個(gè)單元,每個(gè)單元在人機(jī)界面上都有相同的這三個(gè)畫(huà)面。只不過(guò)各元件對(duì)應(yīng)的PLC的站號(hào)不同,其它均相同。通信方式采用COM2以RS-485的方式與PLC連接,一個(gè)人機(jī)可帶10臺(tái)PLC,兩個(gè)人機(jī)共帶20臺(tái)PLC。

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5 結(jié)束語(yǔ)
上述微拉機(jī)控制系統(tǒng)和退火裝置控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)均采用臺(tái)達(dá)工控套件產(chǎn)品,生產(chǎn)實(shí)踐表明,開(kāi)發(fā)出的系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,受到用戶好評(píng),說(shuō)明臺(tái)達(dá)工控產(chǎn)品是經(jīng)得起市場(chǎng)考驗(yàn)的。
參考文獻(xiàn)[略]
作者簡(jiǎn)介
李 強(qiáng)

 

狀 態(tài): 離線

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