一 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

1.1 行業(yè)分析

倍捻機(jī)主要應(yīng)用于紡織行業(yè)，加捻后的紗線(xiàn)能夠提高原紗的性能，便于在紡織上的應(yīng)用。目前大多數(shù)中小型機(jī)械廠(chǎng)均參照國(guó)外的機(jī)械構(gòu)造進(jìn)行改裝來(lái)實(shí)現(xiàn)，早期時(shí)候控制一般是由一個(gè)主電動(dòng)機(jī)來(lái)帶動(dòng)的，通過(guò)齒輪箱傳輸動(dòng)力來(lái)做錠子的旋轉(zhuǎn)、卷繞輥轉(zhuǎn)動(dòng)、橫向行動(dòng)的移紗桿重復(fù)運(yùn)動(dòng)這三個(gè)部分的動(dòng)作。每一個(gè)傳輸動(dòng)力的零件依靠4個(gè)齒輪箱來(lái)傳輸動(dòng)力，橫向移動(dòng)移紗依靠成形的凸輪來(lái)工作。如圖1-1

圖1-1 齒輪箱

1.2 方案背景

傳統(tǒng)的倍捻機(jī)齒輪箱有工作難度大、工作的時(shí)候噪聲非常大、漏油現(xiàn)象，尤其是變換生產(chǎn)品種的時(shí)候要花的時(shí)間長(zhǎng)和步驟復(fù)雜等缺點(diǎn)。當(dāng)紗線(xiàn)品種不同時(shí)，齒輪箱的齒輪尺寸以及定型凸輪的結(jié)構(gòu)，所以齒輪箱的靈活性不夠強(qiáng)；而且由于這樣的機(jī)械架構(gòu)導(dǎo)致了倍捻速度不能夠太快，嚴(yán)重影響了工作效率；最后是其價(jià)格也相對(duì)較高。而采用我們永宏P(guān)LC作為控制核心，在成本和工作效率能夠大大提高，而且針對(duì)不同的工藝的要求能夠簡(jiǎn)單的進(jìn)行修改。

1.3 客戶(hù)需求

倍捻機(jī)在做生產(chǎn)的時(shí)候，有兩個(gè)重要的質(zhì)量要求：對(duì)紗線(xiàn)進(jìn)行卷繞時(shí)，紗線(xiàn)成型的紋理是不能夠重疊的；其次，紗線(xiàn)成筒后，兩邊不能夠出現(xiàn)掉線(xiàn)的問(wèn)題。在這個(gè)的基礎(chǔ)上，還要求整個(gè)機(jī)器的啟動(dòng)配合，主要包括錠速電機(jī)、卷繞電機(jī)以及移紗桿橫動(dòng)速度的同步。

1.4 解決方案

1.4.1 防重疊設(shè)計(jì)

紗線(xiàn)出現(xiàn)重疊現(xiàn)象主要是由于卷繞與橫動(dòng)速度配合問(wèn)題導(dǎo)致，因此在程序中，將橫動(dòng)速度設(shè)置為三個(gè)，并且增設(shè)了軟邊縮進(jìn)。此方法不僅可以讓重疊概率大大降低，而且軟邊縮進(jìn)在一定程度上也能夠打亂有規(guī)律的布線(xiàn)，從而進(jìn)一步減小重疊的可能性。

1.4.2 防掉線(xiàn)設(shè)計(jì)

紗線(xiàn)的掉線(xiàn)問(wèn)題主要原因有三種：機(jī)械振動(dòng)；脈沖輸出錯(cuò)誤；工藝參數(shù)設(shè)置不夠良好。在脈沖輸出錯(cuò)誤方面，采用的是子程序計(jì)算完全后再進(jìn)行使用，并且盡量在滿(mǎn)足運(yùn)行要求的條件下簡(jiǎn)化伺服流程，降低出錯(cuò)的概率。

1.4.3 啟停同步設(shè)計(jì)

兩臺(tái)電機(jī)均采用的是變頻器控制，考慮到機(jī)械慣性等外在因素后，對(duì)錠速變頻器設(shè)置一對(duì)加減速時(shí)間，然后通過(guò)內(nèi)部的一個(gè)函數(shù)計(jì)算，得出卷繞變頻器的一對(duì)加減速時(shí)間，使得兩臺(tái)電機(jī)啟停能夠同步。而橫動(dòng)的同步，則是通過(guò)通訊讀取卷繞變頻器的時(shí)候頻率通過(guò)一些計(jì)算，轉(zhuǎn)換為伺服橫動(dòng)的速度，然后使用伺服命令動(dòng)態(tài)修改速度的功能，以實(shí)現(xiàn)伺服橫動(dòng)的同步要求。

1.5 實(shí)施結(jié)果

采用FBs-PLC作為控制核心，配合變頻器、伺服電機(jī)、觸摸屏實(shí)現(xiàn)倍捻機(jī)的功能，不僅在工藝設(shè)置的可調(diào)節(jié)性占有優(yōu)勢(shì)，而且整個(gè)機(jī)器的啟停階段也可以做到良好的配合，以確保捻度的保持性。由于機(jī)械的構(gòu)造干擾比較大，將屏蔽及接地設(shè)計(jì)好，對(duì)于機(jī)械的良好運(yùn)行也比較有保證。

二 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 硬件配置

設(shè)備的控核心為永宏FBs-14MC主機(jī)，F(xiàn)Bs-CB5通訊擴(kuò)展板1塊，以及11KW及7.5KW變頻器各一臺(tái)，伺服電機(jī)一臺(tái)。該主機(jī)配有8點(diǎn)輸入和6點(diǎn)輸出，自帶一個(gè)RS232通訊口，通過(guò)加FBs-CB5通訊模板實(shí)現(xiàn)PLC與雙臺(tái)變頻器的通訊。配永宏HU070S-00觸摸屏一臺(tái)，該人機(jī)采用65536色真彩TFT液晶，具有800×480的分辨率，主機(jī)自帶兩個(gè)通訊口。

圖2-1 硬件配置圖

2.2 控制工藝流程設(shè)計(jì)

步驟一：機(jī)器上電后伺服自動(dòng)復(fù)位尋找中心位置，進(jìn)入機(jī)械運(yùn)行的準(zhǔn)備狀態(tài)。

步驟二：使用觸摸屏與PLC做通訊，并直接在觸摸屏上對(duì)工程參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要是機(jī)械方面的參數(shù)；其次是根據(jù)工藝要求對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

步驟三：參數(shù)設(shè)置完全后，便可進(jìn)行啟動(dòng)。三個(gè)部分動(dòng)作同步運(yùn)行起來(lái)，伺服橫動(dòng)根據(jù)成型長(zhǎng)度做往返運(yùn)行，分別根據(jù)停擺速度、上擺速度、軟邊速度運(yùn)行一定的次數(shù)組成一個(gè)大的循環(huán)。

步驟四：當(dāng)按下停止按鈕，三個(gè)部分同步停止。此時(shí)，伺服停止位置是不確定的，當(dāng)再次啟動(dòng)時(shí)，程序能夠?qū)崿F(xiàn)銜接上次停止的狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。

以下是控制工藝流程圖。

圖2-2 控制工藝流程圖2.3 軟件設(shè)計(jì)

2.3.1 變頻通訊的配置

永宏P(guān)LC與變頻器做RS485通訊，分別對(duì)通訊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并將卷繞變頻器設(shè)為2號(hào)站，錠速變頻器設(shè)為3號(hào)站，通訊參數(shù)設(shè)置表格如圖2-3.

圖2-3 變頻通訊參數(shù)設(shè)定

然后是在PLC上編寫(xiě)通訊程序，如圖2-4

圖2-4 變頻通訊程序

三 設(shè)備調(diào)試

該設(shè)備的技術(shù)難點(diǎn)在于如何防止重疊的出現(xiàn)，出現(xiàn)重疊的話(huà)，在線(xiàn)筒運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)明顯的線(xiàn)痕，通過(guò)調(diào)節(jié)軟邊參數(shù)及對(duì)應(yīng)的伺服橫動(dòng)速度與卷繞之間的比值，就可以得到想要的結(jié)果。

四 總結(jié)

4.1 實(shí)施效果

圖4-1 整體設(shè)備圖

4.2 應(yīng)用體會(huì)

永宏FBs系列主機(jī)性能卓越、可靠穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)在此案例中得到深刻的體會(huì)。FBs系列PLC以永宏自行研發(fā)的SOC為核心，整合中央處理器(CPU)、硬件邏輯處理器(HLS)、高速通訊口、高速計(jì)數(shù)器/高速計(jì)時(shí)器，NC定位等為一體，速度更快，穩(wěn)定性更強(qiáng)。WinProladder編程軟件，通過(guò)表格的形式配置通訊、高速計(jì)數(shù)、脈沖輸出等功能，操作更方便、快捷。

在使用NC定位程序時(shí)，應(yīng)該將干擾等外界因素排除，不然可能影響到精確的定位，其次永宏P(guān)LC在做485通訊時(shí)，不管從通訊延時(shí)等方面都是比較好的。

五 參考文獻(xiàn)

[1]范堤商貿(mào)（上海）有限公司.永宏可編程控制器使用手冊(cè)I【硬件篇&指令篇】.2010

[2]范堤商貿(mào)（上海）有限公司.永宏可編程控制器使用手冊(cè)II【進(jìn)階應(yīng)用篇】.2010