1 引言 在無紡布設備工藝流程中，完成纖維的混合及開松后，即可將其送入喂棉系統。喂棉系統的選用應與纖維類型以及成網機形式相適應，通常槽式喂棉機用于長度小于60mm的細旦纖維，更長的纖維或是粗旦纖維則應采用帶振動槽的喂棉箱—氣壓型振動棉箱。本項目重點介紹的氣壓型振動棉箱現已通過研發并投入正常生產中。 2 氣壓型振動棉箱簡介及控制要求 2.1 振動棉箱 氣壓型振動棉箱是介于開清系統和梳理系統之間的重要工藝設備，如圖1 所示。原料從上輸送管道進入喂棉箱內，通過控制箱內上、下箱氣流壓力，以保證形成連續、均衡的喂給量；同時通過振動板的振動，使喂棉箱形成均勻一致的筵棉從喂棉箱下部輸出，喂入下道成網機。就成網機而言，由喂棉系統均衡、穩定地輸出筵棉對纖網的質量（單位面積重量以及長、短片段不勻率等）至關重要。 [align=center][img=397,458]http://www.ca800.com/uploadfile/maga/plc2008-7/tt-1.jpg[/img] 圖1 氣壓型振動喂棉箱[/align] 2.2 設計要求 要求建立完善的自動控制系統，利用先進的自動化技術和工藝參數對喂棉箱進行實時監測和自動調節，使設備和工藝生產保持在最優的運行狀態，提高設備的運行效率，主要包括以下幾點： （1） pid和連續喂棉自動控制系統，通過設定適當工藝參數如：上、下箱壓力，上、下限壓力報警和pid比例系數p和積分系數i，使喂給速度得到連續保證，從而使上、下箱壓力保持恒定。 （2） 高速計數，利用plc特殊高速計數點實時監測打手輥轉速的快慢，以便在出現原料堵塞之前及時做出合適的處理。 （3） 實時監測眾多工藝參數設備運行狀態，如儲棉箱料位監測，以便保證喂棉箱內壓力的穩定；實時監測上、下箱壓力，以便在掛花或開清供棉不足時及時處理，保證生產的連續性和穩定性。 （4） 建立集中控制系統，通過計算機發出集中啟動和集中停止命令，快速、準確地完成生產設備的自動啟動或停車，并對所有設備進行有效的聯鎖保護。 （5） mpi通訊的設定和實現，只是通過通訊設定即可解決通訊問題，簡潔、迅速。 3 技術方案和實現方法 根據控制要求和實際所需控制點數選用西門子s7-200cn系列plc。cpu224主單元加em223 擴展i/o單元，人機界面選用西門子tp170b觸摸屏，實現較高的配置性價比。除預留兩個點作為備用外，設計上其他plc點都有充分利用，tp170b是單色5.7’屏，既能節約成本又能圖文并茂直觀顯示出所需工作畫面的內容。具體控制原理詳如圖2所示。在工程實際中，應用最為廣泛的調節器控制規律pid控制或pid調節，對于常見的的弱耦合單回路低階反饋系統是最有效的控制算法。喂棉箱上箱、下箱壓力設定值由工藝確定，根據不同原料和產量要求設定上下箱壓力值，選用pi算法。在實際調試中，通過人機界面先大致設定一個經驗值k1，k2，然后根據調節效果修改參數值；同時喂給速度值通過pi調節可實現連續喂棉，界面中通過棒圖形象地表示連續喂棉的波動情況，如圖3所示。 [align=center][img=397,248]http://www.ca800.com/uploadfile/maga/plc2008-7/tt-2.jpg[/img] 圖2 系統控制原理框圖 [img=567,408]http://www.ca800.com/uploadfile/maga/plc2008-7/tt-3.jpg[/img] 圖3 連續喂棉棒圖[/align] 3.1 打手輥轉速實時監測 利用plc特殊高速計數點實時監測打手輥轉速的快慢，以便在出現原料堵塞之前及時做出合適的處理。利用s7-200 cpu224專用高速計數點，6個獨立的高速計數器（100khz），hsc0-hsc5只有定義了計數器和計數器模式才能對計數器動態參數進行編程，每個高速計數器都有一個控制字節，本程序里是以smb37為例，對smb37.7-smb37.0d7-d0為11001000轉化為十六進制就是16#c8，用的是hsc0，mode0，對應高速計數點是i0.0。機身上安裝有計數裝置，一圈發出一個脈沖，一秒鐘內脈沖次數賦給vd5000，同時將hsc0復位一次，vd5000乘以60后把計數單位轉換為rpm/min（見附表）。 程序清單： main network 10 ld sm0.5 eu lps movd hc0, vd5000 aeno ＊d +60, vd5000 lpp hsc 0 subrutine network 1 ld sm0.0 //允許計數器； movb 16#c8, smb37 //更新當前值，不更新預置值，設定計數方向為增； //設定啟動和復位都為高電平有效； //設定為1×模式； hdef 0, 0 movd +0, smd38 //清除hsc0當前值； hsc 0 //編程hsc0； 3.2 建立集中控制和實時工藝參數監測 操作臺上有點動、自動、聯動選擇開關，程序中點動狀態下可以單個電機開停；自動狀態下開單機；聯動狀態則是集中啟動和集中停止該系統，同時發出相關聯鎖起、停信號和聯鎖報警和急停信號，給前后道連接設備。集中啟動按工藝要求，先啟動風機，然后是各單機打手，最后才是各單機的喂給；集中停止時順序恰恰相反。 通訊方案的設定：pc與plc s7-200之間遵循pc/ppi協議，人機界面與plc之間用mpi通訊。 [align=center][img=510,357]http://www.ca800.com/uploadfile/maga/plc2008-7/tt-4.jpg[/img] 圖4 工藝參數畫面[/align] 在tp170b界面上，有手動畫面、自動畫面、報警畫面、密碼管理畫面和參數設置畫面，特別是在自動畫面中有一頁畫面是正常工作時的顯示畫面，如下圖4所示，實時顯示了： （1） 各個輥子的工作狀態（0或1）、旋轉方向和轉速（hz或rpm或m/min）； （2） 光電開關控制料位，光電擋光變暗，露出變亮； （3） 上箱和下箱的實時壓力值，單位pa。 這樣用戶在正常開車過程中只看這一個畫面就可實時監測設備運行情況，若有報警，界面會自動彈出報警畫面和報警信息，以方便用戶及時檢修；同時警鈴響起，鈴聲根據報警停車類和報警不停車類，程序里分別編成不同鈴聲，以方便現場操作人員辨識故障及解決問題。 4 結束語 s7-200 cn系列經濟性小型高性能 plc結構緊湊，具有極高的性價比。通過強大的結構化編程語言，工程優越性強大。本系統運行穩定可靠。項目的其它工藝段例如開包機，粗、精開松機，大倉混棉機，儲棉箱，喂棉箱和部分針刺機，成卷機等控制系統都在使用s7-200cn。在以后的應用中，計劃還要更廣泛、更深入的使用s7-200cn，以更好性價比的贏得用戶。