摘 要： 本文介紹新型高速並條機的工藝自動化設計原理。項目由DELTA人機界面、ES系列可編程序控制器、A系列伺服系統(tǒng)和E系列變頻器構成的一套經濟成熟的控制系統(tǒng)。項目已經紡機廠并條機成功應用。
關鍵字： 并條機 系統(tǒng)集成 HMI PLC 變頻器
1 引言
棉紡工程中的并條過程是現(xiàn)代紡紗技術提升紡紗質量的關鍵工藝。并條工藝輸入的原料是來自前端梳棉工藝段的具有紗條初級形態(tài)的“生條”，并條工藝成品是經過并和、牽引、混合、成條四項工藝處理過的“熟條”。“熟條”通常經過盤條后由送交后端粗紗機。機電一體化并條機的關鍵技術是解決并條速度與并條質量的矛盾，又好又快的加工“生條”。
本項目研發(fā)的自動化高速並條機主要應用于76mm以下精梳、普梳棉、化纖和混紡工藝的併合牽伸，以提高棉條長片段均勻度及纖維的伸直平行，使不同品質的纖維在棉條中的混合更均勻。一般用于精梳機后一道工序，具有較好的熟條質量，尤其是表現(xiàn)在降低重量不勻率，改善條干CV（混合均勻度）值等方面均有明顯效果，其質量指標達到或者優(yōu)于相關國標要求，對后續(xù)粗紗機、細紗機與自動絡筒機的成紗品質帶來很大幫助。
2 工藝原理
并條工藝簡要概括為并和、牽引、混合、成條4項功能。由于梳棉機生產的生條不勻率很大,纖維排列紊亂,直接紡成細紗質量很差,通過上述步驟有效改善條干均勻度即纖維狀態(tài)。
并合。將6-8根棉條并合喂入并條機制成一根棉條
牽伸。將棉條拉長拉細到原來程度同時改變纖維狀態(tài),可以有效地控制熟條定量
混合。用反復混合的方法進一步實現(xiàn)單纖維的混合,保證棉條的成分均勻,穩(wěn)定成紗質量
成條。將制成棉條利用圈條盤有規(guī)則地放在棉條桶內,便于搬運,供下道工序使用
3 項目設計
3.1 設計概述
目前國產新型高速並條機設計速度一般在600-800m／min或以上，實開車速度多在360-420m／min,國產新型高速並條機目前大多為雙眼出條，少數(shù)采用單眼結構但是多用于配置瑞士烏斯特自調勻整系統(tǒng)的機型。 新型高速并條機做了較大電氣的變化，取消了原來一些機械結構，使用大量的電氣控制，使機器性能大幅提高，新型高速并條機外觀如圖1所示。
3.2 設計項目
雙眼輸出；適紡纖維22－76mm；最高機械速度800m／min；采用開環(huán)控制的自調勻整系統(tǒng)，實現(xiàn)短片段的自調勻整，可改善棉條的不勻率和條干CV％值，加工出優(yōu)質紗條；大量采用同步帶傳動，實現(xiàn)“無間隙”傳動，噪聲低，穩(wěn)定牽伸，降低出條不勻；左右眼除自動換筒外其余均單獨傳動，可消除對牽伸傳動的干擾；三上三下附導向皮輥壓力棒雙區(qū)曲線牽伸，上清潔采用回轉絨布帶或浮動金屬棒、下清潔采用往復擺動式丁腈刮圈清潔裝置；加壓有氣動加壓和彈簧加壓兩種方式由用戶選用，氣體加壓壓力可調節(jié)；運用了可編程序控制器（PLC）、觸摸屏顯示、變頻調速等技術，預留中央網(wǎng)絡接口，可實現(xiàn)故障遠程診斷；主電機變頻調速，可實現(xiàn)平穩(wěn)啟動，加減速時間可調，自選最佳起動狀態(tài)；液晶觸摸屏顯示實現(xiàn)人機對話，有中英文兩種方式任選；加壓搖架起落由氣缸完成，按鈕操作，圈條、前區(qū)、后區(qū)和導條四大張力牽伸均可實現(xiàn)多級調節(jié)，且無鍵連接，提高了適紡性能；吸風、上、下各由單獨氣管與吸棉箱聯(lián)接，棉箱內自動撥落棉，保持吸風均勻，不會因落棉積聚過厚而影響吸風效果；具備自動剝棉、自動釋壓、自動換筒、自動潤滑等功能 ，免去工藝變換輪，維護操作簡單方便；自動換筒設有積極式斷條機構，功能可靠；關鍵零件加工工藝先進，采用高精度是高質量熟條的保證；產品外型新穎美觀。
圖1 新型高速并條機
4基于臺達機電一體化技術的高速并條機
新型高速并條機采用全系列臺達機電一體化技術實現(xiàn)單一自動化平臺工藝控制過程。控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。項目由DVP60ES00R2型PLC負責控制全機的運行,同時配備DOPA57GSTD或者DOPAS57BSTD型號觸摸屏,PLC與觸摸屏之間采用RS232方式通訊,運用中文與圖形符號顯示產量.條速.轉速.定長.班次等參數(shù),并對出現(xiàn)的故障進行實時顯示,使控制更加人性化,即利于全機的操作,也方便了管理，而PLC與伺服驅動器以及E系列變頻器之間通過MODBUSRS485方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和通訊控制。
本機主傳動即一羅拉采用臺達VFD055E43A型變頻器驅動變頻電機,通過臺達ES3-06CG6941型光學編碼器將轉速信號送到后級臺達ASDA1521MA型伺服驅動裝置,由伺服電機驅動二三羅拉運行,其中伺服接受編碼器脈沖信號由PLC依據(jù)標準定量與檢測定量的差值運算結果后通過MODBUS總線方式發(fā)出指令改變伺服電子齒輪比,從而達到動態(tài)改變牽伸比的目的,直到檢測定量符合國標工藝要求。
項目實現(xiàn)以前的機型基于單板機控制，數(shù)碼管顯示，系統(tǒng)操作界面麻煩，電控系統(tǒng)的穩(wěn)定性導致經常更換電路板。現(xiàn)在把臺達的人機界面,ES系列可編程控制器,變頻器與伺服驅動器,編碼器等應用在並條機控制上大幅度提高了機器的可靠性, 因為不再需要先前的輕重牙齒輪機械裝置，只需動態(tài)改變伺服電子齒輪比即可實現(xiàn)總牽伸倍數(shù)的改變，從而使得機器系統(tǒng)簡潔可靠，操作維護簡便,在變更生條種類時牽伸倍數(shù)由機器自適應調整,體現(xiàn)了在OEM設備上臺達產品整合的優(yōu)勢, 貯存和顯示內容廣泛，自調勻整，張力控制，輕松實現(xiàn)班產/總產量自動統(tǒng)計，數(shù)據(jù)掉電保存等系統(tǒng)功能。
圖2控制系統(tǒng)框圖
5 結束語
該紡機廠該機型自從2007年5月份在江蘇江陰宇華化纖有限公司試用成功以來，由于產品良好的性價比在國內諸如福建金源紡織/四川天嬌紡織/荊門紡織等多家紡織企業(yè)進行大量的推廣應用，截至如今已有120多臺套機器投入商用，產品受到紗廠歡迎，市場反映良好，為紡機廠帶來了顯著的經濟效益。
