PLC控制紡絲機(jī)轉(zhuǎn)速，降低絲餅內(nèi)外層纖偏

摘要：文章詳細(xì)介紹利用PLC和變頻器控制單臺(tái)紡絲機(jī)，降低絲餅內(nèi)外層纖度差異的方法和效果。從原因分析、方案確定、設(shè)備選型、編程實(shí)驗(yàn)和紡絲實(shí)驗(yàn)等方面，論述采用PLC控制，降低纖偏的可行性。

關(guān)鍵詞：PLC；紡絲機(jī)；變頻器；時(shí)間段；纖度偏差

中圖分類號(hào)：S22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-0432（2012）-12-0124-1

采用離心法生產(chǎn)的粘膠長絲，絲餅內(nèi)外層之間存在較大的纖度偏差，提高產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)四紡車間轄區(qū)內(nèi)的30#紡絲機(jī)進(jìn)行了改造實(shí)驗(yàn)，目標(biāo)是達(dá)到纖偏不超1.0%。利用PLC和變頻器，分時(shí)分段控制紡絲機(jī)泵軸電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，紡絲電機(jī)轉(zhuǎn)速以與泵軸速度相匹配的固定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)編碼器監(jiān)測實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)速度，采集到變頻器，與變頻器給定頻率比較，進(jìn)行補(bǔ)償輸出，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)節(jié)。經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)， 絲餅內(nèi)外層絲條纖度偏差由4.0%下降到1.0%以下，確保了染色的均一性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

1 原因分析

纖維的細(xì)度即纖度，是指在公定回潮率下，9000米紗線或纖維所具有重量的克數(shù)，克重越大紗線或纖維越粗，原有紡絲機(jī)紡出的75D絲外、中、內(nèi)纖度偏差較大，纖度偏差在4.0%左右，染色的均一性不好。經(jīng)分析，絲餅內(nèi)外纖度差異主要原因是隨著紡絲時(shí)間增長，泵軸電機(jī)的速度始終不變造成的，為此對(duì)泵軸采取變速控制，隨紡絲時(shí)間的變化轉(zhuǎn)速逐漸降低，使計(jì)量泵的吐膠量隨著落絲時(shí)間的增加而減少，其他三個(gè)電機(jī)以與泵軸轉(zhuǎn)速相匹配的頻率勻速運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 確定方案

針對(duì)上述原因，泵軸采用變頻器控制，變頻器的輸出頻率隨紡絲時(shí)間增加而降低，才能降低內(nèi)外層纖度偏移，故采用PLC控制變頻器。紡絲機(jī)的控制只需啟動(dòng)、急停等按手和運(yùn)轉(zhuǎn)、落絲報(bào)警指示燈，在觸摸屏上設(shè)定和監(jiān)視運(yùn)行數(shù)據(jù)。

3 設(shè)備選型

根據(jù)上述方案，采用S7-200的CPU，帶有2個(gè)通訊口；變頻器選用臺(tái)達(dá)的VFD-B型，一臺(tái)控制泵軸轉(zhuǎn)速，另一臺(tái)控制紡絲轉(zhuǎn)速；旋轉(zhuǎn)式編碼器2臺(tái)，作用是檢測轉(zhuǎn)速；PG速度回授卡2塊，安裝在變頻器內(nèi)部，接受編碼器信號(hào)；觸摸屏，用于顯示運(yùn)轉(zhuǎn)速度和設(shè)定時(shí)間頻率等。所有元件集中安裝在紡絲機(jī)頭的小自控柜里，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)紡絲機(jī)獨(dú)立自動(dòng)控制。

4 編程實(shí)驗(yàn)

自控柜安裝完成后，對(duì)PLC編程顯得尤為重要，根據(jù)以往的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型，纖度變化是不規(guī)則的曲線，把曲線近似看做由若干直線組成，按分段直線進(jìn)行編程。以下詳述編程過程：

4.1 PLC與變頻器通訊

采用模擬量輸入形式給定頻率，經(jīng)試驗(yàn)，給定頻率存在誤差，改為RS485的通訊方式與CPU連接，解決了誤差問題。把2臺(tái)變頻器的地址分別設(shè)為1和2，在PLC中編制通訊程序，變頻參數(shù)設(shè)置成相應(yīng)的通訊參數(shù)，調(diào)試通訊正常，實(shí)時(shí)讀取變頻器的頻率、電流、運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等信息，在觸摸屏上設(shè)定變頻器的頻率。變頻參數(shù)如下：

4.2 泵軸速度控制程序

泵軸轉(zhuǎn)速隨著紡絲時(shí)間的增長而不斷降低，與時(shí)間成非線性關(guān)系，通過不斷地摸索，把紡絲總時(shí)間分成不同的時(shí)間段，每段頻率與時(shí)間成線性關(guān)系，在程序中設(shè)定了五個(gè)時(shí)間點(diǎn)和頻率點(diǎn)，經(jīng)安裝到紡絲機(jī)上試紡，纖度偏差有所降低，但是沒有達(dá)到理想的效果。又修改程序，把時(shí)間點(diǎn)和頻率拐點(diǎn)設(shè)為七個(gè)，紡后進(jìn)行化驗(yàn)，效果明顯好于五個(gè)點(diǎn)。但是泵軸和紡絲的速度有時(shí)出現(xiàn)小的波動(dòng)，又加裝了編碼器，檢測泵軸和紡絲的速度，編碼器信號(hào)送到變頻器，變頻器內(nèi)給定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速比較后，進(jìn)行頻率補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)頻率閉環(huán)調(diào)節(jié)。

4.3 落絲報(bào)警程序

在觸摸屏里設(shè)定紡絲總時(shí)間，利用CPU的計(jì)時(shí)器功能編制程序，落絲時(shí)間提前5分鐘報(bào)警，加裝報(bào)警指示燈，指示燈閃時(shí)，提醒紡絲工做好落絲準(zhǔn)備。

5 紡絲實(shí)驗(yàn)與效果

為了達(dá)到內(nèi)外層纖偏不超過1.0%的目標(biāo)，不斷修改時(shí)間點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的紡速，進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，分析數(shù)據(jù)，摸索規(guī)律，確定下一套方案，共經(jīng)過十幾套方案的反復(fù)試紡，內(nèi)外層纖度差異控制在1.0%以內(nèi)。強(qiáng)伸度、染色指標(biāo)也優(yōu)于以前，達(dá)到了理想的效果。在年初擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，進(jìn)行十二個(gè)紡絲機(jī)臺(tái)的改造，紡絲品種也不斷增加，已由一種增加到五種，經(jīng)纖度補(bǔ)償后的產(chǎn)品售價(jià)大大高于普通產(chǎn)品。

6 結(jié)論

改造后的十二個(gè)機(jī)臺(tái)已運(yùn)行半年，已紡出滿足不同客戶要求的產(chǎn)品，得到了用戶的好評(píng)和領(lǐng)導(dǎo)的贊譽(yù)。實(shí)踐證明，可以繼續(xù)改造更多的機(jī)臺(tái)生產(chǎn)更好的產(chǎn)品，為客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，為公司創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫遜.淺談生絲纖度偏差和最大偏差的主要控制方法.江蘇紡織.2009，（2）.

作者簡介：叢希，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化專業(yè)在讀研究生。