筒子紗自動(dòng)包裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案分析

楊偉

摘 要：隨著我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。自動(dòng)化的使用使得我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)得到迅速發(fā)展，自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用于筒子紗的包裝系統(tǒng)大大提高了其工作效率，減少了員工的工作負(fù)擔(dān)，本文先對(duì)筒子紗自動(dòng)包裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行闡述，然后再具體介紹筒子紗自動(dòng)包裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：筒子紗；自動(dòng)包裝系統(tǒng)；設(shè)計(jì)方案

筒子紗自動(dòng)包裝系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了筒子紗的生產(chǎn)效率并提高了筒子紗生產(chǎn)的質(zhì)量，從而加快了我國(guó)紡紗業(yè)的發(fā)展。筒子紗自動(dòng)包裝系統(tǒng)由很多部分構(gòu)成，本文主要對(duì)筒子紗自動(dòng)包裝系統(tǒng)中的自動(dòng)輸送系統(tǒng)、自動(dòng)取紗裝置、自動(dòng)控制單元三部分進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

1 筒子紗自動(dòng)包裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求

筒子紗的包裝過程由九個(gè)環(huán)節(jié)組成，分別是筒子紗的上紗、筒子紗的狀態(tài)檢測(cè)、翻轉(zhuǎn)、筒子紗封塑、成品裝袋、封口與稱重，最后是成品的貼標(biāo)與噴碼和成品的存貯，在筒子紗包裝系統(tǒng)的開始和結(jié)尾階段其自動(dòng)包裝系統(tǒng)需要與其他生產(chǎn)過程的生產(chǎn)銜接，以形成完整的流水線作業(yè)。因此筒子紗的自動(dòng)包裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要滿足以下幾個(gè)要求。第一，包裝結(jié)束后的筒子紗成品即成袋的筒子紗需要將筒子紗直立放入袋內(nèi)。第二相互反置相鄰的筒子紗的沙堆，并且要將筒子紗按照一定的順序緊密的排列在一起，以盡量減少筒子紗占用的空間，從而保證利用最少的包裝材料放置更多的筒子紗，同時(shí)使筒子紗包裝的更加牢固。第三，筒子紗的排紗需要按照一定的順序，為了保障自動(dòng)排紗的排紗順序是否正確需要在筒子紗的自動(dòng)包裝系統(tǒng)上設(shè)置狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，以隨時(shí)監(jiān)測(cè)筒子紗的狀態(tài)。第四，為了保障筒子紗自動(dòng)包裝系統(tǒng)的效率，設(shè)計(jì)的筒子紗自動(dòng)包裝系統(tǒng)不僅要滿足筒子紗的包裝質(zhì)量要求，其還要求其每分鐘包裝的筒子紗個(gè)數(shù)不低于15個(gè)。

2 筒子紗自動(dòng)包裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案介紹

下文選取了筒子紗自動(dòng)包裝系統(tǒng)中的自動(dòng)傳輸裝置、自動(dòng)取紗裝置、筒子紗自動(dòng)控制單元三部分內(nèi)容進(jìn)行了設(shè)計(jì)方案的介紹。

2.1 筒子紗制動(dòng)輸送裝置

筒子紗自動(dòng)給包裝系統(tǒng)需要與從筒子紗的自動(dòng)絡(luò)筒至筒子紗的自動(dòng)包裝設(shè)計(jì)一套相互連接的自動(dòng)系統(tǒng)，該套自動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先是筒子紗的傳輸系統(tǒng)。筒子紗的自動(dòng)傳輸裝置首先要設(shè)計(jì)輸送鏈，在輸送鏈上需要在兩根滾輪上安裝一個(gè)載紗器，兩根相鄰滾輪的間距一般為1500mm，載紗器的安裝益采用間距為600mm的計(jì)數(shù)鋼板對(duì)其進(jìn)行安裝。安裝的載紗器的長(zhǎng)度以250mm為最佳，其開口部件的截面通常為C狀，且其開口一般向下。此外載紗器的安裝時(shí)還需要安裝原點(diǎn)鋼板，原點(diǎn)鋼板安裝在其中任意一個(gè)載紗器上，以使其隨著載紗器移動(dòng)。計(jì)數(shù)鋼板的主要作用是計(jì)量載紗器的數(shù)量，原點(diǎn)鋼板的主要作用是標(biāo)記輸送鏈的原點(diǎn)。計(jì)數(shù)鋼板和原點(diǎn)鋼板是整個(gè)筒子紗輸送鏈的編碼部件中的重要被檢測(cè)部件，因此需要安裝開關(guān)在輸送來的機(jī)架上，且筒子紗中的每個(gè)取紗單元都需要安裝，接近開關(guān)以電感式接近開關(guān)為宜，將其作為筒子紗的傳輸計(jì)量與傳輸原點(diǎn)檢測(cè)的組成部件。當(dāng)筒子紗制動(dòng)傳輸裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，當(dāng)檢測(cè)到原點(diǎn)鋼板到達(dá)預(yù)定位置時(shí)表示傳輸鏈的原點(diǎn)到達(dá)了預(yù)定位置，此時(shí)計(jì)量用的計(jì)數(shù)載紗器從零開始進(jìn)行筒子紗的計(jì)數(shù)，且每檢測(cè)到一次計(jì)數(shù)鋼板到達(dá)預(yù)定位置，計(jì)數(shù)載紗器計(jì)量的數(shù)值就要增加一個(gè)，通過該自動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確編碼載紗器，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)載紗器傳輸?shù)耐沧蛹喌男畔⒌挠涗洝?/p>

2.2 筒子紗自動(dòng)取紗裝置

筒子紗的自動(dòng)取紗裝置由垂直握持板、氣缸兩部分。垂直握持板連接在兩塊垂直連接板上，其連接用一對(duì)鉸鏈將兩部分連接起來。垂直握持板要沿著光軸移動(dòng)，其移動(dòng)主要是通過氣缸拖動(dòng)的，垂直握持板在氣缸的拖動(dòng)下沿光軸移動(dòng)實(shí)現(xiàn)了筒子紗的自動(dòng)取紗過程。筒子紗一般都呈錐形，其兩端的直徑大小不一，因此兩一對(duì)垂直握持板會(huì)以固定的鉸鏈為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，垂直握持板的轉(zhuǎn)動(dòng)方向需要有專門的裝置監(jiān)測(cè)并將其轉(zhuǎn)動(dòng)的方向信息傳送給相關(guān)裝置，這一步驟的完成是依靠?jī)蓚€(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)的，其安裝在連接板上。取紗裝置根據(jù)傳感器傳輸?shù)拇怪蔽粘职宸较蛐畔⑴袛嗤沧蛹喌某蚴欠裾_，若不正確則需要對(duì)其朝向進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整筒子紗朝向時(shí)先提起垂直握持板，垂直握持板的提升可以利用電動(dòng)伸縮缸來實(shí)現(xiàn)，然后再在轉(zhuǎn)角氣缸的帶動(dòng)下將轉(zhuǎn)角氣缸桿旋轉(zhuǎn)一百八十度，旋轉(zhuǎn)后利用電動(dòng)伸縮缸重新放下垂直握持板，從而實(shí)現(xiàn)筒子紗朝向的轉(zhuǎn)動(dòng)。在利用電動(dòng)伸縮缸提升或放置垂直握持板時(shí)電動(dòng)伸縮缸可能會(huì)沿軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，因此必須安裝相關(guān)設(shè)施防止其轉(zhuǎn)動(dòng)，而自動(dòng)取紗裝置中的導(dǎo)向桿的作用就是防止其轉(zhuǎn)動(dòng)專門設(shè)計(jì)的。筒子紗的朝向調(diào)整裝置的安裝是必須的，其主要作用是使筒子紗在傳送帶上保持大小頭一致，因此其一般都安裝于筒子紗末端傳送帶的上方，但平行筒子紗的自動(dòng)生產(chǎn)裝置則不需要安裝該裝置，因?yàn)槠渖a(chǎn)的筒子紗是平行的，不需要調(diào)整筒子紗的大小頭朝向。

2.3控制單元的研究設(shè)計(jì)

2.3.1 筒子紗自動(dòng)包裝系統(tǒng)控制單元設(shè)計(jì)的要求

筒子紗的自動(dòng)控制單元在筒子紗的自動(dòng)包裝系統(tǒng)中占據(jù)著十分重要的地位，其不僅要實(shí)現(xiàn)筒子紗的自動(dòng)包裝控制，還要實(shí)現(xiàn)筒子紗包裝系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)工作，因此筒子紗控制單元需要具備較高的技術(shù)支持以使其具備完善的功能和較高的工作效率。筒子紗的自動(dòng)包裝系統(tǒng)中的控制單元的設(shè)計(jì)要求其要能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，因此需要盡量降低控制單元發(fā)生故障的機(jī)率以保證其穩(wěn)定運(yùn)行，此外還要提高控制單元工作的時(shí)間以使其能夠長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，此外控制單元還要能夠?qū)ο到y(tǒng)迅速做出反應(yīng)，從而提高其工作的效率。為了保證筒子紗自動(dòng)控制系統(tǒng)工作的質(zhì)量在其設(shè)計(jì)階段需要對(duì)控制單元的整個(gè)實(shí)現(xiàn)過程及檢修維護(hù)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)與安排，此外還要不斷對(duì)其進(jìn)行升級(jí)與改進(jìn)，從而使其具備更加完善的功能。

2.3.2 筒子紗自動(dòng)包裝系統(tǒng)控制單元的設(shè)計(jì)方案

根據(jù)對(duì)筒子紗自動(dòng)包裝系統(tǒng)控制單元設(shè)計(jì)要求及其功能需求的研究顯示PLC是最適宜作為控制單元設(shè)計(jì)核心的。以PLC作為核心設(shè)計(jì)的控制單元的主要內(nèi)容包括確定選擇控制單元所需的執(zhí)行器、控制單元原理圖的設(shè)計(jì)與繪制、對(duì)控制單元的人機(jī)界面進(jìn)行設(shè)計(jì)、輸送速度調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)、將數(shù)據(jù)發(fā)送至噴碼機(jī)、部件動(dòng)作執(zhí)行設(shè)計(jì)與其他設(shè)計(jì)內(nèi)容?？刂茊卧獔?zhí)行器的選擇主要包括電磁閥與電機(jī)及傳感器的選擇，傳感器的選擇需要先對(duì)控制單元的設(shè)計(jì)依據(jù)進(jìn)行研究并確定，然后在根據(jù)設(shè)計(jì)要求的需要和系統(tǒng)的功能要求選擇適宜的光電開關(guān)、旋轉(zhuǎn)編碼器在內(nèi)的所有所需傳感器與執(zhí)行器?？刂茊卧韴D的設(shè)計(jì)與繪制需要相確定控制信號(hào)的類型，掌握信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，然后再確立基于PLC系統(tǒng)的各模塊的型號(hào)，并進(jìn)行I/O點(diǎn)的分配，最后再進(jìn)行控制單元原理圖的繪制。人機(jī)界面的設(shè)計(jì)需要先選用適于PLC程序的計(jì)算機(jī)編程語言，再根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)人機(jī)界面。輸送線的速度調(diào)節(jié)要利用變頻器，結(jié)合觸摸屏與Profibus網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成重終端通信，最后整個(gè)包裝參數(shù)的設(shè)置實(shí)現(xiàn)及控制包裝系統(tǒng)都是通過觸摸屏來實(shí)現(xiàn)的，而包裝系統(tǒng)傳輸速度的調(diào)節(jié)則是通過變頻器實(shí)現(xiàn)的。噴碼通信是通過RS232接口進(jìn)行的，其主要是進(jìn)行CPU模塊的噴碼通信。執(zhí)行部件的動(dòng)作控制先要讀取傳感器的信號(hào)，而傳感器信號(hào)讀取的工作主要是依靠高速的計(jì)數(shù)模塊與I/O模塊共同完成的。此外控制單元還需具備打印數(shù)據(jù)報(bào)表的功能，該功能的實(shí)現(xiàn)主要是先以西門子系列的PLC為核心對(duì)控制單元的編制技術(shù)文件進(jìn)行設(shè)計(jì)，通信依靠上位機(jī)與以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)，在上位機(jī)中配置打印機(jī)以實(shí)現(xiàn)控制單元打印數(shù)據(jù)報(bào)表的功能。

2.3.3 控制單元的硬件設(shè)計(jì)

控制單元功能要求的硬件有電源模塊、DI模塊、DO模塊、CP340通訊模塊、FM350高速計(jì)數(shù)模塊。其中CPU、DI模塊、DO模塊、接近開關(guān)、廣電傳感器等設(shè)備的電源均由電源模塊提供電源。而光電傳感器與接近開關(guān)傳輸?shù)目刂茊卧獧z測(cè)得到的數(shù)字信息的接收則由DI模塊執(zhí)行。DO模塊主要負(fù)責(zé)中間繼電器的控制，以實(shí)現(xiàn)電磁閥與交流接觸器的動(dòng)作控制。RS—232接口置于CP340通訊模塊之上，因此CP340通訊模塊需要進(jìn)行噴碼機(jī)與CPU之間的通信工作。脈沖信號(hào)由旋轉(zhuǎn)編碼器輸出，脈沖信號(hào)需要計(jì)數(shù)以進(jìn)行分析控制，而FM350高速計(jì)數(shù)模塊的主要功能就是計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)。

3 結(jié)語

我國(guó)紡紗也發(fā)展較為成熟，筒子紗作為紗線的主要出售方式，筒子紗的質(zhì)量直接影響著紡紗業(yè)的發(fā)展。因此我們要積極研究筒子紗自動(dòng)包裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案以幫助筒子紗更好的生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄭軍，馬崇啟，呂漢明.分布式筒子紗自動(dòng)收集與輸送系統(tǒng)開發(fā)[J].棉紡織技術(shù).2015（03）：10-14.