梳理機控制系統(tǒng)的研究

山東日發(fā)紡織機械有限公司 彭國印 石懷海/文

梳理機控制系統(tǒng)的研究

山東日發(fā)紡織機械有限公司 彭國印 石懷海/文

梳理機是非織造干法成網的主要設備。梳理機使用PLC采用PID控制和工控機+組態(tài)的電氣控制，對梳理機整個系統(tǒng)進行完整的實時監(jiān)測與控制，同時保證無紡生產線的工作連續(xù)和穩(wěn)定性。本設計以西門子S7-1200系列為準，配合傳感速度金屬檢測系統(tǒng)、自動調節(jié)勻整控制、堵花飛花吸附檢測和變頻調節(jié)等電氣監(jiān)測控制技術，完成對設備的精確控制，提高出網的速度與質量。

梳理機 電氣控制 PLC

1 引 言

高速梳理機是整個非織造生產線的重要設備，它將經過開清工序的纖維加工成薄的棉網，而棉網的均勻度會影響到成網的質量。在梳理機進行梳理加工的過程中，將纏繞、卷曲的多纖維梳理成單纖維網，目的使纖維能夠伸平。梳理機的控制難點為系統(tǒng)多軸同步控制，同時還需要聯(lián)合后工序的鋪網機速度進行工作，下面就梳理機的電氣控制方面進行介紹。

2 系統(tǒng)工藝簡介

2.1 自調勻整系統(tǒng)

纖維進入梳理機之前，首先進行自調勻整處理，保證進入梳理機的纖維能夠厚度均勻，自調勻整主要由電氣控制來調節(jié)，首先將設備調整到零位，使稱重時具有標準的參考，保證裝置能夠自動調節(jié)原料流量，CPU實時監(jiān)測皮帶稱重，根據(jù)重量輸出模擬量對皮帶喂入速度進行相應的調整。

2.2 各工作輥同步調節(jié)

梳理機的難點在于合理的調節(jié)工作輥和錫林之間的相對速度，主要通過伺服與同步帶來調節(jié)速比，避免因為作用力較大，對纖維造成損害。在現(xiàn)場正常工作中，首先通過PROFINET通訊對梳理機的傳感信號進行檢測，然后再對梳理運行的工藝參數(shù)進行設置，根據(jù)工藝要求改變設備的速度比，驅動電機均采用西門子FK系列，減速機采用國外進口的弗蘭德KA系列，減小電機的沖擊電流，消除電網波動及機械沖擊，可確保電氣配合過程中能夠更好的銜接，提高設備的生產效率及可靠穩(wěn)定性。

主機顯示界面，可監(jiān)控梳理各輥之間和前后機臺間的牽伸倍數(shù)，運行狀態(tài)下的電機負載及頻率，顯示運轉的各輥實時速度，運行故障異常報警等，為梳理機的高速運轉和成網質量提供有力保證。

2.3 順序啟動停車功能

高速梳理機的設計結構如下圖1所示，驅動電機為14臺，上位機通過IO量控制，按照以下順序依次啟動電機驅動，吸邊風機、主錫林、胸錫林、壓棉輥、上下輸出輥、剝毛羅拉、上下壓棉羅拉、上下雜亂輥、上下道夫、工作羅拉、喂入輥。停車的時候按照反順序進行自停車。

順序啟動，所有啟動電機需按照設定的斜率同時提升速度，而且要同時達到最高速度，接收同一指令控制，以保證成網不會出現(xiàn)擠棉和斷網，順序停車也是如此。

在滿足順序啟動和停車的同時，還可以根據(jù)客戶要求，對各個輥單獨進行手動控制，在斷網或清理維護時，為調試人員提供方便。

2.4 伺服控制介紹

近年來，隨著科學技術的發(fā)展，對于速度及角度的要求精度越來越高，伺服電機驅動的應用也是越來越廣泛，其控制的精確與功能的多樣性及產品的可靠性日益完善，正逐步取代使用普通電機的控制方式。因為主錫林的管型比較大，正常的啟動和停止都需要大概50s左右的時間，為保證其他工作輥能夠完成和主錫林的動作配合，本系統(tǒng)采用西門子FK系列伺服控制系統(tǒng)低頻特性，保證啟停時纖網的質量。

伺服驅動器選用西門子S120系列，S120伺服驅動與1FK7伺服電機之間的通訊采用Driver-Cliq協(xié)議，Driver-Cliq協(xié)議是用于S120系列驅動器內部組件之間通訊專用的協(xié)議，應用該協(xié)議，可以確保不同類型的S120能夠自由組合，它還使用了POE技術，提供直流供電技術，確?，F(xiàn)有結構化布線安全的同時保證現(xiàn)有網絡的正常運作，最大限度地降低成本。下圖2為伺服控制圖。

3 控制系統(tǒng)設計

PLC系統(tǒng)在工業(yè)領域中能夠廣泛應用，主要因為其故障點少，抗外界干擾能力強，而且功能強大。本梳理機電控系統(tǒng)使用PLC加伺服控制，PLC采用西門子S7-1200系列，通訊協(xié)議采用PROFINET通訊技術，PROFINET是一種高速低成本的現(xiàn)場總線通訊，借用以太網，可以同時傳輸TCP或IT數(shù)據(jù)，對梳理機工藝中的參數(shù)進行實時檢測，并自動下發(fā)控制信號進行調節(jié)，實現(xiàn)現(xiàn)場的自動化控制系統(tǒng)。

主錫林控制方式屬于變頻控制，變頻器選用西門子G120C變頻器，PLC與變頻器之間的通訊為PROFINET協(xié)議，控制系統(tǒng)采用動力箱與信號采集分開設計；信號采集AE箱體就地安裝，避免模擬量信號因為長距離輸送受到干擾；動力箱體根據(jù)現(xiàn)場整體機柜安放進行排布，預留獨立的整體供電快速接頭。梳理電氣控制總線圖如圖3所示。

系統(tǒng)具有點動運行、自動運行兩種模式；系統(tǒng)本地具有急?？刂萍肮收蠌臀豢刂乒δ?。各電機及各執(zhí)行機構及傳感器件狀態(tài)均有檢測及實時狀態(tài)顯示等功能。系統(tǒng)主錫林有獨立的測速裝置，確保系統(tǒng)在主錫林工作在正常轉速區(qū)間內才可以開機運行。

4 軟件設計

軟件系統(tǒng)采用STEP7 V10.5+SP2編程軟件，WINCC V7.0+SP3組態(tài)軟件，S7-SCL V5.3+SP6高級語言編程軟件，將不同的控制功能用不同的子程序功能塊來實現(xiàn)，由主程序OBI進行調用。下圖4為梳理上位機控制檢測界面。

5 結 語

本控制系統(tǒng)采用西門子S7-1200，配合PROFINET通訊協(xié)議，加上整套的伺服控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對梳理設備高效精確的控制，滿足對梳理機實時控制的要求，大大提高了生產自動化控制能力。