立達K44-1008型卡摩紡細紗機控制系統(tǒng)改造

張明明,陳維波,劉 冰

(1.魯泰紡織股份有限公司,山東 淄博 255100;2.山東厚昌傳動技術(shù)有限公司,山東 淄博 255000)

魯泰紡織股份有限公司紡紗二廠的立達K44-1008型卡摩紡細紗機已運行近13年,其變頻器采用水冷降溫系統(tǒng),現(xiàn)該系統(tǒng)故障頻發(fā),而其控制系統(tǒng)的單片機SCU及德國科比(KEB)公司制造的F4系列變頻器已停產(chǎn),且價格昂貴[1]。

1 故障統(tǒng)計

紡紗二廠共有63臺K44-1008型卡摩紡細紗機,2014年更換變頻器及單片機板124次,2015年更換變頻器及單片機板81次。變頻器及線路板正常壽命為8 a～10 a,現(xiàn)已運行近13 a,故變頻器及線路板老化是故障頻發(fā)的主要原因。

2 改造方案

a) 因細紗機采用的科比F4系列變頻器為定制產(chǎn)品,其變頻器控制板程序及通訊協(xié)議不對外開放,破解程序及通訊協(xié)議相對較難,故采用國產(chǎn)日立水冷變頻器對科比F4系列變頻器進行替換。

b) 利用西門子S7-300型PLC對其單片機進行升級替代,根據(jù)設(shè)備工藝要求對其控制系統(tǒng)重新開發(fā)設(shè)計[2]。

3 改造前工藝要求

3.1 落紗后開車

前提:安全繼電器自檢,所有拉線開關(guān)、急停、變頻器保護、電機熱保護、壓力開關(guān)、鋼領(lǐng)板限位等全部正常,鋼領(lǐng)板零位,葉子板原位,設(shè)備無報警。

按開車鍵→吸風(fēng)電機運轉(zhuǎn)→主電機轉(zhuǎn)3圈(其它不動)→鋼領(lǐng)板上升(70 mm)→鋼領(lǐng)板下降(10 mm)→主電機運轉(zhuǎn)→羅拉電機跟隨運轉(zhuǎn)。

3.2 中途停車

前提:運行狀態(tài)正常。

按停止按鈕→根據(jù)鋼領(lǐng)板當(dāng)前位置,主電機降速約6 kr/min(所有電機速度跟隨)→鋼領(lǐng)板到達當(dāng)前某點→主電機停機→減速停止到鋼領(lǐng)板當(dāng)前最高點(-4 mm)→風(fēng)機停止。

3.3 緊急停車

按緊急停止或拉動拉線開關(guān)→主電機(羅拉電機)鋼領(lǐng)板電機迅速同步減速停止(約4 s)。

3.4 中途開車

前提:安全回路正常,無報警,鋼領(lǐng)板不在零位。

按開車鍵→吸風(fēng)電機運轉(zhuǎn)→主電機運轉(zhuǎn)→羅拉電機跟隨運轉(zhuǎn)→鋼領(lǐng)板下降。

3.5 落紗

前提:正常開車運行。

鋼領(lǐng)板到設(shè)定落紗高度為188 mm位置→主電機減速運行(轉(zhuǎn)速約為6 kr/min)→鋼領(lǐng)板達到最高點→鋼領(lǐng)板再上升2 mm→鋼領(lǐng)板停止運行約1.7 s→鋼領(lǐng)板快速下降到超低位置(-4 mm)→鋼領(lǐng)板停止運行約1.7 s→鋼領(lǐng)板上升到零位(主電機停止)→集落動作。

3.6 集落

前提:落紗結(jié)束,無報警,安全回路正常,鋼帶位置正確(B150),吸吹在車尾位置。

葉子板打開→落紗臂下降至B101→線夾充氣→落紗臂上升空擋位→鋼帶運行到B151位置→落紗臂下降到B102位置→線夾放氣→落紗臂快速上升到B104位置→鋼帶反轉(zhuǎn)到B150位置→落紗臂擺進至S120脫開位置→落紗臂下降到B106位置→線夾充氣→落紗臂上升到B104位置→落紗臂擺出至S121脫開位置→落紗臂下降到B102位置→線夾放氣→落紗臂上升空擋位B100位置→鋼帶運行到B151位置→落紗臂下降到B101位置→線夾充氣→落紗臂快速上升到B104位置→落紗臂擺進至S120脫開位置→落紗臂下降到B106位置→線夾放氣→落紗臂上升到B104位置(同時鋼帶啟動)→落紗臂擺出至S121脫開位置→落紗臂下降到B100位置→吸風(fēng)電機運轉(zhuǎn)→進入開車程序。

4 改造后工藝效果

改造后機械部件及外部的電器件未變動,對電氣核心進行了升級換代,可編程控制器由單片機升級為常用的西門子S7-300型PLC,顯示屏升級為昆侖通態(tài)254 mm真彩屏,變頻器由定制德國科比F4系列升級為日立JDB600系列,內(nèi)存更大,故障率更低,購買價格較低且易采購。改造后完全達到原設(shè)備工藝水平,主要工藝效果如下。

4.1 K44-1008型卡摩紡細紗機原車主軸編碼器為100脈沖/r,主軸的實際轉(zhuǎn)速由主軸編碼器進行反饋,在程序中通過PLC的高速計數(shù)功能進行實時采集并運算與實際設(shè)定速度進行綜合對比,實際值與設(shè)定值相差大于±10%(可設(shè)定)時,該系統(tǒng)報故障并停車;在誤差小于±10%時,程序內(nèi)部自動調(diào)整誤差不大于0.5%。

4.2 前、后羅拉速度由主軸電機的實時速度進行追蹤,其中前、后羅拉分別有4個電機和4個檢測速度傳感器,如果前羅拉和后羅拉的4個檢測速度相差大于±2%(可設(shè)定)時,設(shè)備報故障跟蹤誤差并且停車,如果誤差小于±2%時,設(shè)備自動調(diào)整到0.5%內(nèi)運行(立達為±3%,不可設(shè)定)。

4.3 鋼領(lǐng)板跟隨主軸速度運算得出變速運動,通過編碼器反饋信號測得實際轉(zhuǎn)速和當(dāng)前位置,實際轉(zhuǎn)速和理論轉(zhuǎn)速誤差大于2%時報警停車,同時位移傳感器檢測鋼領(lǐng)板運動,其位置和編碼器位置做比較,差值大于2 mm時,停車報警。

4.4 搖架壓力經(jīng)調(diào)節(jié)主氣路的壓力開關(guān)實現(xiàn)停車,鋼領(lǐng)板位置異常時,羅拉電機與錠子電機同步停車。

4.5 吸風(fēng)系統(tǒng)異常時,羅拉電機與錠子電機可同步停車。

4.6 牽伸電機、升降電機和主電機過載時,通過變頻器設(shè)置進行保護。

4.7 設(shè)備停止超過設(shè)定時間時,搖架釋放壓力,但保留0.1 MPa的壓力(調(diào)節(jié)閥控制壓力);啟動時先加壓再按延時啟動(可設(shè)定)。

4.8 鋼領(lǐng)板超出限位或停止時,羅拉電機與錠子電機可同步停車。

4.9 由于羅拉電機與主電機啟停無法完全同步,故羅拉電機滯后50 ms。

4.10 實際錠速與設(shè)置錠速,通過軟件自動調(diào)節(jié)實現(xiàn)自動跟蹤。

4.11 預(yù)加捻不成功時,主機不再進行下一步動作,停機等待。

4.12 加捻電機與牽伸電機突然斷電時,通過緊急停車進行保護。

4.13 各落紗動作之間根據(jù)落紗工藝參數(shù),可自動運行實現(xiàn),也可手動實現(xiàn):鋼領(lǐng)板到設(shè)定落紗高度時,主電機減速,鋼領(lǐng)板達到最高點后再上升2 mm并停止運行,紡紗200 mm后快速下降到超低位置再停止運行約0.7 s,然后上升到落紗停止位,主電機停止,集落動作。

4.14 氣壓異常時,集體落紗動作停止,等待氣壓恢復(fù)再動作。

4.15 集落動作異常后可繼續(xù)動作;但空管不到位、滿管出不完,集落無法啟動。

4.16 空管不到位時,走管等待并進行故障指示;滿管出不完時,集落等待滿管出完才能繼續(xù)進行。

4.17 細紗機通過交換站為絡(luò)筒機送滿管;絡(luò)筒機通過交換站為細紗機送空管。

4.18 巡回清潔器與主機同步啟動;滿管落紗后,巡回清潔器自動停止在停止位,集落動作。

5 結(jié)語

立達K44-1008型卡摩紡細紗機改造后的設(shè)備可靠性更高,故障率明顯降低,采購費用投入降低30%。

采用西門子S7-300型PLC替換原單片機,自行開發(fā)軟件程序使設(shè)備使用不再受制于制造廠,配件采購成本大幅降低,為改造網(wǎng)格圈式集聚紡及其它型式紡紗奠定了基礎(chǔ)。