電腦祙機(jī)的PLC自動(dòng)化改造

摘要：電腦祙機(jī)是機(jī)電一體化、智能化程度較高的現(xiàn)代針織設(shè)備，現(xiàn)在市場(chǎng)上流行的多數(shù)為全電腦織襪機(jī)，該襪機(jī)結(jié)構(gòu)特殊、工藝復(fù)雜、產(chǎn)量低。我國(guó)是個(gè)襪子生產(chǎn)大國(guó)，隨著紡織技術(shù)的快速發(fā)展和織襪業(yè)的崛起，對(duì)襪子的需求量和款式要求也越來(lái)越高。因此，加強(qiáng)電氣自動(dòng)化在電腦祙機(jī)中的應(yīng)用已至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞： 祙機(jī);電氣自動(dòng)化;精準(zhǔn)控制

中圖分類號(hào)：TM76;G712?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1672-9129（2020）12-0051-01

1 引言

據(jù)騰訊新聞網(wǎng)報(bào)到，2019年浙江諸暨的大唐鎮(zhèn)生產(chǎn)各類襪子300億雙，產(chǎn)量占了全球的三分之一，是名符其實(shí)的“世界襪都”。襪機(jī)是一種圓筒形針織設(shè)備，在針筒回轉(zhuǎn)編織襪子過(guò)程中，通過(guò)諸多部件的動(dòng)作變換實(shí)現(xiàn)襪子成型和不同款式。目前，襪機(jī)基本上采用單片機(jī)控制，機(jī)械結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，生產(chǎn)效率較低、故障率高、操作不方便。針對(duì)這一情況，對(duì)原有襪機(jī)進(jìn)行PLC自動(dòng)化改造，采用觸摸屏進(jìn)行人界互動(dòng)，采用伺服和步進(jìn)控制針筒和提針，可以減化機(jī)構(gòu)，大大提高生產(chǎn)效率、降低故障率，同時(shí)還可以通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行定制化生產(chǎn)。

2 設(shè)備主要技術(shù)指標(biāo)

（1）電源：AC380V3P，50HZ。

（2）設(shè)備環(huán)境工作溫度-15℃～55℃。

（3）環(huán)境所處的濕度小于90%（無(wú)結(jié)露）。

（4）環(huán)境所處的振動(dòng)小于0.5G，10-60HZ（非連續(xù)運(yùn)行）。

（5）設(shè)備控制柜長(zhǎng)83cm，寬70 cm，高175 cm。

（6）空壓機(jī)氣壓給定為0.6MPa.

（7）通訊方式RS232，RS485。

3 機(jī)電傳動(dòng)介紹

襪機(jī)的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)即針筒轉(zhuǎn)動(dòng)，在針筒回轉(zhuǎn)過(guò)程中，襪子各部段的織物組織、編織紗線、襪品密度以及提花花紋等，都跟這個(gè)針筒的旋轉(zhuǎn)速度和精確定位有密切關(guān)系，也就是說(shuō)針筒的運(yùn)轉(zhuǎn)情況直接決定了襪子的質(zhì)量。針筒結(jié)構(gòu)主要可分為以下幾部：傳動(dòng)部分、控制部分、編織部分、給紗牽拉部分、花色機(jī)構(gòu)部分、密度調(diào)節(jié)部分等，是機(jī)電一體化集成程度極高的設(shè)備。

為保證襪子編織的高精度制造工藝要求，本次設(shè)備改造中，采用高性能EPS系列伺服電機(jī)來(lái)控制襪機(jī)針筒的旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到快速高質(zhì)量的生產(chǎn)要求。伺服電機(jī)通過(guò)同步帶帶動(dòng)1：3的齒輪，一方面實(shí)現(xiàn)減速，另一方面提搞轉(zhuǎn)矩，從而帶動(dòng)襪機(jī)針筒做圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，速度要求最高達(dá)到333rpm，定位精度達(dá)到0.1mm。根據(jù)襪子款式的不同，可在觸摸屏上對(duì)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行設(shè)定（0～335 rpm），同時(shí)可顯示當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)速度。

伺服電機(jī)由PLC輸出高速脈沖進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)、高速旋轉(zhuǎn)、精確定位，完全能滿足襪機(jī)針筒的要求。

針筒在回轉(zhuǎn)的過(guò)程，其上面的提針來(lái)實(shí)現(xiàn)正真意義上的編織：穿、勾、提、拉等動(dòng)作。而這個(gè)提針的控制，又需要與選針器進(jìn)行配合，織襪機(jī)中采用3個(gè)選針器，控制襪針的動(dòng)作。選針器上共有16把刀片，每把選針刀受到正負(fù)脈沖的控制，脈沖由PLC的高速輸出端口輸出，可擺動(dòng)至進(jìn)、出兩種位置。當(dāng)選針刀片擺至進(jìn)的位置時(shí)，進(jìn)入工作，可將插在槽中的針向上推，供編織襪子，反之就退出編織狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)編織不同的花紋。為了進(jìn)一步確保襪子的編織質(zhì)量及開(kāi)展私人定制加工，此處采用步進(jìn)電機(jī)來(lái)帶動(dòng)選針器及提針的工作，在主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中根據(jù)動(dòng)作要求，可在觸摸屏上設(shè)置任意更改選針刀片的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)多種款式的選擇。

步進(jìn)電機(jī)由PLC輸出脈沖進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)單步控制和高精度的定位，從而帶動(dòng)選針器及提針高精度的工作。

4 電氣控制系統(tǒng)組成

襪機(jī)電氣控制以FX3U系統(tǒng)PLC④核心，完成整臺(tái)機(jī)器的信息檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、執(zhí)行控制、與上位機(jī)通訊等，使設(shè)備精準(zhǔn)高效多樣的工作。PLC通過(guò)485與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)控制⑤，可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化襪子的定制，也可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人工廠和數(shù)據(jù)上云等功能。觸摸屏作為人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)最基本的人機(jī)信息交換、數(shù)據(jù)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)指示和故障報(bào)警，特別是在款式選擇方面，大大提高了產(chǎn)品的多元化。步進(jìn)電機(jī)控制襪子橡筋部分的張力和襪子的密度，提高了襪子舒適度。伺服電機(jī)則帶動(dòng)整個(gè)針筒轉(zhuǎn)動(dòng)，定位更精準(zhǔn)，同時(shí)具有的快速剎車功能，使織襪機(jī)的運(yùn)行更為安全。另外采用光電開(kāi)關(guān)、磁性開(kāi)關(guān)等多種傳感器用來(lái)檢查針筒、刀片的位置，實(shí)現(xiàn)精確檢查，并對(duì)整個(gè)控制過(guò)程的動(dòng)作流程實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。以PLC為核心的控制系統(tǒng)，使整個(gè)織襪過(guò)程控制更方便、編織更精確、款式更多樣、生產(chǎn)效率更高。

5 故障診斷與檢修

由于襪機(jī)是一種高產(chǎn)量的設(shè)備，每小時(shí)可生產(chǎn)襪子16雙。而每只襪子的生產(chǎn)，提針動(dòng)作超過(guò)1萬(wàn)次。如此高速動(dòng)作的設(shè)備，總是會(huì)出現(xiàn)這個(gè)那個(gè)的故障，為了方便設(shè)備的日常維修與保養(yǎng)，在電氣控制系統(tǒng)中增設(shè)了典型故障檢測(cè)與報(bào)警。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)觸摸屏提示當(dāng)前故障的現(xiàn)象、故障的位置和排除方法。這對(duì)于“日進(jìn)斗金”的襪子行業(yè)來(lái)講，快速排除設(shè)備故障十分重要。

6 結(jié)語(yǔ)

襪機(jī)經(jīng)過(guò)PLC自動(dòng)化改造后，襪子質(zhì)量得到改善、生產(chǎn)效率大幅提高、故障率大幅降低，并且具有良好的人機(jī)交互界面，操作十分方便。另一方面，在工業(yè)4.0的背景下，為電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的助益⑥，也為襪機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展提供了良好的平臺(tái)。改

造后的襪機(jī)在大塘得到了廣泛應(yīng)用，較好地促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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[6]王永亮.新時(shí)期電氣自動(dòng)化及電氣自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)探討[J].科技資訊，2017（28）：15～16.

作者簡(jiǎn)介：王柏華，男，1978.1，浙江寧波，本科學(xué)歷，浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用。