汕頭三輝無紡機械有限公司　  吳吉昌

中達電通廣州機電業務處　　    吳木榮

 

摘  要：本文主要論述台達機電產品在針刺型無紡布生產線上的係統集成應用原理。項目展示了同構平台機電自動化產品的係統集成優勢。

關鍵詞：針刺機　變頻器　人機界麵　PLC

    無紡布在發達國家的日常生活和工業生產甚至土建工程和醫療衛生中有廣泛的用途。自從1990年開始，中國通過引進歐洲光、機、電、氣、液(ye)全(quan)自(zi)動(dong)化(hua)成(cheng)套(tao)生(sheng)產(chan)線(xian)設(she)備(bei)
，有(you)了(le)現(xian)代(dai)意(yi)義(yi)上(shang)的(de)無(wu)紡(fang)布(bu)生(sheng)產(chan)能(neng)力(li)。根(gen)據(ju)機(ji)電(dian)工(gong)程(cheng)的(de)理(li)念(nian)，現(xian)代(dai)無(wu)紡(fang)布(bu)是(shi)典(dian)型(xing)的(de)高(gao)新(xin)自(zi)動(dong)化(hua)設(she)備(bei)密(mi)集(ji)型(xing)產(chan)業(ye)。例(li)如(ru)某(mou)上(shang)市(shi)公(gong)司(si)自(zi)1990年開始全廠5條引進歐洲自動化生產線的PLC達到60餘台套共計3700多I/O點
；變頻器達到120多台
，永磁同步交流調速自冷密封電機在一套梳理機機組的集成直軸伺服傳動達到23台

，具有世界先進水平。5條線萬噸年產能單班生產員工僅40人
，擁有亞洲最先進的水刺型無紡布研發與生產能力。

    無紡布的紡織工程學名叫做非織造布。非織造布工藝完全不同於傳統的紡紗――織布過程，非織造布的最大特點是不需要紡紗過程，它的“織布”過程更加類似於造紙工藝，非織造布通常是在一條生產線上直接實現從纖維到成布的連續加工過程。非織造布生產線“吃”進去的是纖維，“吐”出來的是布。參見圖1針刺型無紡布工藝過程，定向或隨機排列的纖維通過摩擦、抱合、粘合或這些方法的組合，而相互結合製成的水平纏結薄片、纖維網或絮墊
，經過針刺機組在垂直布麵方向纏結成布。因為沒有傳統意義的紡紗織布過程，所以叫做無紡布。

 

    圖1zhongdesongmianxiang
，kaisongjiheqiyamianxiangshijiangmishidexianweibianchengpengsongzaluandexianweibingsongdaoshulijirukou，shulijijiangxianweishulichenghoubojunyundexianweiwangbingsongdaopuwangji，puwangjijiangsonglaidexianweiwanganzhaozhongliangyaoqiudiechengduocengdexianweiwangsongwangzhencijibingyouzhencijicichengxianghujiehezhichengdexianweibopian。wufangbushengchanxianxitongshiyigekansigeziduli、但卻互相牽製的一個大係統，本文將以針刺機組為對象集成自動化針刺無紡布生產線。

從最早第一台變頻器麵世
，台達機電至今已經能為客戶提供PLC控製器
、溫度控製器
、計數器、人機界麵、變頻驅動器

、伺服驅動器、數shu控kong係xi統tong等deng一yi係xi列lie產chan品pin，已yi經jing有you能neng力li向xiang客ke戶hu提ti供gong完wan善shan可ke靠kao的de機ji電dian一yi體ti化hua解jie決jue方fang案an。汕shan頭tou三san輝hui企qi業ye是shi一yi家jia以yi生sheng產chan無wu紡fang布bu機ji械xie為wei主zhu的de企qi業ye，與yu中zhong達da電dian通tong已yi有you多duo年nian合he作zuo，對dui台tai達da產chan品pin給gei予yu了le強qiang力li支zhi持chi與yu高gao度du信xin任ren
，並bing取qu得de了le非fei常chang良liang好hao的de效xiao果guo。本ben文wen主zhu要yao以yi三san輝hui企qi業ye生sheng產chan的de針zhen刺ci機ji組zu生sheng產chan線xian為wei例li，簡jian要yao闡chan述shu台tai達da機ji電dian產chan品pin的de整zheng合he應ying用yong及ji其qi優you點dian。

（1）PLC的存儲容量和處理速度。整條生產線而言，數據運算及邏輯運算量很大
，16K容量遠遠不夠
，單台PLC的處理速度將會影響生產的穩定性。

（2）針刺生產線的布局和設備操作。各機台是分散的
，集中一地操作會為生產帶來不便，但假如分散操作
，必須會帶來人機與PLC間的距離問題及PLC與受控單元的布線問題。

（3）設she備bei組zu合he方fang式shi。通tong常chang一yi條tiao完wan整zheng的de生sheng產chan線xian用yong戶hu會hui采cai購gou生sheng產chan設she備bei廠chang家jia性xing能neng或huo價jia格ge有you優you勢shi的de產chan品pin
，或huo根gen據ju自zi身shen生sheng產chan的de產chan品pin采cai用yong不bu同tong的de設she備bei組zu合he，故gu每mei條tiao生sheng產chan線xian組zu合he可ke能neng完wan全quan不bu同tong。

    綜上所述，為滿足方便安裝，方便整線整合，提高係統性能

，本係統按照單機設計、自由組合方式設計（見圖2
、圖3）
，即是每台針刺機使用一台PLC、一台人機、每(mei)台(tai)針(zhen)刺(ci)機(ji)提(ti)供(gong)聯(lian)機(ji)接(jie)口(kou)，不(bu)同(tong)需(xu)求(qiu)用(yong)戶(hu)組(zu)成(cheng)生(sheng)產(chan)線(xian)時(shi)控(kong)製(zhi)上(shang)隻(zhi)要(yao)將(jiang)各(ge)機(ji)台(tai)連(lian)上(shang)控(kong)製(zhi)總(zong)線(xian)即(ji)可(ke)
，單(dan)機(ji)程(cheng)式(shi)不(bu)須(xu)做(zuo)修(xiu)改(gai)，改(gai)動(dong)內(nei)容(rong)僅(jin)在(zai)總(zong)控(kong)製(zhi)器(qi)部(bu)分(fen)。

    台達的驅動器、控製器及人機界麵等產品均帶有RS485接口
，采用通訊方式安裝方便
、價格低廉，故在規劃整條生產線的控製方式時可以充分利用通訊的方便性。故可以擬出以下兩種方式：圖2方式
，PLC與人機聯線使用RS232,模擬量傳遞速度信號（考慮到通訊有實時性問題）
，變頻器頻率由PLC通訊給定，功能端子給定命令。圖3方式，PLC與人機聯線使用RS485, 模擬量傳遞速度信號
，變頻器頻率由人機COM3通訊給定，功能端子給定命令。兩者相比差異在於變頻器控製源上。雖然效果一樣，但圖3方式遠遠增強了人機與PLC的通訊距離，亦即對本係統來說人機安放的範圍將很寬，更適合生產線上分布安裝，故將本係統按照圖3設計。

    如圖3所示，本係統將使用到變頻器，PLC和人機界麵。按照機型體積和驅動能力，台達變頻器分出多個係列產品，因VFD-B係xi列lie變bian頻pin器qi支zhi持chi矢shi量liang閉bi環huan控kong製zhi
，低di頻pin驅qu動dong能neng力li強qiang，而er針zhen刺ci機ji係xi統tong對dui速su度du穩wen定ding性xing要yao求qiu較jiao高gao，並bing且qie定ding位wei模mo式shi運yun行xing時shi要yao求qiu低di速su大da力li矩ju
，故gu本ben係xi統tong采cai用yong性xing價jia比bi較jiao高gao的deVFD-B。人機采用具有兩個RS485的DOP-AE係列和PLC采用具有良好性價比的DVP-SA。

      

 

    操作界麵主要實現對針刺、進料、出料、剝網

、托網及機台間通訊進行監控操作。單機界麵設計分五部分：qidonghuamian，zhuhuamian，canshushedinghuamian
，shoudongcaozuohuamian，peifanghuamianhebangzhuhuamian。zaishejiyonghujiemianzhiqian
，xugenjukongzhifanganshejimozucanshuxiangguanneirong，yishikongzhiqixuanzehekongzhiqusheding：控製器使用DELTA CONTROLLER ASCII
，控製區長度設為8；二是通訊方式和通訊口設定，DOP-AE提供一個RS232口和兩個RS485口（或一個RS422口），設計時隻要在模組參數設定的通訊項分別指定兩個RS485口的指向和通訊格式即可。這兩步完成才有下麵的深入設計。

（1）主畫麵參見圖5、圖6。

    單機主畫麵的功能在於用戶能最直接了解到本地機器的運行狀態
、生產數據及生產線相鄰設備的連接狀況，故設計上主畫麵分三部分：數據及狀態監控區；換頁區
；控製區。數據及狀態監控區監控各工藝動作狀態和運行數據，包括針刺次數、針刺時間、針刺密度
、針刺頻率、牽伸比和進料出料速度等,其中針刺時間和針刺次數在授權的情況下能清除當前值,在針刺時間或針刺次數到達設定值後係統將彈出換針提示；換頁區完成各頁麵切換,用戶可根據需要直接切換到相應頁麵進行操作；手動操作控製區控製油泵運行和控製針刺動作、入料
、出料運行。在主畫麵按“運行“hou，gaihuamianyoubengshoudongtingzhiwuxiao
，xitongjianganzhaoyishedingdepinlvjixuyunxing，yunxingzhuangtaixiakeshishitiaozhengzhencipinlv。zailiandongzhuangtai，zhencimidudexiugaijiangzhijieyingxiangdaojinliaohechuliaosudu，danqianshenbijiangweichihengding。feiliandongzhuangtai，yonghukeyishoudongdandugenggaizhencipinlvhejinchuliaosudu（即牽伸比）。

    整(zheng)線(xian)主(zhu)畫(hua)麵(mian)相(xiang)對(dui)單(dan)機(ji)主(zhu)畫(hua)麵(mian)的(de)操(cao)作(zuo)具(ju)有(you)更(geng)高(gao)的(de)優(you)先(xian)級(ji)，一(yi)旦(dan)整(zheng)線(xian)主(zhu)畫(hua)麵(mian)將(jiang)某(mou)一(yi)台(tai)加(jia)入(ru)到(dao)聯(lian)動(dong)狀(zhuang)態(tai)
，則(ze)該(gai)機(ji)台(tai)本(ben)地(di)操(cao)作(zuo)將(jiang)無(wu)效(xiao)，直(zhi)到(dao)解(jie)除(chu)。命(ming)令(ling)線(xian)上(shang)機(ji)台(tai)啟(qi)停(ting)有(you)兩(liang)種(zhong)方(fang)式(shi)
，一(yi)是(shi)由(you)整(zheng)線(xian)主(zhu)屏(ping)發(fa)出(chu)命(ming)令(ling)並(bing)將(jiang)受(shou)命(ming)機(ji)台(tai)設(she)為(wei)聯(lian)機(ji)狀(zhuang)態(tai)；另ling一yi種zhong方fang式shi是shi將jiang針zhen刺ci線xian受shou命ming權quan交jiao給gei前qian紡fang

，針zhen刺ci線xian處chu於yu待dai命ming狀zhuang態tai，這zhe種zhong方fang式shi以yi握wo手shou方fang式shi執zhi行xing，即ji針zhen刺ci線xian準zhun備bei完wan成cheng後hou發fa出chu就jiu緒xu信xin號hao，前qian紡fang收shou到dao信xin號hao後hou發fa出chu運yun行xing信xin號hao和he速su度du信xin號hao，一yi旦dan就jiu緒xu信xin號hao終zhong止zhi
，針zhen刺ci機ji組zu亦yi將jiang停ting止zhi。

（2）參數設定畫麵參見圖7。出(chu)於(yu)數(shu)據(ju)的(de)安(an)全(quan)性(xing)及(ji)程(cheng)序(xu)的(de)兼(jian)容(rong)性(xing)考(kao)慮(lv)
，參(can)數(shu)設(she)定(ding)界(jie)麵(mian)列(lie)出(chu)了(le)用(yong)戶(hu)參(can)數(shu)和(he)廠(chang)家(jia)參(can)數(shu)，因(yin)而(er)參(can)數(shu)設(she)定(ding)需(xu)要(yao)等(deng)級(ji)密(mi)碼(ma)驗(yan)證(zheng)進(jin)入(ru)
，不(bu)同(tong)授(shou)權(quan)等(deng)級(ji)的(de)用(yong)戶(hu)僅(jin)可(ke)以(yi)修(xiu)改(gai)授(shou)權(quan)範(fan)圍(wei)內(nei)的(de)參(can)數(shu)。最(zui)高(gao)級(ji)用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)隨(sui)時(shi)修(xiu)改(gai)各(ge)等(deng)級(ji)授(shou)權(quan)密(mi)碼(ma)。

       

（3）手動畫麵參見圖8。手動操作目的用於調試，用戶能任意對送料輥、出料輥、針刺、托網板、剝網板和油泵等進行任意操作
，不再受其他條件約束。另外，通過手動操作，亦可以使用戶通過試驗尋找合適的生產參數。

（4）配方畫麵參見圖9。台達DOP係列提供配方功能
，提供方便好用類似Excel的配方編輯器
，讓使用者可以輕鬆的編輯配方；並且在64K存cun儲chu空kong間jian內nei可ke以yi同tong時shi輸shu入ru多duo組zu的de配pei方fang
，一yi次ci下xia載zai多duo組zu配pei方fang。本ben係xi統tong在zai人ren機ji端duan利li用yong內nei部bu存cun儲chu器qi來lai切qie換huan，用yong戶hu可ke以yi靈ling活huo從cong該gai畫hua麵mian調tiao用yong經jing驗yan配pei方fang、記錄當前配方或寫入生產配方。程序設計配方容量500組(zu)
，每(mei)組(zu)包(bao)括(kuo)針(zhen)刺(ci)頻(pin)率(lv)，針(zhen)刺(ci)倍(bei)頻(pin)，托(tuo)網(wang)板(ban)位(wei)置(zhi)
，剝(bo)網(wang)板(ban)位(wei)置(zhi)，入(ru)料(liao)速(su)度(du)。在(zai)整(zheng)線(xian)聯(lian)動(dong)狀(zhuang)態(tai)，配(pei)方(fang)內(nei)容(rong)可(ke)以(yi)續(xu)台(tai)下(xia)載(zai)，亦(yi)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)上(shang)位(wei)機(ji)進(jin)行(xing)，在(zai)使(shi)用(yong)上(shang)位(wei)機(ji)下(xia)載(zai)配(pei)方(fang)時(shi)
，由(you)於(yu)下(xia)載(zai)成(cheng)功(gong)後(hou)托(tuo)網(wang)板(ban)托(tuo)網(wang)板(ban)將(jiang)會(hui)自(zi)動(dong)校(xiao)位(wei)
，生(sheng)產(chan)線(xian)上(shang)各(ge)機(ji)台(tai)較(jiao)為(wei)分(fen)散(san)
，出(chu)於(yu)安(an)全(quan)考(kao)慮(lv)，設(she)計(ji)上(shang)要(yao)求(qiu)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)必(bi)須(xu)確(que)認(ren)各(ge)機(ji)台(tai)狀(zhuang)況(kuang)允(yun)許(xu)才(cai)會(hui)下(xia)載(zai)數(shu)據(ju)。

             

圖9a單機調用配方功能                           圖9b上位機調用配方功能