中達電通股份有限公司應用方案：基於台達機電產品的針刺無紡布生產線集成應用

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1中(zhong)的(de)送(song)棉(mian)箱(xiang)，開(kai)鬆(song)機(ji)和(he)氣(qi)壓(ya)棉(mian)箱(xiang)是(shi)將(jiang)密(mi)實(shi)的(de)纖(xian)維(wei)變(bian)成(cheng)蓬(peng)鬆(song)雜(za)亂(luan)的(de)纖(xian)維(wei)並(bing)送(song)到(dao)梳(shu)理(li)機(ji)入(ru)口(kou)，梳(shu)理(li)機(ji)將(jiang)纖(xian)維(wei)梳(shu)理(li)成(cheng)厚(hou)薄(bo)均(jun)勻(yun)的(de)纖(xian)維(wei)網(wang)並(bing)送(song)到(dao)鋪(pu)網(wang)機(ji)，鋪(pu)網(wang)機(ji)將(jiang)送(song)來(lai)的(de)纖(xian)維(wei)網(wang)按(an)照(zhao)重(zhong)量(liang)要(yao)求(qiu)疊(die)成(cheng)多(duo)層(ceng)的(de)纖(xian)維(wei)網(wang)送(song)往(wang)針(zhen)刺(ci)機(ji)並(bing)由(you)針(zhen)刺(ci)機(ji)刺(ci)成(cheng)相(xiang)互(hu)結(jie)合(he)製(zhi)成(cheng)的(de)纖(xian)維(wei)薄(bo)片(pian)。無(wu)紡(fang)布(bu)生(sheng)產(chan)線(xian)係(xi)統(tong)是(shi)一(yi)個(ge)看(kan)似(si)各(ge)自(zi)獨(du)立(li)、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)。

（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(de)VFD-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：啟(qi)動(dong)畫(hua)麵(mian)，主(zhu)畫(hua)麵(mian)，參(can)數(shu)設(she)定(ding)畫(hua)麵(mian)，手(shou)動(dong)操(cao)作(zuo)畫(hua)麵(mian)，配(pei)方(fang)畫(hua)麵(mian)和(he)幫(bang)助(zhu)畫(hua)麵(mian)。在(zai)設(she)計(ji)用(yong)戶(hu)界(jie)麵(mian)之(zhi)前(qian)，須(xu)根(gen)據(ju)控(kong)製(zhi)方(fang)案(an)設(she)計(ji)模(mo)組(zu)參(can)數(shu)相(xiang)關(guan)內(nei)容(rong)，一(yi)是(shi)控(kong)製(zhi)器(qi)選(xuan)擇(ze)和(he)控(kong)製(zhi)區(qu)設(she)定(ding)：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。

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“後(hou)，該(gai)畫(hua)麵(mian)油(you)泵(beng)手(shou)動(dong)停(ting)止(zhi)無(wu)效(xiao)，係(xi)統(tong)將(jiang)按(an)照(zhao)已(yi)設(she)定(ding)的(de)頻(pin)率(lv)繼(ji)續(xu)運(yun)行(xing)，運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)下(xia)可(ke)實(shi)時(shi)調(tiao)整(zheng)針(zhen)刺(ci)頻(pin)率(lv)。在(zai)聯(lian)動(dong)狀(zhuang)態(tai)，針(zhen)刺(ci)密(mi)度(du)的(de)修(xiu)改(gai)將(jiang)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)進(jin)料(liao)和(he)出(chu)料(liao)速(su)度(du)，但(dan)牽(qian)伸(shen)比(bi)將(jiang)維(wei)持(chi)恒(heng)定(ding)。非(fei)聯(lian)動(dong)狀(zhuang)態(tai)，用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)手(shou)動(dong)單(dan)獨(du)更(geng)改(gai)針(zhen)刺(ci)頻(pin)率(lv)和(he)進(jin)出(chu)料(liao)速(su)度(du)（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。

（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。