1 引言

    紡織行業清花設備是集機、電
、qidenggaoxinjishuyuyitidefangzhijixieshebei。zuoweigezhongfangzhigongyiliuchengdeqianfangshebei，zaitigaofangzhichanpindangciyuzhiliangzhongqizhezhongyaozuoyong。fangzhixingyeshichuantonglaoxingye，fangzhichanglaoshebeijuduo，chuantongshebeijuncaiyongjidianqikongzhixitong，changqiyilaidianqiguzhanglvgaodewentiyizhimeiyoujiejue。muqian，zaiguojishangyipubiancaiyongPLC及變頻控製技術取代繼電器控製技術.傳統的清花工序(非自動化程度高的新設備)的電氣控製在紡織企業中是比較複雜的,而且電氣故障也是較多的。對清花工序進行電氣改造,引入PLC及變頻自動控製係統意義很大。采用國產永宏(FATEK)PLC及變頻控製係統改造清花生產線以後具有高產量、高除雜效率
、高自動化等特點
，在生產使用中體現了其設計合理，工藝性能好，機電一體化水平高。經不懈地改進、完善和提高開棉設備的設計和製造水平
，縮短了我國開棉設備與國際先進水平的差距。

 

    圖1 清花生產線工藝示意圖

    （1）開鬆工序：把原料包中壓緊的纖維塊鬆解成較小的纖維束，同時避免纖維的損傷和雜質的碎裂。
    （2）除雜工序：清除原料中大部分的雜質和疵點以及部分短絨，同時避免可紡纖維的損耗。
    （3）混和工序：使不同成分
、不同等級的原料充分混和
，保證成紗質量的均勻一致。
    （4）成卷工序：均勻喂給，製成一定重量和長度的纖維卷，以滿足下道工序的需要。
       
    開清棉機械按其功能劃分有：開棉機械如自動抓棉機、棉箱給棉機等，其主要作用是開棉和給棉

，無明顯的除雜作用；混棉機械如多倉混棉機
、混棉簾等，其主要作用是完成原棉的混和
；開清棉機械如雙輥軸流開棉機
、豪豬式開棉機、單打手成卷機、juchiguntongqingmianjideng，qizhuyaozuoyongshikaisongyuanmianheqingchuzazhi。yitaihaodekaiqingmianyingjuyougongyiliuchengduan，shifangxingqiang
，gongzuoxiaonenggaodengtedian。zhengtaoshebeiyoujitaibutonggongnengdedanjizuchengkaiqingmianlianheji
，zuijibendeshebeipeizhiwei：圓盤式抓棉機(2台)→除金屬裝置→六輥筒開棉機(附A045型凝棉器)→多倉混棉機→豪豬式開棉機(附A045型凝棉器)→豪豬式開棉機(附AO45型凝棉器)→二路電氣配棉器→雙棉箱給棉機(附AO45型凝器)(2台)→單打手成卷機(2台)。

 

2 清花工藝與PLC技術

     2.1 清花生產線工藝流程介紹
     開清工序，是紡紗工藝流程中的第一道工序

，加工對象主要是軋棉廠或化纖製造廠運來的原料包。其主要作用是：對原棉進行開鬆、除雜、混和並製成厚度均勻的棉卷或輸出流量均勻的棉流
，供梳棉機使用。其主要任務如圖1所示。

 

    2.2 PLC清花線控製技術路線 
    清花生產線原設計采用繼電器控製係統，故障率極高，維修量很大,運行效率較低，同時因為前後各供棉電機沒有變頻調速
，不能連續供棉，嚴重影響設備正常運行。改造前各個控製設備分散排列,操作也極為不便,改造前部分繼電器控製的部分電路原理圖如圖2所示。
    PLC成為工業領域內高可靠性計算機程序控製係統的代名詞。將繼電器控製係統用PLC代替
，故障率顯著降低
，可靠性提高，很受歡迎。通過對清花電氣線路和安全裝置的改造來保證電氣設備安全;通過電氣方案的改進設計來滿足工藝流程的要求;通過關鍵點電氣裝置的增設來保證和提高清棉工段的產品質量.該係統利用程序實現模糊算法和控製策略,與位移傳感器、電流變換頻率調節裝置及電機等組成實時數據采集和控製係統,替代原來的鐵炮撥叉調速係統,對清花成卷機的給棉羅拉轉速進行調節,使給棉羅拉在單位時間輸出的棉量保持恒定.經過現場實際運行後表明,提高了係統的精度和動態特性,降低了棉卷不勻率,控製效果良好.紡織機械應用了自動化技術後機構簡化

，性能改善
，質量提高
，操作方便，提升了設備的檔次和水平。電氣控製係統采用PLC
、變頻技術，使係統操作和工藝調整更加簡單快捷
；人機界麵對話、故障自動診斷等功能使係統管理維護更有效
；重物、金屬
、火星和異性纖維探測技術的應用
，使係統安全有保障；氣壓控製技術、連續喂給技術和自調勻整技術的應用
，使係統生產運行更加穩定可靠。 
 

                圖2 原清花繼電器控製係統部分原理

 

                   圖3 基於永宏PLC的清花生產線 
 

    近年來,隨著科學技術的進步和微電子技術的迅猛發展,可編程序控製器技術已廣泛應用於自動化控製領域。可編程序控製器以其高可靠性和操作簡便等特點,已經形成了一種工業控製趨勢。傳統的清花工序（非自動化程度高的新設備）的電氣控製在紡織企業中是比較複雜的，而且電氣故障也是較多的。在眾多的PLC當中，如何選型取決於實際的應用需要。清花控製係統的特點是距離長、規模大
、分布站點多、通訊對象多。國產永宏(FATEK)係列PLC恰恰適應於這樣的應用需求
，其強大的通訊能力、高速靈活的網絡體係令眾多的PLC難以與之匹敵
，本方案主要采用具有很高性價比的FBS-60MA主機模塊及FBS-60EAP擴展模塊
，FBS-60MA主機模塊采用36點24VDC數字輸入(4點可達10kHz)，24點(R/T/S)數字輸出(“T”機型具4點10kHz輸出)，一個RS-232或USB通訊端口(最大可擴充至3個)
，FBS-60EAP擴展模塊采用36點24VDC數字輸入，24點(R/T/S)數字輸出，內建電源供應器。其主要特點是：（1）模塊化結構設計。且模塊小型化、無排風扇結構、易於實現分布
、易安裝，便於維護。（2）高電磁兼容性和強抗震動、衝擊性，使其具有最高的工業環境適應性。（3）功能強大。適用於不同的需求，提供各種類型的I/O模塊、功能模塊

、通訊模塊

；程序運算速度快，運算指令豐富
，強有力的程序處理能力，具有完善的自診斷功能。（4）通tong訊xun能neng力li強qiang。通tong訊xun協xie議yi的de多duo樣yang化hua，及ji具ju有you的de自zi定ding義yi功gong能neng使shi得de各ge種zhong通tong訊xun類lei型xing的de應ying用yong成cheng為wei可ke能neng，為wei應ying用yong係xi統tong的de整zheng合he與yu集ji成cheng提ti供gong了le非fei常chang好hao的de條tiao件jian。（5）所有PLC係統的配置，包括通訊的配置，及組態、編程、調試，維護，管理均在軟件中
，統一的界麵
、全局的數據管理、方便的操作等為用戶創造了良好的環境。 
    將清花車間總混、豪豬、成卷機由原來的繼電器分散控製改為由永宏PLC集中控製
，且總混、豪豬給棉電機均由變頻器控製，雙速運行，速度可調；PLC控製工作穩定可靠
，故障率低；可根據需要重新改編程序，靈活方便；全套車隻用一隻集控櫃，體積小
，占用空間少，功能多、抗幹擾、適用性強
，更適於老廠改造。總控製思路如圖3所示。圖3 總控製係統設計圖 開清棉聯合機全流程的各項動作
，由PLC程序控製完成。具有結構簡單操作方便，運行穩定可靠．便於檢查維修、故障少等優點，對提高產品質量
、降低成本、提高效率。清花流程控製改造主要用PLC代替傳統的繼電器及接觸器控製係統
，用梯形圖軟件代替電路圖
，可節約大量電器元件，減少因元件觸點、線圈的損壞而造成的壞車及馬達燒壞。PLC編程控製取代傳統電氣的各單機分散控製為集中控製，一個PLC櫃代替了多個電控箱。尤其是在清花技術改造中可縞程控製器代替傳統的繼電器及―接觸器控製係統
，用軟件代替控製電路，大大減少開關量，使棉卷不勻率穩定在l.0以下，下機正卷率達98％以上，回花率降低2％～3％，棉卷縱向喂入生條不勻率6.79cv％，橫向喂入生條不勻率7.62cv％，而且杜絕噎車
、減少羅卜絲等。電氣控製中心為清花全流程設備一個集中電氣控製站。控製係統采用工業級PLC及(ji)人(ren)機(ji)界(jie)麵(mian)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)，實(shi)現(xian)人(ren)機(ji)對(dui)話(hua)。顯(xian)示(shi)器(qi)可(ke)直(zhi)觀(guan)顯(xian)示(shi)電(dian)機(ji)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)和(he)傳(chuan)感(gan)器(qi)位(wei)置(zhi)，並(bing)可(ke)在(zai)顯(xian)示(shi)器(qi)上(shang)讀(du)出(chu)各(ge)機(ji)台(tai)的(de)設(she)計(ji)參(can)數(shu)。采(cai)用(yong)變(bian)頻(pin)器(qi)更(geng)改(gai)工(gong)藝(yi)參(can)數(shu)十(shi)分(fen)方(fang)便(bian)。電(dian)氣(qi)控(kong)製(zhi)中(zhong)心(xin)提(ti)供(gong)標(biao)準(zhun)計(ji)算(suan)機(ji)接(jie)口(kou)，方(fang)便(bian)工(gong)廠(chang)實(shi)現(xian)計(ji)算(suan)機(ji)控(kong)製(zhi)和(he)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)。具(ju)體(ti)的(de)PLC主機及擴展部分控製原理圖如圖4圖和5所示。

                圖4 永宏PLC主機控製部分原理圖

                圖5 永宏PLC擴展控製部分原理圖

     為了PLC程序設計及維護方便，FBs係列主機備有程序記憶匣（FBs-PACK）可供我們選擇
，FBs-PLC指令超過300種以上
，並采用最人性化，可讀性最高之多輸入/多輸出指令方式。一個指令即可達成大部分其他品牌PLC數(shu)個(ge)指(zhi)令(ling)才(cai)能(neng)做(zuo)到(dao)的(de)功(gong)能(neng)，使(shi)程(cheng)序(xu)大(da)為(wei)精(jing)簡(jian)，同(tong)時(shi)運(yun)算(suan)結(jie)果(guo)可(ke)直(zhi)接(jie)由(you)指(zhi)令(ling)方(fang)塊(kuai)右(you)側(ce)之(zhi)輸(shu)出(chu)取(qu)得(de)。在(zai)程(cheng)序(xu)可(ke)讀(du)性(xing)方(fang)麵(mian)，每(mei)個(ge)應(ying)用(yong)指(zhi)令(ling)之(zhi)輸(shu)入(ru)或(huo)輸(shu)出(chu)端(duan)均(jun)有(you)功(gong)能(neng)助(zhu)憶(yi)簡(jian)碼(ma)說(shuo)明(ming)，操(cao)作(zuo)數(shu)字(zi)段(duan)則(ze)直(zhi)接(jie)標(biao)明(ming)其(qi)屬(shu)性(xing)簡(jian)稱(cheng)並(bing)可(ke)於(yu)其(qi)正(zheng)下(xia)方(fang)直(zhi)接(jie)顯(xian)示(shi)其(qi)狀(zhuang)態(tai)或(huo)內(nei)容(rong)值(zhi)，可(ke)免(mian)除(chu)它(ta)牌(pai)PLC無標示需死記之麻煩，程序可讀性最高，效率最佳。在高階應用方麵，如網絡LINK
、PID控製
、NC定位等
，則有專用之便利指令與之對應，大幅降低使用障礙。FBs-PLC之視窗版階梯圖程序編輯軟件階梯圖大師WinProladder提供使用者親和性最高之視窗中文操作環境，及永宏精心安排之編輯、監視
、除錯等操作順手，讓使用者在極短時間內即可精通整體操作，加上WinProladder強大且齊全之編輯功能輔以按鍵
、鼠標並用及在線即時之指令功能查詢與操作指引，將使您之編輯
、輸入效率倍增。而直接於階梯圖上顯示之“即時”接點狀態、緩存器數據與多窗口監視、比較等功能
，讓使用者在作監視控製或除錯時直觀友好。圖6是PLC與變頻器部分程序設計梯形圖。

 

                           圖6 部分程序設計梯形圖 

    結合有永宏PLC為(wei)主(zhu)導(dao)組(zu)成(cheng)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)
，我(wo)們(men)還(hai)引(yin)進(jin)了(le)變(bian)頻(pin)器(qi)對(dui)前(qian)後(hou)供(gong)棉(mian)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)了(le)前(qian)後(hou)供(gong)棉(mian)電(dian)機(ji)變(bian)頻(pin)改(gai)造(zao)，係(xi)統(tong)經(jing)過(guo)改(gai)造(zao)後(hou)，保(bao)證(zheng)了(le)供(gong)棉(mian)穩(wen)定(ding)連(lian)續(xu)控(kong)製(zhi)，大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)棉(mian)卷(juan)質(zhi)量(liang)。同(tong)時(shi)對(dui)圓(yuan)盤(pan)抓(zhua)棉(mian)小(xiao)車(che)也(ye)進(jin)行(xing)了(le)PLC及變頻改造,原打手升降改為變頻控製後,下降幅度隨時可以根據前道工序所需要棉量調節。

 

4 結束語 
    基於永宏PLC的(de)清(qing)花(hua)線(xian)改(gai)造(zao)至(zhi)今(jin)共(gong)改(gai)造(zao)了(le)五(wu)套(tao)清(qing)花(hua)全(quan)流(liu)程(cheng)
，采(cai)用(yong)集(ji)中(zhong)式(shi)控(kong)製(zhi)

，永(yong)宏(hong)可(ke)編(bian)程(cheng)控(kong)製(zhi)器(qi)實(shi)現(xian)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)
，積(ji)累(lei)了(le)豐(feng)富(fu)經(jing)驗(yan)，並(bing)取(qu)得(de)了(le)一(yi)定(ding)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)和(he)社(she)會(hui)效(xiao)益(yi)。國(guo)產(chan)可(ke)編(bian)程(cheng)序(xu)控(kong)製(zhi)器(qi)在(zai)國(guo)產(chan)紡(fang)織(zhi)機(ji)械(xie)上(shang)的(de)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)，推(tui)動(dong)了(le)國(guo)產(chan)紡(fang)織(zhi)機(ji)械(xie)的(de)機(ji)電(dian)一(yi)體(ti)化(hua)發(fa)展(zhan)，縮(suo)小(xiao)了(le)與(yu)國(guo)外(wai)紡(fang)織(zhi)機(ji)械(xie)的(de)差(cha)距(ju)。但(dan)紡(fang)織(zhi)專(zhuan)業(ye)很(hen)多(duo)自(zi)動(dong)化(hua)裝(zhuang)置(zhi)國(guo)內(nei)發(fa)展(zhan)緩(huan)慢(man)，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)紡(fang)織(zhi)專(zhuan)用(yong)的(de)國(guo)產(chan)可(ke)編(bian)程(cheng)序(xu)控(kong)製(zhi)器(qi)和(he)變(bian)頻(pin)器(qi)方(fang)麵(mian)需(xu)加(jia)快(kuai)開(kai)發(fa)，才(cai)能(neng)發(fa)揮(hui)更(geng)大(da)的(de)效(xiao)果(guo).