基于臺(tái)達(dá)機(jī)電一體化技術(shù)的高速并條機(jī)

本文介紹新型高速並條機(jī)的工藝自動(dòng)化設(shè)計(jì)原理。項(xiàng)目由DELTA人機(jī)界面、ES系列可編程序控制器、A系列伺服系統(tǒng)和E系列變頻器構(gòu)成的一套經(jīng)濟(jì)成熟的控制系統(tǒng)。項(xiàng)目已經(jīng)紡機(jī)廠并條機(jī)成功應(yīng)用。
關(guān)鍵字： 并條機(jī) 系統(tǒng)集成 HMI PLC 變頻器

1 引言

棉紡工程中的并條過(guò)程是現(xiàn)代紡紗技術(shù)提升紡紗質(zhì)量的關(guān)鍵工藝。并條工藝輸入的原料是來(lái)自前端梳棉工藝段的具有紗條初級(jí)形態(tài)的“生條”，并條工藝成品是經(jīng)過(guò)并和、牽引、混合、成條四項(xiàng)工藝處理過(guò)的“熟條”。“熟條”通常經(jīng)過(guò)盤(pán)條后由送交后端粗紗機(jī)。機(jī)電一體化并條機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)是解決并條速度與并條質(zhì)量的矛盾，又好又快的加工“生條”。

本項(xiàng)目研發(fā)的自動(dòng)化高速並條機(jī)主要應(yīng)用于76mm以下精梳、普梳棉、化纖和混紡工藝的併合牽伸，以提高棉條長(zhǎng)片段均勻度及纖維的伸直平行，使不同品質(zhì)的纖維在棉條中的混合更均勻。一般用于精梳機(jī)后一道工序，具有較好的熟條質(zhì)量，尤其是表現(xiàn)在降低重量不勻率，改善條干CV（混合均勻度）值等方面均有明顯效果，其質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到或者優(yōu)于相關(guān)國(guó)標(biāo)要求，對(duì)后續(xù)粗紗機(jī)、細(xì)紗機(jī)與自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)的成紗品質(zhì)帶來(lái)很大幫助。

2 工藝原理

并條工藝簡(jiǎn)要概括為并和、牽引、混合、成條4項(xiàng)功能。由于梳棉機(jī)生產(chǎn)的生條不勻率很大,纖維排列紊亂,直接紡成細(xì)紗質(zhì)量很差,通過(guò)上述步驟有效改善條干均勻度即纖維狀態(tài)。

并合。將6-8根棉條并合喂入并條機(jī)制成一根棉條

牽伸。將棉條拉長(zhǎng)拉細(xì)到原來(lái)程度同時(shí)改變纖維狀態(tài),可以有效地控制熟條定量

混合。用反復(fù)混合的方法進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)單纖維的混合,保證棉條的成分均勻,穩(wěn)定成紗質(zhì)量

成條。將制成棉條利用圈條盤(pán)有規(guī)則地放在棉條桶內(nèi),便于搬運(yùn),供下道工序使用

3 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)概述

目前國(guó)產(chǎn)新型高速並條機(jī)設(shè)計(jì)速度一般在600-800m／min或以上，實(shí)開(kāi)車(chē)速度多在360-420m／min,國(guó)產(chǎn)新型高速並條機(jī)目前大多為雙眼出條，少數(shù)采用單眼結(jié)構(gòu)但是多用于配置瑞士烏斯特自調(diào)勻整系統(tǒng)的機(jī)型。 新型高速并條機(jī)做了較大電氣的變化，取消了原來(lái)一些機(jī)械結(jié)構(gòu)，使用大量的電氣控制，使機(jī)器性能大幅提高，新型高速并條機(jī)外觀如圖1所示。

3.2 設(shè)計(jì)項(xiàng)目

雙眼輸出；適紡纖維22－76mm；最高機(jī)械速度800m／min；采用開(kāi)環(huán)控制的自調(diào)勻整系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)短片段的自調(diào)勻整，可改善棉條的不勻率和條干CV％值，加工出優(yōu)質(zhì)紗條；大量采用同步帶傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“無(wú)間隙”傳動(dòng)，噪聲低，穩(wěn)定牽伸，降低出條不勻；左右眼除自動(dòng)換筒外其余均單獨(dú)傳動(dòng)，可消除對(duì)牽伸傳動(dòng)的干擾；三上三下附導(dǎo)向皮輥壓力棒雙區(qū)曲線牽伸，上清潔采用回轉(zhuǎn)絨布帶或浮動(dòng)金屬棒、下清潔采用往復(fù)擺動(dòng)式丁腈刮圈清潔裝置；加壓有氣動(dòng)加壓和彈簧加壓兩種方式由用戶選用，氣體加壓壓力可調(diào)節(jié)；運(yùn)用了可編程序控制器（PLC）、觸摸屏顯示、變頻調(diào)速等技術(shù)，預(yù)留中央網(wǎng)絡(luò)接口，可實(shí)現(xiàn)故障遠(yuǎn)程診斷；主電機(jī)變頻調(diào)速，可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)，加減速時(shí)間可調(diào)，自選最佳起動(dòng)狀態(tài)；液晶觸摸屏顯示實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，有中英文兩種方式任選；加壓搖架起落由氣缸完成，按鈕操作，圈條、前區(qū)、后區(qū)和導(dǎo)條四大張力牽伸均可實(shí)現(xiàn)多級(jí)調(diào)節(jié)，且無(wú)鍵連接，提高了適紡性能；吸風(fēng)、上、下各由單獨(dú)氣管與吸棉箱聯(lián)接，棉箱內(nèi)自動(dòng)撥落棉，保持吸風(fēng)均勻，不會(huì)因落棉積聚過(guò)厚而影響吸風(fēng)效果；具備自動(dòng)剝棉、自動(dòng)釋壓、自動(dòng)換筒、自動(dòng)潤(rùn)滑等功能 ，免去工藝變換輪，維護(hù)操作簡(jiǎn)單方便；自動(dòng)換筒設(shè)有積極式斷條機(jī)構(gòu)，功能可靠；關(guān)鍵零件加工工藝先進(jìn)，采用高精度是高質(zhì)量熟條的保證；產(chǎn)品外型新穎美觀。

4基于臺(tái)達(dá)機(jī)電一體化技術(shù)的高速并條機(jī)

新型高速并條機(jī)采用全系列臺(tái)達(dá)機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)單一自動(dòng)化平臺(tái)工藝控制過(guò)程。控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。項(xiàng)目由DVP60ES00R2型PLC負(fù)責(zé)控制全機(jī)的運(yùn)行,同時(shí)配備DOPA57GSTD或者DOPAS57BSTD型號(hào)觸摸屏,PLC與觸摸屏之間采用RS232方式通訊,運(yùn)用中文與圖形符號(hào)顯示產(chǎn)量.條速.轉(zhuǎn)速.定長(zhǎng).班次等參數(shù),并對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示,使控制更加人性化,即利于全機(jī)的操作,也方便了管理，而PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器以及E系列變頻器之間通過(guò)MODBUSRS485方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和通訊控制。

圖2 控制系統(tǒng)框圖

本機(jī)主傳動(dòng)即一羅拉采用臺(tái)達(dá)VFD055E43A型變頻器驅(qū)動(dòng)變頻電機(jī),通過(guò)臺(tái)達(dá)ES3-06CG6941型光學(xué)編碼器將轉(zhuǎn)速信號(hào)送到后級(jí)臺(tái)達(dá)ASDA1521MA型伺服驅(qū)動(dòng)裝置,由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)二三羅拉運(yùn)行,其中伺服接受編碼器脈沖信號(hào)由PLC依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)定量與檢測(cè)定量的差值運(yùn)算結(jié)果后通過(guò)MODBUS總線方式發(fā)出指令改變伺服電子齒輪比,從而達(dá)到動(dòng)態(tài)改變牽伸比的目的,直到檢測(cè)定量符合國(guó)標(biāo)工藝要求。

項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)以前的機(jī)型基于單板機(jī)控制，數(shù)碼管顯示，系統(tǒng)操作界面麻煩，電控系統(tǒng)的穩(wěn)定性導(dǎo)致經(jīng)常更換電路板。現(xiàn)在把臺(tái)達(dá)的人機(jī)界面,ES系列可編程控制器,變頻器與伺服驅(qū)動(dòng)器,編碼器等應(yīng)用在並條機(jī)控制上大幅度提高了機(jī)器的可靠性, 因?yàn)椴辉傩枰惹暗妮p重牙齒輪機(jī)械裝置，只需動(dòng)態(tài)改變伺服電子齒輪比即可實(shí)現(xiàn)總牽伸倍數(shù)的改變，從而使得機(jī)器系統(tǒng)簡(jiǎn)潔可靠，操作維護(hù)簡(jiǎn)便,在變更生條種類時(shí)牽伸倍數(shù)由機(jī)器自適應(yīng)調(diào)整,體現(xiàn)了在OEM設(shè)備上臺(tái)達(dá)產(chǎn)品整合的優(yōu)勢(shì), 貯存和顯示內(nèi)容廣泛，自調(diào)勻整，張力控制，輕松實(shí)現(xiàn)班產(chǎn)/總產(chǎn)量自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)掉電保存等系統(tǒng)功能。

5 結(jié)束語(yǔ)

該紡機(jī)廠該機(jī)型自從2007年5月份在江蘇江陰宇華化纖有限公司試用成功以來(lái)，由于產(chǎn)品良好的性價(jià)比在國(guó)內(nèi)諸如福建金源紡織/四川天嬌紡織/荊門(mén)紡織等多家紡織企業(yè)進(jìn)行大量的推廣應(yīng)用，截至如今已有120多臺(tái)套機(jī)器投入商用，產(chǎn)品受到紗廠歡迎，市場(chǎng)反映良好，為紡機(jī)廠帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。