1 引言
本機(jī)是將兔毛原料未經(jīng)改性處理,直接進(jìn)行開(kāi)松、梳理,制成一定支數(shù)的毛條,具備抱合力大和加有真捻等特點(diǎn),并由紡紗機(jī)(FNT-28型兔毛紡紗機(jī),專(zhuān)利號(hào):9424N73-4)紡制成各種規(guī)格支數(shù)的細(xì)紗。本機(jī)是國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利產(chǎn)品(專(zhuān)利號(hào):93106597-6),"八五"國(guó)家星火項(xiàng)目,同時(shí)又被國(guó)家科委列為"九五"
目。全機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
圖1 梳理機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
本機(jī)電氣部分采用繼電器控制系統(tǒng),動(dòng)力驅(qū)動(dòng)由三相異步電動(dòng)機(jī)來(lái)完成。該控制系統(tǒng)有三點(diǎn)不足:
(1) 繼電器線路接線復(fù)雜,功能單一。 繼電器接觸控制系統(tǒng)的邏輯部分由許多繼電器;按某一固定形式連接而成,若工藝流程發(fā)生改變,則需要改變繼電器控制系統(tǒng)的接線,才能滿足新的工藝流程要求。工人實(shí)際操作和維修復(fù)雜,易出故障;
(2) 可靠性不高,控制精度不夠,這就勢(shì)必影響了出條支數(shù)、出條定重;
(3) 繼電器控制柜的體積大,占用了較大的生產(chǎn)空間,影響了工人的操作。
因此有必要對(duì)本機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。近年來(lái),隨著
科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,步進(jìn)、伺服電機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,其功能多樣性和產(chǎn)品可靠性日臻完善,正在逐步取代原來(lái)的普通電機(jī)。而且隨著可編程控制器技術(shù)的日益成熟,將二者完整地結(jié)合起來(lái),完成對(duì)各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制,實(shí)行機(jī)電一體化,正在成為一種趨勢(shì)。
2 控制方案的確定
由于步進(jìn)電機(jī)可直接用數(shù)字信號(hào)控制,無(wú)需反饋可開(kāi)環(huán)工作,無(wú)累積定位誤差,控制精度高,因此被廣泛用于數(shù)字控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。而可編程序控制器(PLC)是一種適于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的,由單片計(jì)算機(jī)(CPU)、外圍大規(guī)模集成電路(LSI)、系統(tǒng)軟件及I/0接口等構(gòu)成的新型控制器,用戶通過(guò)軟件設(shè)計(jì),可實(shí)現(xiàn)以往難以實(shí)現(xiàn)的各種復(fù)雜邏輯控制。與通用PC機(jī)或單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)相比,PLC具有可靠、抗擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),已成為替代傳統(tǒng)繼電接觸器控制線路的升級(jí)換代產(chǎn)品。因此,本系統(tǒng)采用可編程控制器(PLC) 為控制核心,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為執(zhí)行元件、紅外光電傳感器為檢測(cè)元件的新型系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了兔毛梳理機(jī)的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制。其組成原理如圖2所示:
圖2 控制系統(tǒng)原理圖
3 控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
3.1 系統(tǒng)組成
PLC選用日本松下FP0 PLC,共8點(diǎn)輸入(X0~X7),8點(diǎn)輸出(Y0~Y7),主要控制主電機(jī)Motor1和毛斗步進(jìn)電機(jī)Motor2的工作狀態(tài)和轉(zhuǎn)速;步進(jìn)電機(jī)選用兩相混合步進(jìn)電動(dòng)機(jī),步距角1.8°/STEP,用于驅(qū)動(dòng)主機(jī)和毛斗;步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器選用DMD402,電源電壓DC14V~40V,其作用是根據(jù)PLC的控制指令對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)脈沖和方向控制。
3.2 系統(tǒng)工作原理
FP0系列PLC除具有一般邏輯控制與運(yùn)算功能外,還具有高速計(jì)數(shù)輸入(最大10kHz)、PLS脈沖直接輸出、SPD位置控制、PWM脈沖輸出等特殊處理功能,用于步進(jìn)電機(jī)的速度控制或位置按制十分方便。
在圖3所示系統(tǒng)中:PLC輸出口Y0、Y1以脈沖速率方式輸入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的Pulse input端,控制梳理機(jī)主電機(jī)和毛斗電機(jī)轉(zhuǎn)速和位移。PLC輸出口Y2、Y3以方向信號(hào)輸入到驅(qū)動(dòng)器Directional input端,控制梳理機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)向。輸出點(diǎn)Y4、Y5是步進(jìn)電機(jī)復(fù)位信號(hào)RST,每次開(kāi)機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器清零。PLC輸入點(diǎn)X0以梳理機(jī)喂入量斗處的紅外傳感器作為輸入信號(hào),可調(diào)節(jié)喂入量斗的喂毛量。X1、X2作為步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)信號(hào),X3作為步進(jìn)電機(jī)復(fù)位信號(hào)。X4以為位置傳感器作為輸入信號(hào),檢測(cè)梳理機(jī)是否復(fù)位??梢岳卯?dāng)需要手動(dòng)操作時(shí),可通過(guò)PLC的手動(dòng)輸入信號(hào)X5、X6,以點(diǎn)動(dòng)方式按制電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)??刂脐P(guān)系為:X5=ON,電機(jī)正轉(zhuǎn);X6=ON,電機(jī)反轉(zhuǎn)。
圖3 梳理機(jī)控制工作原理圖
4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
圖4是根據(jù)前述梳理機(jī)的電氣控制原理,結(jié)合PLC的程序設(shè)計(jì)方法和生產(chǎn)工藝要求,設(shè)計(jì)的控制軟件程序流程圖。
圖4 梳理機(jī)運(yùn)行程序圖
利用FP0 PLC提供的高速脈沖處理指令、邏輯控制指令、算數(shù)運(yùn)算指令及一些特殊功能指令,可較方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的升/降速、恒速及正/反轉(zhuǎn)的運(yùn)行控制,尤其用PLS-脈沖輸出指令和SPD-位置控制指令,可使步進(jìn)電機(jī)達(dá)到不失步的升/降速與恒速運(yùn)行。
5 結(jié)束語(yǔ)
以PLC和步進(jìn)電機(jī)為主構(gòu)成的數(shù)字式兔毛梳理機(jī)控制系統(tǒng)的研制成功,為兔毛梳理機(jī)在生產(chǎn)與應(yīng)用環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)的調(diào)整,提供了保障。采用本控制系統(tǒng)的兔毛梳理機(jī)各項(xiàng)指標(biāo):適紡原料范圍:兔毛(高比例);條干重量不勻率:1.5%;生條可紡支數(shù):8~60公支;脫毛量:1~mg/100cm2;兔毛制成率≥95%;出條定重:0.125~1g/m;臺(tái)時(shí)產(chǎn)量:0.3~2kg/h。此外,系統(tǒng)具有控制精度高、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、無(wú)噪音等優(yōu)點(diǎn)。