大卷装液压传动染色机的PLC控制

皇甫传智 (安徽 蚌埠 chuanzhi521@126.com) 摘要：利用触摸屏、PLC等自动控制系统技术平台，根据生产工艺操作流程，开发出新一代自控系统，对进口电气控制设备进行改造，满足现代工业生产的需要。 一、概述： NOEGR1400/2型大卷装液压传动染色机由葡萄牙诺菲尔公司所制造，单台价值一百多万元；适用于小批量、多品种平幅织物在常温常压下平幅退煮漂、浸染、漂洗、放样、剥色等生产工艺。是规模以上纺织印染企业不可或缺的技术装备.国内多家印染企业拥有该机型;此机的核心技术是在较大容布量（800---6000米）的情况下保证卷绕辊在运转过程中保持线速度、布面张力的恒定。电气自动控制电脑部分原采用意大利Termoelectronica公司产的Z8单片机专用控制器(目前制造厂家已不再生产)；集控制、显示、参数设置于一身；国内不易采购。 二、改造理由： 随着使用年限的增加，印染车间里潮湿的生产环境,使得主控制电脑出现接插件老化、接触不良和线路板被腐蚀严重及参数易丢失、死机的现象。易造成控制动作失常，信号失真,影响到速度、张力控制器件的正常工作（或造成损坏）；另一方面,原设计中同步闭环速度反馈传感器的机械连接部件(机械密封)，由于与染液接触，轴心度易磨损，存在极易损坏(甚至造成传感器的损坏)的缺陷,进而影响到线速度、张力的稳定性；造成色布前后色差等。以及要求输入参数多,操作步骤繁琐.设备维修量较大,电脑备件国内无处购买，影响生产进度。较难满足现代工业生产的需要。 针对上述种种不利因素，我们提出了相应的改造方案，使用比较先进的技术平台-----通用型可编程序逻辑控制器（PLC）系列及人机界面（触摸屏）产品替换原有的Z8单片机专用控制电脑。 三、系统构成： 此设备液压传动部分(液压部件为德国产”博世”牌) 设计较为先进,在国内大卷装染色机同类产品中处领先地位且基本完好，因此改进原则是不需对液压传动主控回路做出改进,只对原电气电脑自动控制部分进行改造。继续使用原机原有的电器配件，重新设计制图,按卷染工艺特点编制相应的应用程序。选用通用PLC、触摸屏系列系统地完成此设备人机对话和自动控制的替换。整个控制系统结构如图一所示： 控制指令由系统触摸屏集中操作，系统通过操作员指令输出控制信号，并根据闭环采集的数据，计算出速度、张力所需值，控制液压阀的流量，带动液压马达的转动，实现在恒张力下A、B卷绕辊的线速度恒定。完成织物在浸染缸内多道转移浸染的染色等工艺。 在核心应用程序的设计中，以卷绕辊线速度为“主”控制变量,以张力为“从”控制变量，两者交替控制，在每种控制中又采用在线规则自调整的PID控制功能。从而从根本上解决了整个系统的“恒线速度”、“恒张力”的问题，在极大程度上提高了系统运行的可靠性、稳定性。并省去同步闭环速度反馈传感器,闭环反馈作用由应用程序根据采集的数据计算来实现。 程序框图如下: 四、主要技术特点： 所需应用程序根据工艺操作要求经在线调试修改完善，已使得机器的线速度、张力恒定性好，使得机器自动化程度提高，性能稳定可靠，功能增强，操作简便直观，降低了劳动强度，大大提高了生产效率。 1、适用于液压、交流变频、直流电机三种传动方式的应用。 2、减少操作步骤,无需输入参数,能使操作人员较快熟悉并熟练操作机器。 3、可实时按工艺要求改进或增加实用功能，备件易购。 4、卷绕辊卷径动态变动,而卷绕主辅辊线速度,布面张力恒定。 5、系统集成度高，电气结构简单直观易查。降低了故障发生率。 五、主要功能： 1、全中文触摸人机界面，且操作简便，视窗友好直观。 2、机器手动、自动状态选择。 3、单键控制换向选择。 4、A、B辊卷绕量通过卷绕辊上的传感器实时采集, 实时显示。 5、手动/自动换向功能。 6、速度设置范围0---150米。 7、“摆”功能---作用于A、B辊织物转移末尾阶段，使用于工艺准备阶段。 8、织物总转移道数实时记录显示功能。 9、染槽间接、直接双恒温控制系统。 10、快、慢速进料选择。 11、加料量多少选择。 12、染槽内液位指示。 13、A、B辊卷绕量清零功能。 14、卷绕辊上的初始引布用量为5米。 15、采样功能，根据A、B辊采样点的设置，自动停车采样。 16、“道数记置”功能---作用于每道工艺A、B辊织物转移所需道数设置值结束时，自动进入“摆”状态。 17、每道运转时间实时显示,方便染色时间的确定。 18、給定速度、实际速度无需切换实时显示。 19、实时日期时钟显示功能。 20、功能控制钮统一集中于触摸屏之上，方便操作。 六、方案应用经济评价： 安徽华皖碳纤维(集团)有限公司1996年购置该机型4台.在染色生产中经常发生电脑故障,对染色工艺的顺利完成影响很大.经统计，年维修费和产品降等损失费用在5万元左右.2003年改造后电脑故障率为零。产量质量效益提高显著,改造效果得到好评。 实践证明，触摸屏、PLC控制系统经过两年来的使用，软硬件工作稳定,整机运行稳定可靠，实施的改造方案非常成功；生产质量稳定，产量增加，劳动强度和生产成本明显降低,经济效益显著；触摸屏、PLC控制系统性能优良等特点使它在工业电气自动化方面有着广阔的应用天地。 七、技术推广： 自从工业发达国家相继研制出PLC后;以及微机技术的普遍应用,使PLC的功能不断增强,应用日益广泛。是现代控制技术的一次飞跃，具有性能稳定、通用性好、体积小、功能强、使用方便、易改变控制过程及节能等特点；并在与信息技术的结合上，在系统监控和管理上，越来越被应用到现代工业自动控制系统中，是当今生产企业自控技术升级与更新的一个必然的发展方向。