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基于PLC的SGA726型剑杆织机控制系统

供稿:工控网 2014/7/5 15:01:00

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  • 关键词: 剑杆织机
  • 摘要:以欧姆龙CPM1A型PLC为核心构成SGA726型剑杆织机电气控制系统,介绍了该系统组成,对主要电路进行了分析。 A newly-designed electrical control system with Omron CPM1A PLC as its core was applied to SGA726 Rapier Loom .The composition of the system and the main circuit are introduced in this paper.

1  引言      剑杆织机是最早发明和推广应用于生产实践的一种无梭织机,早期的剑杆织机选色、送经、卷取、开口、绞边等机构都是机械式,淘汰型剑杆织机只有一个电动机,一个开关箱(电气控制箱)。随着电子技术、自动化技术的迅猛发展,各织机制造厂不断地采用新技术、新材料、新工艺、提高了剑杆织机机电一体化的程度。现在的剑杆织机幅宽至少是190cm的筘幅,宽至360cm或380cm筘幅,纬纱至少是4色或6色选纬,甚至是8色或16色选纬,采用计算机控制电子选色机构,这是机械式选色机构无法比拟的。当今计算机控制的剑杆织机除了主电动机以外,至少还有5-7台各种特殊功能的微电机,分别应用于送经、卷取、开口、自动找断纬、选色、织边、剪边纱等机构。这些特种电机都是由计算机控制,剑杆织机中的计算机还担负着监测、显示各种数据的功能。高档剑杆织机所采用的不是过去的单板机或8位机、16位机,而是32位计算机。计算机控制的特种变速电动机或变频调速电动机在织机中的应用,实现了织机在运行中任意变速,这是织机速度控制发展的趋势,它不仅在剑杆织机上使用,而且已在其它无梭织机上推广应用。    近年来日本津田驹公司和丰田公司、意大利的SOMET公司、比利时的PICANOL公司、瑞士的SULZER TEXTIL公司和STAUBLI公司等无梭织机,普遍采用新型高速可靠的微机群或计算机系统及人机界面,具有自诊断和数据采集管理功能,实现电子送经、电子卷取、电子选纬、电子多臂、电子提花等控制。国内的无梭织机其技术水平与国外差距较大,国产剑杆织机的产量很大,但使用的技术普遍是从国外80年代的机型改进而来,大多数采用商用微机,档次不一。    可编程控制器(PLC)以微处理器为基础,综合计算机技术、自动控制技术和通信技术,面向控制过程,面向用户,适应工业环境、操作方便、可靠性高。近年来,中纺机、经纬纺机、龙力机械和杭州精加工等厂家都把PLC应用于剑杆织机的电气控制,把人机界面、操作按钮、编码器、断纱检测装置、多臂机、电磁离合器、选色器等通过PLC来控制剑杆织机的动作。PLC技术的应用对提高剑杆织机布面质量、扩大织物品种、提高织机的效率、简化操作、减低消耗、减轻劳动强度等方面起了重大作用。    本文介绍以欧姆龙CPM1A型PLC及一20EDT的扩展模块为核心,构成剑杆织机电气控制系统,完成织机角度检测、可编程控制器对选色电磁铁、主离合器、慢车及找纬离合器等控制。
2  SGA726型剑杆织机系统组成和特点        SGA726型剑杆织机电控系统充分采用当今先进的微电子技术和微机技术,采用欧姆龙可编程序控制器,解决现有的单片机系统无法解决的工艺差、稳定性差、抗干扰能力差、故障率高的缺陷,使整个电控系统的控制水平有了很大的提高,反映了当今国内纺机控制技术的发展方向,系统组成框图如图1所示。



电控系统角度传感器采用绝对值式光电编码器,准确给出织机任何定位角度,PLC为模块式,可根据需要增减输入输出模块。    经停按钮和停经片等组成经停检测装置,该按钮可在织机后部控制织机停车,拔出后用于织机调试。(1) 开车按钮:当筘座位于起动区(310~40度),且所有起动条件都满足时,按此开车按钮,则织机开快车;(2) 停车按钮:如果按下时间短,织机停车,并自动回转到330度,如果按下时间较长,则织机停车后不回转。回转过程中按此按钮则织机立即停止回转。若按住此按钮不放可封锁一切操作;(3) 点动按钮:按住点动按钮织机则慢车正向转动,当有些故障发生时可用点动按钮复位。(4) 回转按钮;当筘座位于回转区(330度~260度)时,按此回转按钮,织机则慢车回转至330度,同样回转过程中按停车按钮,则织机立即停止回转;(5) 正找纬按钮:按此按钮,多臂机带动综框正向找纬;(6) 反找纬按钮:按此按钮,多臂机带动综框反向找纬;(7) 急停按钮:按住此按钮,可切断电柜电源;(8) 用一油压继电器检测织机油路系统油压情况。2.1  主要电器          机上系统包括传感器7只、抬纬电磁铁1只、主电机、风机、慢车电机、储纬器、主离合器、制动器、慢车离合器、找纬离合器等。2.2  控制电源        三相交流电源首先接入自动空气开关QF,其保护电流是20A,电源变压器提供二组交流21V电压,一组全波整流滤波后,产生直流24V电压,用于主离合器、慢车离合器线圈、光电编码器和报警灯电源;另一组交流21V半波整流后,用于正常低压制动;交流220V半波整流后,对储能电容器进行充电用于高压制动;电源变压器输出的交流110V经全波整流后用于找纬离合器线圈,交流110V还用于交流接触器线圈驱动;变压器输出交流15V经全桥滤波、7812稳压后,用于纬纱检测器、液晶显示器、传感器驱动。电机起动按钮和关机自锁按钮串入主交流接触器KM1线圈电路,KM1控制主电机、风机和慢车电机。慢车电机正反转KM2、KM3接触器接在主交流接触器KM1后,线圈由PLC控制。三只电机主电路各接入一只热继电器实现过载保护。织机主电路如图2示。


2.3  传感器和执行器件的配合        绝对值式光电编码器通常安装在织机主轴快车端上,以便检测出织机控制所需的任何角度。设计时把编码器改至剪刀轴上,有效减少了编码器的震动和不必要的损坏。慢车和找纬离合器上装有二只接近开关,一只为PXsm,当慢车离合器啮合时,禁止织机启动快车;另一只为PXpf,当找纬离合器脱开时使慢车离合器啮合,在找纬过程中封锁开车按钮、慢车按钮,找断纬过程完毕后使慢车离合器脱开。织机的引纬方向有一只纬纱检测器和一只抬纬电磁铁,在运动过程中以及倒车过程中抬纬,以排除不正常引纬。
3  PLC控制
3.1  断纱检测         织机的定位停车位置,由MPT001-C中文人机界面上设定,PLC根据绝对值式光电编码器的角度而实现,无须机械安装定位停车开关。    断经信号由经停片直接通过导线传给PLC,PLC根据用户设定的断经停车角度(MPT001-C中文人机界面上设定)和绝对值式光电编码器的角度信号实现定位停车。经纱品种不同时,通过调节PLC对停经片的灵敏度,可以准确实现定位停车,有效提高产品质量。    纬纱信号经过处理电路分两点(断纬、重纬)进入PLC,无须选纬传感器和定位停车开关,PLC程序将会根据用户设定的断纬、重纬停车角度和绝对值式光电编码器的角度信号实现定位停车。3.2  编码器连接       绝对值式光电编码器轴旋转时,产生与位置一一对应的代码(二进制、BCD码等)输出。从代码大、小的变更,即可判别正反方向和位移所处的位置,而无须判向电路。它有一个绝对零位代码,当停电或关机后再开机重新测量时,仍可准确地读出停电或关机位置的代码,并准确地找到零位代码。一般情况下,绝对值式编码器的测量范围为0~360度,但特殊的型号也可实现多圈测量。本编码器的出口端引出10根线,其中2根分别接24V和公共(COM)端,其余8根不同颜色的线和PLC输入端的前8个端子即(00000~00007)相连接,利用剪刀轴带动编码器所转的角度传给PLC,再由PLC传给显示屏,这样就可以通过人机界面准确把握织机的停车角度、织机的转速、纬检开始角度、纬检结束角度、经停角度、纬停开始角度等。3.3  可编程控制器(PLC)I/O接线         PLC的主体由CPM1A(30点输入输出)和20EDT晶体管扩展模块(20点输入输出)组成,CPM1A可编程控制器有两排进口端子和两排出口端子,分为上下两层,由一根通讯线连至显示屏,以监控织机的运行情况。图3示出PLC输入/输出接线图



PLC输入点00000~00007接编码器8根输出信号线,输入点00008与纬纱检测器输出ws相连,接收纬纱检测器的给定信号,00009点和手轮保护开关hw相连。为了及时检测接近开关和找纬接近开关的工作情况,把00010和00011点分别用来反映慢车接近开关和找纬接近开关的动作情况,所以把这两点分别接至织机的慢车接近开关(sm)和找纬接近开关(pf)。慢车和找纬接近开关动作情况通过PLC传到人机界面上,维修人员可以在织机突然停止情况下及时了解织机系何种原因停机。00100点和油压信号sp相连接,当油路出现故障时,PLC接收到sp信号,显示屏上即显示油压低的警告。00101点与经停开关(js)相连,当织机在正常开车时,一旦经停开关(js)动作,织机立即停止工作。根据操作需要,利用PLC的00102点和快车按钮相连接,00103和慢车按钮相连接,00104和点动按钮相连接,00105和回转按钮相连接。晶体管扩展模块输入点00200、00201、00202分别连接正找纬、反找纬和急停按钮。这样,横档操作面板上所有按钮都通过PLC控制织机运动。扩展模块输入点00203、00204、00205分别连至人机界面上的运行编程、上移纬和下移纬按钮,便于操作人员把所要设定的工艺参数通过人机界面输入到PLC中。扩展输入点00206与维修开关相连接,可以在维修时关闭PLC的动作,确保维修安全。扩展输入点00207~00209与班次组合按钮相连,方便统计每班组织机运行和生产情况。

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