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永宏PLC在纺织厂清花线的应用

--永宏PLC在纺织厂清花线的应用

供稿:台湾永宏.上海范堤.厦门永陞 2008/9/16 22:40:00

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  • 关键词: 编码器 电机 恒压供水
  • 摘要:纺织行业清花设备是集机、电、气等高新技术于一体的纺织机械设备。作为各种纺织工艺流程的前纺设备,在提高纺织产品档次与质量中起着重要作用。纺织行业是传统老行业,纺织厂老设备居多,传统设备均采用继电器控制系统,长期以来电气故障率高的问题一直没有解决。目前,在国际上已普遍采用PLC及变频控制技术取代继电器控制技术.传统的清花工序(非自动化程度高的新设备)的电气控制在纺织企业中是比较复杂的,而且电气故障也是较多的。对清花工序进行电气改造,引入PLC及变频自动控制系统意义很大。采用国产永宏(FATEK)PLC及变频控制系统改造清花生产线以后具有高产量、高除杂效率、高自动化等特点,在生产使用中体现了其设计合理,工艺性能好,机电一体化水平高。经不懈地改进、完善和提高开棉设备的设计和制造水平,缩短了我国开棉设备与国际先进水平的差距。

1 引言
       纺织行业清花设备是集机、电、气等高新技术于一体的纺织机械设备。作为各种纺织工艺流程的前纺设备,在提高纺织产品档次与质量中起着重要作用。纺织行业是传统老行业,纺织厂老设备居多,传统设备均采用继电器控制系统,长期以来电气故障率高的问题一直没有解决。目前,在国际上已普遍采用PLC及变频控制技术取代继电器控制技术.传统的清花工序(非自动化程度高的新设备)的电气控制在纺织企业中是比较复杂的,而且电气故障也是较多的。对清花工序进行电气改造,引入PLC及变频自动控制系统意义很大。采用国产永宏(FATEK)PLC及变频控制系统改造清花生产线以后具有高产量、高除杂效率、高自动化等特点,在生产使用中体现了其设计合理,工艺性能好,机电一体化水平高。经不懈地改进、完善和提高开棉设备的设计和制造水平,缩短了我国开棉设备与国际先进水平的差距。
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    图1 清花生产线工艺示意图
(1)开松工序:把原料包中压紧的纤维块松解成较小的纤维束,同时避免纤维的损伤和杂质的碎裂。
(2)除杂工序:清除原料中大部分的杂质和疵点以及部分短绒,同时避免可纺纤维的损耗。
(3)混和工序:使不同成分、不同等级的原料充分混和,保证成纱质量的均匀一致。
(4)成卷工序:均匀喂给,制成一定重量和长度的纤维卷,以满足下道工序的需要。
        开清棉机械按其功能划分有:开棉机械如自动抓棉机、棉箱给棉机等,其主要作用是开棉和给棉,无明显的除杂作用;混棉机械如多仓混棉机、混棉帘等,其主要作用是完成原棉的混和;开清棉机械如双辊轴流开棉机、豪猪式开棉机、单打手成卷机、锯齿辊筒清棉机等,其主要作用是开松原棉和清除杂质。一台好的开清棉应具有工艺流程短,适纺性强,工作效能高等特点。整套设备由几台不同功能的单机组成开清棉联合机,最基本的设备配置为:圆盘式抓棉机(2台)→除金属装置→六辊筒开棉机(附A045型凝棉器)→多仓混棉机→豪猪式开棉机(附A045型凝棉器)→豪猪式开棉机(附AO45型凝棉器)→二路电气配棉器→双棉箱给棉机(附AO45型凝器)(2台)→单打手成卷机(2台)。
 
2 清花工艺与PLC技术
2.1 清花生产线工艺流程介绍
开清工序,是纺纱工艺流程中的第一道工序,加工对象主要是轧棉厂或化纤制造厂运来的原料包。其主要作用是:对原棉进行开松、除杂、混和并制成厚度均匀的棉卷或输出流量均匀的棉流,供梳棉机使用。其主要任务如图1所示。
 
2.2 PLC清花线控制技术路线
        清花生产线原设计采用继电器控制系统,故障率极高,维修量很大,运行效率较低,同时因为前后各供棉电机没有变频调速,不能连续供棉,严重影响设备正常运行。改造前各个控制设备分散排列,操作也极为不便,改造前部分继电器控制的部分电路原理图如图2所示。
        PLC成为工业领域内高可靠性计算机程序控制系统的代名词。将继电器控制系统用PLC代替,故障率显著降低,可靠性提高,很受欢迎。通过对清花电气线路和安全装置的改造来保证电气设备安全;通过电气方案的改进设计来满足工艺流程的要求;通过关键点电气装置的增设来保证和提高清棉工段的产品质量.该系统利用程序实现模糊算法和控制策略,与位移传感器、电流变换频率调节装置及电机等组成实时数据采集和控制系统,替代原来的铁炮拨叉调速系统,对清花成卷机的给棉罗拉转速进行调节,使给棉罗拉在单位时间输出的棉量保持恒定.经过现场实际运行后表明,提高了系统的精度和动态特性,降低了棉卷不匀率,控制效果良好.纺织机械应用了自动化技术后机构简化,性能改善,质量提高,操作方便,提升了设备的档次和水平。电气控制系统采用PLC、变频技术,使系统操作和工艺调整更加简单快捷;人机界面对话、故障自动诊断等功能使系统管理维护更有效;重物、金属、火星和异性纤维探测技术的应用,使系统安全有保障;气压控制技术、连续喂给技术和自调匀整技术的应用,使系统生产运行更加稳定可靠。 
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                图2 原清花继电器控制系统部分原理
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                   图3 基于永宏PLC的清花生产线 
       近年来,随着科学技术的进步和微电子技术的迅猛发展,可编程序控制器技术已广泛应用于自动化控制领域。可编程序控制器以其高可靠性和操作简便等特点,已经形成了一种工业控制趋势。传统的清花工序(非自动化程度高的新设备)的电气控制在纺织企业中是比较复杂的,而且电气故障也是较多的。在众多的PLC当中,如何选型取决于实际的应用需要。清花控制系统的特点是距离长、规模大、分布站点多、通讯对象多。国产永宏(FATEK)系列PLC恰恰适应于这样的应用需求,其强大的通讯能力、高速灵活的网络体系令众多的PLC难以与之匹敌,本方案主要采用具有很高性价比的FBS-60MA主机模块及FBS-60EAP扩展模块,FBS-60MA主机模块采用36点24VDC数字输入(4点可达10kHz),24点(R/T/S)数字输出(“T”机型具4点10kHz输出),一个RS-232或USB通讯端口(最大可扩充至3个),FBS-60EAP扩展模块采用36点24VDC数字输入,24点(R/T/S)数字输出,内建电源供应器。其主要特点是:(1)模块化结构设计。且模块小型化、无排风扇结构、易于实现分布、易安装,便于维护。(2)高电磁兼容性和强抗震动、冲击性,使其具有最高的工业环境适应性。(3)功能强大。适用于不同的需求,提供各种类型的I/O模块、功能模块、通讯模块;程序运算速度快,运算指令丰富,强有力的程序处理能力,具有完善的自诊断功能。(4)通讯能力强。通讯协议的多样化,及具有的自定义功能使得各种通讯类型的应用成为可能,为应用系统的整合与集成提供了非常好的条件。(5)所有PLC系统的配置,包括通讯的配置,及组态、编程、调试,维护,管理均在软件中,统一的界面、全局的数据管理、方便的操作等为用户创造了良好的环境。
        将清花车间总混、豪猪、成卷机由原来的继电器分散控制改为由永宏PLC集中控制,且总混、豪猪给棉电机均由变频器控制,双速运行,速度可调;PLC控制工作稳定可靠,故障率低;可根据需要重新改编程序,灵活方便;全套车只用一只集控柜,体积小,占用空间少,功能多、抗干扰、适用性强,更适于老厂改造。总控制思路如图3所示。图3 总控制系统设计图 开清棉联合机全流程的各项动作,由PLC程序控制完成。具有结构简单操作方便,运行稳定可靠.便于检查维修、故障少等优点,对提高产品质量、降低成本、提高效率。清花流程控制改造主要用PLC代替传统的继电器及接触器控制系统,用梯形图软件代替电路图,可节约大量电器元件,减少因元件触点、线圈的损坏而造成的坏车及马达烧坏。PLC编程控制取代传统电气的各单机分散控制为集中控制,一个PLC柜代替了多个电控箱。尤其是在清花技术改造中可缟程控制器代替传统的继电器及—接触器控制系统,用软件代替控制电路,大大减少开关量,使棉卷不匀率稳定在l.0以下,下机正卷率达98%以上,回花率降低2%~3%,棉卷纵向喂入生条不匀率6.79cv%,横向喂入生条不匀率7.62cv%,而且杜绝噎车、减少罗卜丝等。电气控制中心为清花全流程设备一个集中电气控制站。控制系统采用工业级PLC及人机界面控制系统,实现人机对话。显示器可直观显示电机运行状态和传感器位置,并可在显示器上读出各机台的设计参数。采用变频器更改工艺参数十分方便。电气控制中心提供标准计算机接口,方便工厂实现计算机控制和数据处理。具体的PLC主机及扩展部分控制原理图如图4图和5所示。
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                图4 永宏PLC主机控制部分原理图
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                图5 永宏PLC扩展控制部分原理图

        为了PLC程序设计及维护方便,FBs系列主机备有程序记忆匣(FBs-PACK)可供我们选择,FBs-PLC指令超过300种以<

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