台达机电产品在中空纤维生产线上整合应用设计

1  引言
        中空纤维是一种特殊化学材料，主要用于服装材料加工和制造。含有中空纤维成分的纺织材料具有质地柔软，透气性好，结实耐用等优点，被广大纺织轻工业普遍采用。本文介绍的生产线专门用于生产中空纤维这，其电气控制系统完全采用台达机电产品集成，以单一自动化技术平台实现化纤工艺和技术生产要求。
2  工艺自动化系统
2.1 工艺流程
        原料甲和原料乙以某种比例配比方式混合后输送出去，经过齿轮泵搅拌均匀后送往凝胶槽挂胶上料，再经过水洗槽水洗，由牵丝轮带动中空纤维进入绕丝槽处理，最后由绕丝轮将中空纤维成品卷绕成型。生产线系统主要由配料罐甲、配料罐乙、齿轮泵、凝胶槽、水洗槽、牵丝轮、绕丝槽、绕丝轮等部件构成，如图1所示。

图1  工艺流程画面
2.2 控制内容
        齿轮泵速度和齿轮泵、配料罐甲、配料罐乙、凝胶槽、水洗槽、绕丝轮温度控制。需要电气控制系统控制齿轮泵旋转速度，从而达到控制出料量和出料速度，在工艺要求的温度下原料分别经过齿轮泵、凝胶槽、水洗槽、绕丝槽、绕丝轮等溶液处理，系统要求根据不同规格产品设定并控制齿轮泵，配料罐甲、配料罐乙、凝胶槽、水洗槽、绕丝轮内溶液温度，同时要求显示牵丝轮和绕丝轮的旋转速度，系统能够根据需要随时存储工艺参数。
3  自动化系统设计
3.1 控制系统原理
        制系统原理如图2所示。利用台达人机界面丰富的通讯口功能，可以提供给用户3个com接口，方便与外围工控设备通讯联机。com1：rs232通讯方式与下位PLC连接，进行生产线工艺参数设置和读取；com2：rs485通讯方式与一台变频器连接，可以进行变频器给定频率设定，显示输出频率、输出电压、输出电流、报警信息以及大致原因等参数，同时可以通过人机界面通讯控制起动、停止变频器；com3：rs485通讯方式与6台温控器连接，可以显示温度设定值、当前值，还可以通过通讯设定这6台温控器通讯站号、pid参数等内容值。

图2  控制系统原理
        台达机电产品通讯协议符合标准的modbus通讯协议，使得台达机电产品整合应用时通讯连接方便、稳定。人机界面com2、com3通讯口均支持rs485通讯方式，该方案应用com2口与变频器vfd002s21a相连，人机界面直接读取变频器内部参数；应用com3口直接连接6台dtc系列温控器，实时读取相应槽位sv、pv值，采用pid温度控制方式达到准确控温效果，可以通过人机界面分别设置p、i、d相关参数以及实现通讯协议自动同步功能。
3.2 系统配置与通讯

        (1) 配置。控制系统方案配置如附表所示。附表列出的配件是生产线控制系统主要元器件，此外还包括低压电器(低压断路器、继电器、按钮、指示灯等)、检测传感器(k型热电偶、pt100热电阻、接近开关等)元器件，此处不予赘述。
        (2) 通讯。巧用人机界面提供的宏指令功能可以达到事半功倍的效果，上面的程序就是一个应用例子，将plc程序运算的数据结果赋给变频器作为给定频率，实际上可以编辑更多的宏指令代替plc程序，可以灵活的实现数学运算和流程控制，但是要结合人机界面画面程序注意考虑程序容量和执行效率。为了确保通讯畅通，必须将人机模组参数项通讯口通讯协议、通讯格式分别和变频器、温控器相应参数设置一致，本例中com2和com3通讯格式均为：rs485，19200，7，e，1。
        人机界面clock  macro宏指令介绍：
        selectcom(1) ；选择通讯口；
        (2#1@inverter-2001)= (1@d514) ；赋值语句；
        end
3.3 转速控制
        系统转速控制由plc控制变频器实现。dvp12sc型号plc具有8di、4do，具有高速计数和高速脉冲输出功能，本项目采用输入点x1、x10、x11分别采集三路旋转编码器脉冲信号，对应plc内部高速计数器软元件分别是c236、c243、c245，分别对应齿轮泵、牵丝轮、绕丝轮速度，前者齿轮泵速度要求精确控制，调试时较有难度，后二者速度只要求实时显示，不要求精确控制。由于变频器低频运转时电机速度较慢，所以利用60ms定时中断程序采集编码器脉冲差值波动较大，测速不准确，只能改变软件算法，程序通过特殊辅助继电器m1012和m1013组合应用完成速度检测，m1013是1s时钟脉冲，m1012是100ms时钟脉冲，具体做法就是，采用m1013采集各路编码器1s内积累的脉冲数量，再利用m1012时钟脉冲进行脉冲数量平均值计算，得到趋于合理、稳定的脉冲数量值，再经过程序处理转换为旋转速度，实际证明这种方法还是能够满足客户要求的，效果良好。
3.4 人机界面设计
        台达人机界面新版软件提供“拮取画面”功能按钮，可以将人机某个画面以后缀名为jpg的文件格式存储在usb存储盘中，方便地将工业现场工艺参数报表存储和打印出来。系统工艺参数存储画面如图3所示。按下图3“存储”按钮后，该画面就以jpg文件格式存储在u盘中，文件名以日期＋画面序号命名，如果u盘未插在人机背面，会显示未找到存储盘报警。

图3  系统工艺参数存储画面
4  结束语
        中空纤维生产线项目结合台达机电hmi、plc、变频器、温控器、编码器等机电产品，为客户开发了一套稳定可靠的系统，该生产线自投产以来运行正常，不但能够满足现场工艺要求，而且更提高了设备稳定性和生产产品质量和工作效率，证明中达电通是客户值得信赖的合作伙伴。