台达自动化系列产品在帘子布织机电控系统的应用

摘要：摘要：本文详细介绍了台达人机界面、ES系列可编程控制器、B及M型交流变频器构成的控制系统在泰州帘子布织机上的成功应用。整个电控系统主要采用MODBUS协议构建整个控制系统，通过用户近一年的使用，效果很好。
一、前言

帘子布织机是属于剑杆织机一类，普通织机机械结构主要包括送经机构、主机、卷取机构、选纬机构、储纬机构、多臂机构；电控部分主要包括主控部分(包括主电机、电子选纬、电子多臂等)；电送电卷部分（送经电机、卷取电机控制）。不过由于帘子布织机是属于剑杆织机特类，所以它在拥有一般织机性能的同时，亦有其特殊的一面。主要体现在：简单机械多臂、固定一个纬纱、送经机构和卷曲机构亦有所差异、有大卷装机构部分等方面。
以往帘子布织机电控系统结构如下：
1．主控部分采用单片机控制，包括主机采用离合器控制、显示部分一般采用LCD。
2．送经/卷曲(包括大卷装)大部分采用机械联轴控制，即使采用变频控制，一般都是模拟控制某一部分。
这种控制结构的缺点：
A．机械结构复杂、维修难；因为它很多都要通过机械传动来实现。
B．车速一般不是很快；一般在200转/分～350转/分。
C．显示信息不完善、自动化程度不高。
根据以上对帘子布织机及其原控制系统分析，通过与用户的合作，我们提出了一种采用以台达 ES型PLC、DOP-A型HIM、B/M型变频器构建的新颖电控系统，如图2 ：

它的创新主要体现于：
1．主机采用台达 B型矢量型变频器控制，摆脱了传统的离合器控制模式，同时实现主机电气无极调速功能。
2．送经电机、卷曲电机、大卷装均采用台达 M型变频器控制。
3．运用台达 MODBUS通讯协议构建主机、送经电机、卷曲电机、大卷装控制系统；摆脱了传统的模拟量控制。
4．信号采集及处理采用台达ES型PLC作为CPU处理中心。
5．显示采用台达人机界面；摆脱了传统的LCD模式。
由该控制系统构建的帘子布织机有着以往织机无法比拟的优点：
A．机械结构大大简单化。
B．度可高达450转/分，这是同类机种高不可攀的车速。
C．主机采用变频控制，使织机车速可变频调速控制。
二、主要工艺
1．逻辑部分
A．快车：正常开车（高速）；主机、送经、卷曲、大卷装同步。
B．慢车：正常开车（低速）；主机、送经、卷曲、大卷装同步。
C．点动：以低速寸动；主机、送经、卷曲、大卷装同步。
D．机头布开车：大卷装布两头端开车，主机、送经、卷曲、大卷装步，和快车的区别在于二者的比例不同。
E．紧经/松经：主机不动、送经、卷曲、大卷装按一定比例点动运转。
F．卷布/退布：大卷装按一定速度点动运转。
G．正常停车：通过停车按钮停车，停车过程是：接受停车信号后，主轴转到停车角度后迅速封纬、高压-低压刹车。
H．经停：断经停车，在检测到断经信号后和正常停车过程一样。
I．纬停：断纬停车，在检测到断纬信号后和正常停车过程一样。
J．纬停：缺纬停车，在检测到缺纬信号后和正常停车过程一样。
K．计数到停车：卷装布生产布长到达设定长度时停车。
L．急停：通过急停按钮紧急停车，整个控制电源切断，进入准备阶段。
2．同步控制
由于本系统主机、送经电机、卷曲电机、大卷转均采用变频控制，根据工艺和织物要求必须对其采用比较严格的同步控制，即快车启动过程、调速过程、停车过程、点动过程、慢车过程、紧经/松经过程均要有相应的同步工艺控制要求。
本案例采用的同步比例原理如下：

说明：
(a)．主机改变整机速度；
(b)．纬密改变卷取速度；
(c)．卷曲张力改变大卷装速度；
(d)．送经张力改变送经速度。
三、控制系统结构
1．件系统构架：
A．结构框图

注：
PLC对变频器的控制速度采用RS485、运行/停止采用I/O控制，原因在于：运行/停止控制采用I/O控制相比RS485控制较安全、可靠！
B．端口定义：

2.软件系统构架

说明：
A．初始化程序主要处理一些运行参数、工艺参数、通讯格式等在停车、开车、上电时的保存或调用等功能。
B．通讯部分主要实时处理PLC对四台变频器速度通讯控制。
C．工艺逻辑、数据处理部分主要实现根据该剑杆织机的工艺要求。
D．整个工艺参数设定是采用子程序处理，目的减少程序扫描周期。
E．为了快速、定位停车，程序采用中断处理。
四、调试过程
本项目调试分三步：
1．在机械厂调试（空载调试）：调试内容主要是整个电路接线检查、通讯调试、工艺逻辑基本实现。
2．户厂现场调试（带载调试）：调试内容主要根据最终用户的要求实现工艺的完善，最终能达到客户要求、并生产出合格的产品。
3．运行一段时间后对出现的问题加以解决及整个系统的跟踪完善。
五、技术参数
1．变频器参数
A．通讯参数组通讯格式：9600 7 E 1 (ASCII)。
B．基本参数组：频率、运行控制来源；加减速时间、曲线；中间频率、电压设定等。
C．保护功能参数组设定：开启过电压/电流失速功能及大小。
D．特殊参数组停车直流制动（时间、准位、频率）设定：关闭AVR。
2．工艺参数人机界面设定
人机部分主要实现人参与控制系统的途径。它主要包括：显示部分、设定部分、操作部分、历史故障部分；其中设定主要是主机速度设定、纬密设定、卷曲、送经张力等。
六、结论
本系统已在江苏泰州化纤厂使用，系统稳定可靠。系统实时监控，具有结构简单，操作方便，界面简洁，稳定可靠，成本低廉等特征，是传统控制系统的最佳替代产品，可供相关市场及系统市场营销、设计人参考，该系统具有大批量产品化潜力，具有广阔的市场前景。