台达PLC在国产新型高速并条机控制系统的应用（上）

摘要：阐述高速并条机原理，台达PLC,人机控制，高速并条机的工艺设计要求和程序概要。
关键词：PLC 高速计数 条杆检测 历史警报
1 前言
　　棉纺工序关键-并条机能适应纯棉纺、棉型化纤及中长纤维的纯纺与混纺等多种工艺的并合牵伸，以提高棉条长片段均匀度及纤维的伸直平行，使不同质量的纤维在棉条中的混合更均匀。可用于精梳后一道并条，缩短了流程，具有较好的熟条质量，尤其是降低重量不匀率，改善条干CV值均有明显效果，其质量指标能达到相关乌斯特统计值25％水平。
　　国产新型高速并条机设计速度在600-800m／min或以上，实开车速应达到400m／min,国产新型高速并条机大多为双眼，单眼并条机已研制成功。

2.传动系统
2．1主电机可为双速电机，大多均为变频电机，其调速方便、准确，启动平稳，开速时间可调且节电效果明显。一般电机带电磁制动，制动过程平稳可靠，制动时间≤0．3秒。
2．2牵引系统均用同步齿形带、导条罗拉采用平皮带传动，减少了传动级数，提高了传动精确性、柔韧性和可靠性，稳定了牵伸效果，降低了噪声，能消除由于开关车造成的粗细节，给纺纱质量提供了保证。
2．3主传动齿轮普遍采用斜齿，提高了齿面精度，并置于车头齿轮箱内，实行油浴，减少了保养时间，控制了噪声，增加了使用寿命。
3.牵伸机构
3．1牵伸形式。曲线牵伸形式使条子质量进一步提高。
（1）三上三下压力棒上托式曲线牵伸，其机构最为简单，车面占用面积最少，罗拉隔距调节余地大，虽能适应并条机的高速和质量要求，但是中罗拉胶辊既是后区的牵伸辊又是前区的握持辊，其工作条件和受力状态不易稳定，牵伸作用受到一定局限性。
（2）三上三下压力棒加导向辊曲线牵伸，该牵伸形式是在三上三下牵伸机构上在前上罗拉前加装一根与前胶辊同为Φ36mm的胶辊，其与前罗拉中心距为34．01mm，为此，该机型前罗拉直径由35mm增大为4．5mm，使导向辊的安装较为宽舒，并能获得较高的出条速度。导向辊能较好地改变输出条子方向，由与喇叭口轴线相差90°减小到30°以下，利于高速条子顺利通过喇叭口，缩短了输出距离，减少了机前涌头现象和意外牵伸，还有利于高速牵伸的稳定。

（3）四上四下压力棒曲线牵伸，是在三上三下的基础上增加一根罗拉和胶辊，从而形成三个区域，其后区为低牵伸区，前区为主牵伸区，而中区为微张力牵伸区。这种设计改善了前区的后胶辊和后区的前胶辊的工作条件，使前区的后胶辊主要起握住作用，后区的前胶辊主要起牵伸作用，使牵伸过程中的受力状态较为合理，可获得较好的握持效果，利于稳定条干质量。
（4）四上四下压力棒加导向辊曲线牵伸，是在前胶辊前加装一根相同直径34mm的胶辊作为导向辊，从而减小输出条进入喇叭口的角度，该机设计5根上胶辊均为Φ34mm，四根罗拉同为Φ35mm，虽减少了规格和备件，方便了管理，但导向辊过于靠近前胶辊，其在前罗拉上的包围弧较短，对高速输出须条的控制有一些影响。
（5）牵伸形式特点比较。
.从提高牵伸过程稳定性讲，四上四下压力棒曲线牵伸是获得好评的形式之一。
.从并条机不断提高设计速度讲，如何稳定条干质量在较高的水平，选用当前较适宜的牵伸形式则显得更加重要。
.压力棒的材质、断面几何形状、安装位置、防尘、除尘等均为牵伸系统的重要组成部份，必须重视。
.导向辊是并条机在高速前提下出现的附加装置，使用趋势明显。
3．2对罗拉的要求
（1）在牵伸机件中，前罗拉的实开线速度已达到400m／min的高速，其机械振动也会加大而产生机械波，影响牵伸握持的稳定性，导致须条出现牵伸波，使条干质量下降。
（2）罗拉联接端面跳动及工作外圆跳动其制造应<0．008mm的内控标准，达到不出现机械波的要求。
（3）罗拉应有较高的弯曲刚度和足够的扭曲刚度其表面精度高、光洁度高、转动要平稳。
3．3加压特点
　　加压方式目前多数采用弹簧摇架，其结构简单、成本低、操作方便、易维护。。
3．4胶辊
胶辊是纺纱工程中最为重要的器材之一，在高速、重压下运转，会产生静电、温升、中凹变形、易缠花等缺陷。
4.自调匀整系统
4．1并条机匀整系统均采用开环式
　　即检测在前，匀整在后。喂人部分检测，国产机都采用凹凸罗拉，由位移传感器将位移量转变为电信号输入计算机中与设置的标准量比较，计算出差值并存储，当被测量的棉条到达变速点时，输入信号经计算机处理，调整伺服电机转速，经差速器与主机速度合成，控制牵伸系统变化，从而改变后(或前)区牵伸倍数，修正了喂人条子的重量偏差。匀整的主要性能为匀整片段1．5cm；匀整精度±1％；匀整范围±25％。
4．2棉条“在线”监控
　　由圈条压辊上方的监测传感器持续、准确、快速地测量输出棉条的质量经计算机进行控制，并在面板显示出条的质量。匀整精度可达到≤l％，超限自动停机。DV2-AL采用国家专利钟摆式压辊罗拉搭配重量传感器，控制和显示输出棉条质量，达到匀整精度要求。
4．3双眼并条机的自调匀整系统
　　采用二套匀整装置，二眼分别进行有效控制。其匀整装置可配瑞士乌斯特USG或国产航空总公司613所BYD，二者性能上均能满足匀整范围。
(1)控制一罗拉的主电动机是由一个由变频器驱动的变频电动机，这样由PLC通过串行通信的方式对其进行速度控制，可根据需要实现起动的无级变速。
(2)二罗拉与三罗拉通过齿形带相连，完成有着固定牵伸比的预牵伸，二罗拉由一个伺服电动机进行拖动，同时在一罗拉主轴上设置一个编码器，该编码器与拖动二罗拉的伺服电动机控制器相连，通过对该控制器的参数的设置，利用其电子齿轮的功能，使得无论一罗拉速度高低，二罗拉与一罗拉的牵伸比始终保持设定的一个比例关系。
(3)拖动二罗拉的伺服电动机由PLC通过一定的控制算法，经过与控制器的串行通信实现其调速。
(4)凹凸检测罗拉通过一个放大装置，将位移放大，还安装有一个位移传感器。同时在检测罗拉的旁边放置一个脉冲信号发生器，当检测罗拉转过一定的角度，即棉条经过一定的位移后，发出一个脉冲，实现其定长检测控制，克服以前定时检测在速度不稳定时，计算匀整延时困难的不足。脉冲信号发生器通过一个串口和PLC实现通信。
(5)在整个并条机的过程控制、故障诊断、红外线自停及简单的日常数据处理仍由PLC实现，由PLC统一协调整个自调匀整系统。
匀整系统参见图1。

图1 匀整系统参见
凹凸罗拉
伺服电机
齿轮箱
位移传感器
转速器
变速传感器
喇叭口
前置放大器
压辊速度传感器