該客戶為浙江某大型機(jī)械制造有限公司。公司集開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造及銷售于一體，累積十余年技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，專業(yè)從事紡織機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造。該公司研發(fā)生產(chǎn)了R**10、R**20、R**30系列半自動(dòng)接頭抽氣式轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)、 R**40全自動(dòng)抽氣式轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)、R**系列緊密紡紗機(jī)、R*321系列倍捻機(jī)、R*231系列并紗機(jī)等產(chǎn)品。
1.工藝簡(jiǎn)介
轉(zhuǎn)杯紡紗是從上世紀(jì)70年代以來迅速發(fā)展到大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的一項(xiàng)新技術(shù)。國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)在近二、三十年內(nèi)不斷發(fā)展。轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的使用是以棉紡行業(yè)為主，現(xiàn)已逐步滲透到毛、麻、絲和化纖行業(yè)，紡紗號(hào)數(shù)從73～29 tex (8s～20s) 逐步擴(kuò)展到117～14tex(5s～40s)?？椢锲贩N從機(jī)織物向低捻針織、產(chǎn)業(yè)用品、裝飾用品和特種用途產(chǎn)品方向發(fā)展。轉(zhuǎn)杯紡紗線已占全球紗線總產(chǎn)量的比例，以長(zhǎng)度計(jì)達(dá)到25%，以重量計(jì)達(dá)到40% 以上。全世界轉(zhuǎn)杯紡設(shè)備頭數(shù)已達(dá)到800萬頭(占環(huán)錠紡錠數(shù)的5%)，我國(guó)轉(zhuǎn)杯紡設(shè)備頭數(shù)只有約 60萬頭 (占環(huán)錠紡錠數(shù)的 2%)。因此，我國(guó)和發(fā)展中國(guó)家的轉(zhuǎn)杯紡紗仍有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/FONT>
2003 年該公司開發(fā)的R*10半自動(dòng)轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)作為我國(guó)自行研制的第一套半自動(dòng)氣流紡高速紡紗機(jī)推向市場(chǎng)，到2008年該公司又開發(fā)出了填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白的R*40全自動(dòng)接頭轉(zhuǎn)杯紡紗設(shè)備公司的新品研發(fā)總是走在國(guó)內(nèi)紡機(jī)行業(yè)的前面。目前該公司的半自動(dòng)轉(zhuǎn)杯紡紗設(shè)備已經(jīng)發(fā)展到第三代，新推出的R**30系列質(zhì)量與產(chǎn)銷量也一直儕身國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品的前列，紡紗質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。主要以生產(chǎn)中高支優(yōu)質(zhì)紗為主。該機(jī)具有高速 (轉(zhuǎn)杯90000轉(zhuǎn)/分)、優(yōu)質(zhì)、半自動(dòng)接頭、大卷裝、適紡范圍廣、機(jī)電一體化強(qiáng)等特點(diǎn)，且擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、申請(qǐng)了三項(xiàng)國(guó)家專利。
抽氣式轉(zhuǎn)杯紡紗系統(tǒng)的主要工作原理為：喂給羅拉以穩(wěn)定的速度轉(zhuǎn)動(dòng) (速度可以調(diào)節(jié))，將棉條通過喂棉喇叭送入紡紗器中，由喂給羅拉和喂給板通過加一定壓力的方式積極握持住棉條，將棉條以恒定的速度輸向分梳輥。分梳輥的表面覆有鋸齒，這些鋸齒通過高速旋轉(zhuǎn)的把形成棉條的束纖維分解成單纖維，這些單纖維隨分梳輥向前運(yùn)動(dòng)， 在離心力和由風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)抽氣產(chǎn)生的負(fù)壓形成的氣流的雙重作用下，一方面將纖維從分梳輥上剝離而送向轉(zhuǎn)杯， 另一方面氣流能進(jìn)一步除去棉條中的雜質(zhì)。纖維離開分梳輥后沿一條短小的通道通過隔離盤向紡紗杯壁運(yùn)動(dòng)。在紡紗杯壁上， 一方面由于纖維的慣性運(yùn)動(dòng)，另一方面由于氣流在轉(zhuǎn)杯內(nèi)部造成的負(fù)壓， 纖維沿著轉(zhuǎn)杯杯壁運(yùn)動(dòng)到轉(zhuǎn)杯的凝聚槽。纖維在凝聚槽內(nèi)被加速到與轉(zhuǎn)杯同樣的速度運(yùn)轉(zhuǎn)， 由于負(fù)壓和高速回轉(zhuǎn)形成的離心力使纖維在凝聚槽中形成平行排列的須條。正常紡紗時(shí)凝聚槽的須條是開環(huán)的， 其頭端為一段加捻區(qū)， 紡制成的紗線一端被引紗羅拉握持，這個(gè)頭端隨著轉(zhuǎn)杯高速回轉(zhuǎn)而被加上真捻， 捻度隨著紗線向凝聚槽的須條傳遞， 不斷地形成新的紗線。
紡制成的紗線通過假捻盤和引紗電機(jī)驅(qū)動(dòng)的引紗管轉(zhuǎn)動(dòng)被不斷引出紡紗器，與此同時(shí)給棉羅拉送來的纖維又不斷形成新的纖維層。新形成的紗線不斷被引出，同時(shí)新的纖維層不斷形成，從而構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的紡紗過程。這只是抽氣式轉(zhuǎn)杯紡紗設(shè)備數(shù)百個(gè)紡紗錠子其中之一的紡紗工作過程，而實(shí)際上一臺(tái)完整的紡紗設(shè)備整體結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，主要包括車頭、車尾和中段三部分，設(shè)備總長(zhǎng)超過30米。主要電氣控制設(shè)備和喂給、引紗、分梳、轉(zhuǎn)杯、橫動(dòng)等驅(qū)動(dòng)電機(jī)都安裝在車頭，這也是設(shè)備的心臟，車尾主要安裝負(fù)壓風(fēng)機(jī)、落筒和排雜電機(jī)等，相當(dāng)于呼吸與排泄系統(tǒng)，中段一般由若干節(jié)結(jié)構(gòu)一模一樣的中段機(jī)組成，中段機(jī)的數(shù)量可按照客戶要求隨意增減，一般都在12節(jié)以上，最多時(shí)可安裝22節(jié)。每節(jié)上各安裝有16錠紡紗錠子和相關(guān)的半自動(dòng)輔助接頭機(jī)構(gòu)，這樣設(shè)備運(yùn)行后可同時(shí)紡紗192錠(12節(jié))-352 錠 (22節(jié))，極大的提高了生產(chǎn)效益。
抽氣式轉(zhuǎn)杯紡紗設(shè)備在車頭需要一套PLC主控制系統(tǒng)，而每一節(jié)中段機(jī)也都需有一套能單獨(dú)工作的PLC控制系統(tǒng)，而同時(shí)這些中段PLC控制系統(tǒng)，又需要與車頭主控制系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)，接收車頭發(fā)來的接頭工藝參數(shù)及錠長(zhǎng)設(shè)定值，并將各錠的工作狀態(tài)及紡紗產(chǎn)量送回車頭。而且車頭的喂給、引紗、分梳、轉(zhuǎn)杯、橫動(dòng)以及車尾的負(fù)壓風(fēng)機(jī)都需要變頻控制。所以其采用的電氣產(chǎn)品也非常豐富，采用的產(chǎn)品涵蓋了低壓電器產(chǎn)品、自動(dòng)控制產(chǎn)品、驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品、人機(jī)對(duì)話產(chǎn)品、開關(guān)電源產(chǎn)品等幾乎所有的自動(dòng)控制產(chǎn)品門類。
2.系統(tǒng)描述
PLC 控制系統(tǒng)要求：
車頭PLC：
—DI：24點(diǎn)。其中：脈沖捕捉輸入速度反饋 4 點(diǎn) (光電開關(guān)—5KHz信號(hào))、整機(jī)啟停 4 點(diǎn)，落筒控制3點(diǎn)，留尾控制2點(diǎn)等;
—DO：24 點(diǎn)。 其中：轉(zhuǎn)杯4點(diǎn)，引紗、喂給、橫動(dòng)、落筒、左分梳、右分梳、上蠟各1點(diǎn)，負(fù)壓風(fēng)機(jī)5點(diǎn)、排雜3點(diǎn)等。
—AO：6 路 (0～10v)，主要是給轉(zhuǎn)杯、引紗、喂給、橫動(dòng)、左/右分梳以及負(fù)壓風(fēng)機(jī)7臺(tái)變頻器提供模擬量速度給定。
中段PLC：
—DI：48 點(diǎn)。其中：斷紗傳感器 16 點(diǎn)、喂給接頭按鈕16點(diǎn)、錠長(zhǎng)清零按鈕16點(diǎn)等;
—DO：72 點(diǎn)。其中：斷紗報(bào)警燈 2 點(diǎn)、掛紗電磁鐵16點(diǎn)、落筒電磁鐵16點(diǎn)、給棉羅拉16點(diǎn)、錠節(jié)狀態(tài)指示燈16點(diǎn)等;
3.施耐德電氣方案
R**30系列抽氣式轉(zhuǎn)杯紡紗設(shè)備應(yīng)用了施耐德電氣的整體解決方案。
施耐德電氣公司最新推出的M218系列PLC作為整臺(tái)設(shè)備的靈魂——主控制器，是整套自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制中樞，在其中擔(dān)負(fù)著承上啟下，不可替代的重要作用。主PLC的CPU采用M218系列的TM218LDA40DR2HN。該CPU還自帶了兩路模擬量輸出，再加上擴(kuò)展的兩塊2路模擬量輸出模塊TM2AVO2HT，剛好可提供6路模擬量輸出用于分別控制引紗、喂給、橫動(dòng)、左/右分梳變頻器 (共用1路模擬量)、轉(zhuǎn)杯、負(fù)壓風(fēng)機(jī)7臺(tái)變頻器。它自帶的4路高速脈沖捕捉計(jì)數(shù)功能，剛好可以接收引紗、喂給、左/右分梳變頻器和轉(zhuǎn)杯4臺(tái)電機(jī)的速度反饋信號(hào)，根據(jù)工藝要求，分梳和轉(zhuǎn)杯電機(jī)因?yàn)樗俣瓤刂凭纫蟛桓?，收集的速度反饋信?hào)僅用于觸摸屏顯示，引紗和喂給電機(jī)的控制精度要求較高，其速度偏差將直接影響棉紗質(zhì)量。
所以，對(duì)引紗電機(jī)和喂給電機(jī)我們采用了閉環(huán)控制，我們?cè)谝嗠姍C(jī)和喂給電機(jī)上安裝了碼盤，選用價(jià)廉物美的=S=的E-SINBA系列高速接近開關(guān)替換了高價(jià)而嬌貴的旋轉(zhuǎn)編碼器，不僅節(jié)約了成本，大大降低了系統(tǒng)的故障概率，測(cè)速精度也得到了有效保證。而且通過高精度的浮點(diǎn)運(yùn)算，通過一定的工藝算法，按用PID調(diào)節(jié)方式，控制協(xié)調(diào)兩臺(tái)電機(jī)以均衡速度穩(wěn)定運(yùn)行，極大的提高了紡紗質(zhì)量。
車頭主PLC不僅要控制好車頭、車尾各臺(tái)電機(jī)的的準(zhǔn)確運(yùn)行，還要將觸摸屏上設(shè)定的半自動(dòng)接頭參數(shù)和單錠定長(zhǎng)參數(shù)整理后，分別發(fā)送給中段的各子站PLC，并將中段的各子站PLC送回的各錠當(dāng)前產(chǎn)量，統(tǒng)計(jì)匯總后送給觸摸屏，以備用戶查詢。中段各PLC子站也選用了M218系列PLC，只是型號(hào)換成了TM218LDA40DRPHN，并配上TM2DDI8DT、TM2DDI16DT、TM2DRA8RT各1塊及3塊TM2DRA16RT共6塊擴(kuò)展模塊。再加上CPU本體上的24DI/16DO，整套PLC共可提供48DI/72DO，可滿足中段PLC的半自動(dòng)接頭和產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)等各項(xiàng)工作要求。
整套系統(tǒng)能正常穩(wěn)定工作，全都得益于M218系列PLC以低端PLC的價(jià)格，卻同時(shí)集成了只有中高端PLC才有的浮點(diǎn)運(yùn)算、PID調(diào)節(jié)、高速計(jì)數(shù)、雙通訊口Modbus通訊等各種豐富實(shí)用的功能，充分滿足客戶的自動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用的各項(xiàng)需求，使客戶用小系統(tǒng)控制大設(shè)備成為可能。
4.總結(jié)
目前已有上千臺(tái)該公司的轉(zhuǎn)杯紡紗設(shè)備服務(wù)于紡紗行業(yè)，雖然該公司的設(shè)備的價(jià)格是國(guó)內(nèi)同類設(shè)備中最高的，但設(shè)備以高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的成紗質(zhì)量、優(yōu)良的售后服務(wù)及設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性已得到了用戶的認(rèn)可，在紡紗行業(yè)中具有很高的知名度。銷量一直在國(guó)內(nèi)同行中名列前茅，產(chǎn)品供不應(yīng)求。而且產(chǎn)品不光在國(guó)內(nèi)暢銷，還遠(yuǎn)銷海外。目前設(shè)備供不應(yīng)求，生產(chǎn)也一直處于超負(fù)荷運(yùn)行中，隨著市場(chǎng)的進(jìn)一步開放，對(duì)轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的需求量越來越大，R**系列轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的市場(chǎng)占有率也會(huì)越來越大。我們開發(fā)的這套施耐德電氣控制系統(tǒng)也同時(shí)贏得了該公司技術(shù)人員和銷售人員的廣泛好評(píng)。
（轉(zhuǎn)載）
