转杯纺纱机半自动接头系统控制方案.doc

2FJA转杯纺纱机控制系统方案及要求一 系统概述为满足现代化纺织工业高自动化、高效，高可靠和高精度的要求，可编程序控制器、人机界面和变频传动在纺织工业取得了广泛的应用，并且收效甚好。2FJA转杯纺纱机控制系统由PLC电气控制部分和半自动接头控制部分组成，其中半自动接头控制部分由传感器控制部分和步进电机控制部分组成。该系统可纺制普通纱支和花式竹节纱。另外该系统还可改造为2FJ转杯纺纱机控制系统，即把步进电机控制部分从系统中取掉后，原步进电机用电磁离合器代替，此时半自动接头控制系统只包含传感器控制部分，只能纺制普通纱支。整个系统设计原则是安全、经济、耐用，并且带有和其他系统的兼容性，将来扩展性。二 PLC电气控制部分PLC电气控制部分主要由电气控制箱及其与外部电机、电器相连接的缆线组成，该部分负责整个2FJA转杯纺纱机的运行操作、运转控制及状况监测等。1、2FJA的运转控制2FJA的运转主要由转杯、引纱、左右分梳、工艺排风、排杂、辅助吸嘴和输送带等8个电机控制。转杯电机、引纱电机采用PLC变频器自动调速控制，做到对电机全方位变频控制。变频电机的调速状态放在触摸屏的一个单独画面，显示电机的设定速度和实际反馈速度，可以根据系统运行信号进行自动PID调节。左右分梳、工艺排风、排杂、辅助吸嘴和输送带等电机控制采用PLC直接自动输出控制，并且带有运行反馈和故障反馈。电气控制整体采用连锁控制，电气设备间应采用双重连锁，硬件连锁和软件连锁同时采用，在机器操作箱上设有急停按钮，尽一切可能保证系统运行的安全性。整机自动运行过程如下（系统另需提供转杯电机点动、工艺风机点动、排杂风机点动、左分梳电机点动、右分梳电机点动、引纱电机点动、辅助吸嘴、步进系统点动等操作。）： A、启动过程如下：整机运行（画面按钮）转杯运转工艺风机运转排杂风机运转左、右分梳运转引纱运转步进系统准备启动过程每步运转之间有延时,延时时间可以在人机界面设置。B、整机停止过程如下：整机停止（画面按钮）步进系统停止（此动作与检测到断纱相同）引纱停止运转其它电机停止运转。停止过程中每步动作之间设置1秒延时。2、2FJA的状况监测PLC要监测设备运转的状况，并将相关数据反馈到人机界面上供操作着查询。设备运转状况包括如下内容：A、纺纱工艺参数包括转杯转速、左右分梳转速、引纱速度、喂棉速度（即步进电机转速）。B、设备运转状况包括监测工艺排风负压、排杂风机负压、断路器状况、急停开关状况等。C、通讯状况监测包括人机与PLC、PLC与变频器以及PLC与半自动接头控制部分之间的通讯是否正常，并反馈所传输的数据是否正确等。3、2FJA的运行操作2FJA的运行操作主要体现在人机界面所提供的操作画面上。操作画面应包含系统点动操作、自动操作、运行状况、系统参数、产量报表、变频调试、接头参数、竹节纱参数、故障提示等。通过操作人机界面，本系统可以完成系统的操作、监视、设定、管理等人机对话。主要功能有全机系统工艺流程和数据显示、集中操作设定、处理报警、实时值和设定值记录趋势存储、故障历史及故障原因、各单机运行状态及各种工艺参数实时值和设定值的比较。工艺流程图显示：提供优美的系统工艺流程图，生产线流水作业的动态显示效果。监视系统的运行状态，显示主传动设备的转速，启动，停止状态，及低速时间，高速时间，低速启动时间，高速加速时间，联合机停车时间，紧急停车时间，总牵伸比。画面上还做到系统启动准备，电机的单动，联动状态监控。报警操作，记录报警时间，报警类型，报警级别，报警点名字，报警组号，报警值，特别对于模拟量报警有多种类型,如上限、上上限、下限、下下限、变化率、最小偏差和最大偏差等等，而报警的优先级可达999种，操作工可以进行报警确认。报警列表，以发生的前后次序显示历史报警。 三 半自动接头控制部分半自动接头控制部分由传感器控制部分和步进电机控制部分组成。半自动接头控制部分与机械装置配合，共同完成接头过程。1、接头控制部分传感器控制需要通讯板、控制驱动板2部分组成。控制驱动板通过通讯板和PLC之间的实现通讯，主要是比较各脉冲输出板卡内的接头系统延时时间（T1及T2）及步进电机运转脉冲是否与PLC发送出的数据一致，其中通讯板可以实现与PLC系统的独立通讯，而且可以实现将触摸屏设置的参数直接传入控制驱动板，并且控制驱动板把报警信号通过通讯板传入PLC和触摸屏。每个板卡可以控制16路断头处理装置。如果板卡出现损坏问题，其他备用板卡的可以任意更换。步进电机控制需要通讯板、控制驱动板和步进电机3部分组成。如果要对步进电机做到PLC控制必须能实现步进电机控制器和PLC之间的通讯，现今市场上能实现控制板和PLC通讯的本来就不多，而且很多控制板只能控制34个电机，显然不能满足纺纱机需要同时单独控制大量步进电机的要求。因此为纺纱机接头系统特开发出新型大规模通讯板和控制驱动板。其中通讯板可以实现与PLC系统的独立通讯，而且可以实现将触摸屏设置的参数直接传入控制驱动板，由控制驱动板转化为控制步进电机驱动器的脉冲信号。每个板卡可以控制16个步进电机的驱动器。至于检测断纱后电机的反转和起停问题可以由控制驱动板控制电机驱动器实现。如果板卡出现损坏问题，其他备用板卡的可以任意更换。综上所述，在半自动接头控制系统中，需设计通讯板卡（板卡数量按需求增减，每路板卡地址由拨码开关设置）、控制板卡（控制板卡包含步进电机驱动器以及传感器控制部分）等。每路通讯板卡控制16路控制板卡，每路控制板卡之间可随意更换。2、接头过程要求传感器控制部分主要控制光电传感器（检测断纱），动作按钮，电磁探针，电磁阀等主要设备（另外预留纱线测试传感器位置）的动作。其中动作按钮、光电传感器为给控制驱动板输入信号，电磁探针和电磁阀为受控制驱动板控制的输出部分。整个控制工序如下：当断头发生时，断纱传感器信号送给通讯控制板，喂给步进电机停止工作，电磁探针释放，电磁阀吸合。整个工序中关键的2个时间参数是探针延时T1(喂棉时间)，电磁阀延时T2(种纱进入转杯时间)。做完准备阶段后，启动半自动接头系统，喂给罗拉工作喂棉，形成须条环。喂棉时间主要控制棉条喂入时间及形成须条环的时间，一般形成须条环需70110Ms, T1需90200mS，该时间受喂棉、分梳、转杯等速度因素影响，设置该参数在101000mS可调，控制精度10mS。当系统计时时间达到T1时，电磁探针接通1秒后断开，种纱进入转杯凝聚槽，打断须条环并搭接一段在凝聚槽中一起加捻。种纱进入转杯时间T2一般比形成须条环时间大10100mS，同样设置该参数在101000mS可调，控制精度10mS。接头过程参照下页控制流程图：系统设计两个参数可根据厂方要求设计默认值，在触摸屏上直接显示如果工艺要求修改参数，可以在触摸屏上选择“参数修改”，然后选择“整体修改”、“单独修改”或“自动修改”。选择“整体修改”时，直接在“喂棉时间”或“种纱进入转杯时间”输入时间设定数值，单位mS，点击确认即可将数值传入下位系统；选择“单独修改”时，先选择要修改时间的转杯号，选择进入单独修改画面，在提示下输入要修改数值，然后点击确认。选择“自动修改”时只要选择预先设定的工艺，选择后确认将系统设定值直接传入下位系统，工艺的设定由厂方负责工艺方面人员直接设定。参数修改将设定密码保护，不同工作人员拥有不同密码，可以修改不同权限下的设定数据。同时系统可对每锭位的纺纱断头次数进行统计并分类，在人机界面上给出统计值。系统实现参数存储调用功能，操作者可以自由调用不同纺纱工艺的设置参数，方便调整生产任务时调整工艺参数。3、花式竹节纱工艺要求竹节纺纱功能的详细控制：该控制主要可以通过改变步进电机的动作频率和频率变化的间隔时间。可以这样控制，在触摸屏上做16个步进电机参数设置画面，每个画面包括12个步进电机的阶梯运转速度设置和间隔时间设置，在通讯控制板程序中分别将每个步进电机的控制过程做好一段程序，将步进电机的运行输出速度通过通讯直接从PLC送到通讯控制板卡，转化为不同时间的不同转速。在步进电机启动时匀加速启动，避免由于启动力矩过大而拽断纱线。当光电开关检测出断线时，采取电机制动，让电机迅速停止。并且反转60度。 正常纺纱过程中，按钮按住时，断纱传感器信号无效。在纺普通纱时，按照设定速度运行，并在检测到纱线断头时反转。 在纺竹节规律分布的竹节纱时，步进电机的正转阶段按照触摸屏设定数据和时间进行有规律的加减速运动，并且在检测到纱线断头时反转。举例说明：假设要求步进电机启动时以S1速度运行，运行时间为T1；然后以S2速度运行，运行时间为T2；然后以S3速度运行，运行时间为T3；然后再切换到S1速度运行，时间为T1，并且在S2运行期间发生断头现象。在纺竹节无规律分布的竹节纱时，步进电机的正转阶段可以依靠触摸屏上人为按钮的干涉进行任意的加减速运动，并且在检测到纱线断头时反转。举例说明：在步进电机运转过程中，操作人员对触摸屏上的步进电机运行速度进行随机任意更改。并且做好一条无规律运动曲线输入到触摸屏。为了增