剑杆织机论文.doc

目录1.KTZ368剑杆织机的概述1.1 KTZ368剑杆织机的作用和特点1.2 KTZ368剑杆织机的五大机构1.3 KTZ368剑杆织机纬停操作环节1.4 KTZ368剑杆织机自动检测与自动控制环节 1.4.1 KTZ368剑杆织机送经、停经、纬停 1.42 KTZ368剑杆织机储纬器、定位开车、定位停车1.4.3寻纬区检测 2.主控电路环节2.1 KTZ368剑杆织机电磁离合器2.2 KTZ368剑杆织机电机驱动电路2.3直流供电2.4 显示部分 3.电路组成3.1主电路3.2 控制电路3.3 I/O分配表 4.PLC程序4.1主程序4.2子程序5.结束语KTZ368剑杆织机PLC的控制系统 摘要：介绍了 KT Z368剑杆织机的控制环节及织机的主要机构， 对以 PLC S7- 200为核心的电气控制系统的工作 原理和程序进行了分析和说明。提出了控制系统的硬件电路设计方案和软件实现策略, 系统充分 利用 PLC 可操作性强的特点, 提高了系统 的灵活性和可靠性, 系统运行状态良好。关键词: 剑杆织机; 可编程控制器; 电磁 离合器; 接近开关1.KTZ368剑杆织机的概述KTZ368剑杆织机在原有的基础上，不断优化改进，重新设计了机外卷取传动装置、打纬共轭凸轮、电子单元选纬机构、自动寻纬开口机构、机下大卷装等机构。用于织造棉、麻、毛、化纤、玻纤等织物，尤其适合织造重磅牛仔布和工业用布。它的自动寻纬功能，断纬时，动力切换至慢速电动机，开口专职在慢速电动机驱动下反向寻纬一周，实现慢速寻纬功能，电器控制系统采用IC板控制实现过流保护、断经、断纬停车。1.1 KTZ368剑杆织机的作用和特点KTZ368剑杆织机，是目前应用最为广泛的无梭织机，它除了具有无梭织机高速、高自动化程度、高效能生产的特点外，其积极引纬方式具有很强的品种适应性，能适应各类纱线的引纬，加之剑杆织机在多色纬织造方面也有着明显的优势，可以生产多达16色纬纱的色织产品。随着无梭织机取代有梭织机，剑杆织机将成为机织物的主要生产机种。 剑杆织机，是无梭织机的一种，是多色纬纱色织产品的主要加工设备。用刚性或挠性的剑杆头、带来夹持、导引纬纱。剑杆织机除了适宜织造平纹和纹路织物外，其特点是换色方便，适宜多色纬织物，适用于色织、双层绒类织物、毛圈织物和装饰织物的生产。提高织机的产量及运转性能、提高织造效率及产品质量，是机器制造商为参与世界竞争的奋斗目标。剑杆织机不仅速度及引纬率有很大提高，而且织机幅宽也增加较快，经过多年的努力改进，剑杆织机的速度及引纬率已大大超过片梭织机，但幅宽尚不能与片梭织机相比拟。1.2 KZT368型剑杆五大机构1.2.1 送经机构KTZ368型剑杆织机送经机构，如图1-1所示，轴端固定有主动摩擦盘9的送经侧轴3与织机主轴同步转动。当转子杆 11被固定于某一位置时，转子10将与回转着的主动摩擦盘上的凸轮型面接触。转子转动，同时迫使送经侧轴和主动摩擦盘向右移动，并通过摩擦环13压到从动摩擦盘8上，使从动摩擦盘 8和固定其上的制动圈5向右移动，制动圈5上的摩擦环6与固定制动片7脱离，制动解除，从动摩擦盘8跟随主动摩擦盘一起转动，而从动摩擦盘及蜗杆1均通过花键与空心轴2连接，这样蜗杆就驱动蜗轮14、送经齿轮15一起转动，送经齿轮进而带动织轴边盘大齿轮驱动经轴放出经纱。 送出经纱后，当主动摩擦盘开始转入凸轮型面的较低区域时，被压缩了的弹簧4得以恢复，推动主、从动摩擦盘一起向左移动，当摩擦环6被固定制动片7挡住时，主、从动摩擦盘分离，从动摩擦盘立即停止转动，送经立即停止，弹簧4将从动盘通过摩擦环6紧压在固定制动片7上，以防止织轴的额外转动。由此可以看出，织机主轴一转中经纱放出的多少与从动摩擦盘的回转角的大小有关，而回转角则取决于转子与主动摩擦盘凸轮型面的接触段的长度。转子杆11的位置固定得越靠近主动摩擦盘，则接触长度越长，回转角9就越大，送经量就越大。反之则送经量减少。12为连杆，a为主动摩擦盘。图1-1摩擦盘式送经机构1蜗杆 2空心轴 3送经侧走 4弹簧 5制动圈 6摩擦环 7固定制动片 8从动摩擦盘 9主动摩擦盘 10转子 11转子杆 12连杆 13摩擦环 14蜗轮 15送经齿轮 16主动摩擦盘 经纱张力调节装置如图1-2图所示，当经纱张力由某种随机原因增大时，经纱迫使装有后梁1的摆臂2、3绕摆轴4作逆时针转动，通过摆杆使连杆6上升。连杆6的一段与弧形杆7铰接，弧形杆上有一圆弧槽，其圆弧中心向上偏离支持轴8的轴心，因此圆弧上端到支持轴轴心的距离大，圆弧下端到轴心的距离小。连杆6上升时，弧形杆上的圆弧槽绕支持轴8顺时针转动，使支持轴和圆弧槽中滑块10的距离增大。由于滑块芯轴9固定不动，因此支持轴向左移动，通过连杆11带动转子杆 13、转子14绕机架上的转子杆轴12作逆时针转动，使转子与主动摩擦盘的凸轮型面的距离缩小，送经量增加。送经量的增加促使经纱张力逐渐恢复到正常数值，后梁也恢复到正常的平衡位置。相反，当经纱张力因某种原因减小时，机构动作则与上述情况相反，送将量减少，并逐渐恢复到正常数值，后梁也回到正常位置。织轴送出经纱，其直径不断减小，在张力调节装置未做出反应之前，经纱送出量显得不足，使经纱张力增加，迫使后梁下压，于是从动摩擦盘转角增大，与直径D的减小相适应，符合D常数，使送经量恢复到正常数值。后梁在一个新的位置上达到新的受力平衡，新的平衡位置下，经纱张力总比原平衡位置时大。因此，织轴在由满轴到空轴的变化过程中，后梁的高度逐步下降了10mm，弧形杆的圆弧槽也下降了16 mm，经纱张力则有所增长。摩擦盘式送经机构的优点，一是可无级控制送经量，且调节范围大，根据实际测定，被动摩擦盘能被传动的回转角最小约为25，最大可到329，两者之比为13.5，能满足一定纬密范围从满轴到空轴的送经要求；二是在张力调节部分与织轴传动部分各设有信号处理和自锁环节，调节作用稳定，送经可靠，经纱张力最大差异率约为6%8%；三是结构不复杂，支撑多采用滚动轴承，适应高速。其不足之处是摩擦盘不宜在传动角g接近最大和最小的极限条件下工作，过小摩擦片磨损严重；过大，则在主轴一转中来不及制停，影响下一次送经。为此，规定在不同的纬密范围内，采用不同传动比的蜗杆与蜗轮。为保证有效传动，摩擦面需严格防止油污，要求铜丝石棉摩擦片材料的摩擦系数要大。图1-2经纱张力调节装置 1后梁 2摆臂 3摆臂 4摆轴 5螺钉 6连杆 7弧形杆 8支持轴 9滑块芯轴 10滑块 11连杆 12转子杆轴 13转子杆 14转子 1.2.2开口机构 采用KTZ368型多臂装置，如图1-3，该装置开口型式为半开梭口、复动式，使用哈特斯莱往复式工作原理，整机可容纳16片综框，多臂共有20页提综臂，其中四页供选色用。该机构采用消极式恒张力弹簧回综，综框升降是根据织造工艺，由纹纸发出信号，通过探针、竖针、上下拉钩、拉刀、刀片短连杆带动提综臂完成。图1-3共轭凸轮开口机构1凸轮 2共轭凸轮 3转子 4摆杆 5连杆 6双臂杆 7拉杆8传递杆 9竖杆 10综框 1.2.3引纬机构 如图1-4，KTZ368型剑杆引纬是以挠性或刚性剑杆和剑头组成引纬器，剑头握持纬纱，在梭口中传递纬纱进行引纬。剑杆织机是各种无梭织机中适用性最广的一种织机，可使用各种原料的纱线织制各类型织物，特别适合小批量、多品种的织物生产。同时，剑杆引纬机构的器件有剑头、剑带、剑轮和导向器件等。 图 1-4引纬机构剑带：刚性剑杆应由轻而强的材料制成，可采用铝合金杆、薄壁钢管及碳素纤维或复合材料制成的剑杆。 挠性剑带现在多采用多层复合材料制成，它是以多层高强长丝织物为基体，浸渍树脂层压而成，表面被覆盖耐磨层。一般厚2.53 mm。剑带在工作时要经受反复的弯曲变形，要求弹性恢复性能好，耐磨，有足够的强度，在工作寿命期内，带边不破损，表面不起皮，带体不分层，不断裂。有的挠性剑带采用钢带作为材料，钢带的刚性、弹性好，梭口内可不用导向件，但钢带开孔较困难，不能以轮齿传动，故引纬幅宽受限制。与钢带相仿的是碳素纤维制成的剑带，它具有钢带的优点，并质量轻，但价格较贵。剑头：剑头是夹持并带引纬纱穿越梭口，送纬剑剑头的作用是在进梭口前拾取并握持纬纱，并在其纱夹的后侧架空一小段纬纱，作为供喂段，由接纬剑钩取；接纬剑剑头的作用是钩取并夹持纬纱，在出梭口后，受开剑板的作用释放纬纱。夹持式剑头可分为积极式和消极式两种。剑轮：剑轮往复转动，传动挠性剑带进出梭口。高速引剑时要求剑轮轻，而且有足够的强度，材料可用铝合金或用高强度复合材料，如尼龙并以石墨碳纤维充填增强。剑轮的直径一般为250- 450mm，轮齿与剑带孔两者的节距应相互配合。近年来，为提高传剑系统的传动精度，降低传剑机构对剑轮的增速传动比，趋向于用较大的剑轮。1.2.4 打纬机构如图1-5，KTZ368型剑杆织机打纬机构的主要作用是将引入梭口的纬纱推向织口，使之与经纱紧密交织形成织物。KTZ368型剑杆织机所采用的打纬机构属于连杆打纬机构，而连杆机构有四连杆机构和六连杆机构。 图1-5打纬机构原理图如图1-6，KTZ368型共轭凸轮打纬机构的特点，是筘座的运动时间短，静止时间长，加速度大，机构易振动。从降低振动的角度考虑，筘座的动程是以小为好，但当载纬器的尺寸一定时，筘座动程小，则开口动程就会加大，而且前后综的动程差异也大，这就加大了经纱张力的差异，造成易断经，且使织口上下跳动，故筘座动程也不能太小，需根据引纬方式、车速、织造工艺等综合确定。图1-6共轭凸轮打纬示意图1主轴 2主凸轮 3、8转子4筘座脚 5摇轴6筘座7钢筘9副凸轮 1.2.5 卷曲机构如图1-7，KTZ368型织机所采用的卷取机构为积极轮间歇式卷取有安装在筘座脚上的摆座带动连杆、撑牙，在经过蜗轮蜗杆带动刺辊实现卷曲。当箱座脚1从后梁向胸梁方向摆动时，通过卷取指2和卷取杆3，使原动棘爪4向机后移动，原动棘爪便带动棘轮5，并经变换齿轮6、7和齿轮8、9。10传动装在棘爪轴抽端的齿轮11，从而使棘爪辊12回转，从而将织物绕到卷布辊上。当筘座脚从胸梁向后梁方向摆动时，原动棘爪在棘轮齿面上滑过，此时棘轮受保持棘爪13的支撑，不致因织物的张力作用而发生逆转。当梭口缺纬时，通过专门装置将保持棘爪和原动棘爪拾起，棘轮在织物张力作用下发生逆转，退出织物，直到防退棘爪14的槽孔右端的调节螺钉，与其支撑15相遇为止。图1-7卷曲机构1卷曲杆 2卷曲钩 3卷曲辊 4保持棘爪 1.3 纬停操控环节运行的前提条件：龙头行程开关闭合。运转：闭合主电机开关，按“开车”按钮，织机运转起来手动正向寻纬：纬停或正常停车情况下，织机在扇形区内，手动反向寻纬一次。手动反向寻纬：纬停或正常停车情况下，织机在扇形区内，手动反向寻纬一次。电动：按下点动按钮，织机处于点动状态。停车：按下停车按钮，织机停车。急停：按下急停按钮，离合器制动，红绿灯闪烁。如表1-1表1-1操控环节1.4自停检测与自动控制环节自停装置就是织机在织造过程中，纬纱断头后，纬纱检测器发生信号使织机自动停车，并能可靠地找出纬纱断头消除缺纬。电子式断纬自停装置主要包括纬纱检测器、信号处理线路和驱动线路。在织机织造过程中，当梭口内出现无纬或双纬时，纬纱检测器将发出信号，该信号经过处理后与断纬定位停车信号组合后，发出停车信号，使织机定位停车，并能自动反转，寻找断纬，便于挡车工迅速处理断纬。 1.4.1 经停 如图1-8，KTZ368剑杆织机，采用接触式经停装置，每根经纱穿入一片停经片中。正常时由于经纱有一定的张力，停经片不会掉下来。当经纱断头后，停经片受重力作用而下落，接触停经架，发出断经信号。剑杆织机电气式断头自停装置的作用是织机上的经纱发生断头或过度松弛而影响运转时，相应的断头自停装置就会发出信号，使织机停在一定的主轴角度上，以方便接头操作。其工作原理可用图128说明。织机上停经杆相当于一个长断触点，当经纱3发生断头或过度松弛时，停经片1落下，由于其顶部采用斜角形式，停经片向一侧倾斜，使其内侧面靠紧停经杆的外层，导通停经杆2内外两极，发出断经信号，使织机制停。4为绝缘层。图1-8停经杆原理图1停经片 2停经杆 3经纱 4色绝缘 1.4.2 纬停 如图1-9,纬停装置采用压电式纬纱陶瓷传感器。纬纱穿过压电陶瓷传感器的小孔。正常引纬时，纬纱与传感器的小孔壁摩擦，产生压电效应。纬纱断头或纬纱用完时，在应该正常引纬的时间段内没有压电效应产生，从而发出断纬信号。图1-9纬停装置1.4.3 储纬器 如图1-10,KTZ368剑杆织机储纬器是保持纬纱张力恒定的独立装置。他能将纱线从纱筒上拉出，规则地缠绕在储纱鼓轮上。当织机工作时，纬纱再从储纱轮上依序取出，从而保证纬纱张力恒定。当纬纱断头或空纬时，其上的钢丝探测杆下落。带动微动开关接合，信号线发出纬停信号。图1-10储纬器 1.4.4 定位开车 根据工艺要求，开车必须在正确的岂是位置，即龙头开关必须到位。才能开车。 1.4.5 定位停车 根据工艺要求，停车必须在适当的位置（26090）。剑杆织机的停车定位装置有停经定位和纬停定位两种。 停车定位装置采用接近开关，在织机的主轴附近有停经、纬停，在主轴的对应位置分别装有停经、纬停金属感应片。当感应片与接近开关相遇时，接近开关动合，发出信号。 1.4.6寻纬区检测 寻纬电机是否工作一定要根据主轴的位置是否在寻纬区内，寻纬区有一扇形金属感应片，在主轴的对应位置装有 接近开关。与扇形区内感应片相遇时，接近开关动作，发出信号。 2.主控电路环节KZT368型剑杆织机采用西门子可编程程序控制器，有效地解决了逻辑可控制系统和单片机系统无法解决的工艺差、稳定性差、抗干扰性差等缺点,使整个电控系统的控制水平有了很大的提高,由一下几个环节组成。 2.1 电磁离合器 如图2-1，KTZ368型剑杆织机电磁离合器系统包括离合线圈和刹车线圈。它主要起以下作用：开车时将电机的转动能量传递给织布机转轴;停车时织布机通过该系统很快挺稳；慢速时也是通过该离合器的线圈通高、低压电来决定织机主轴的转速高低或刹车快慢。(1)结构认识（摩擦片式电磁离合器）:电磁离合器的结构图如图1所示。主要由激磁线圈、铁芯、街铁、摩擦片及联接件等组成。一般采用直流24V作为供电源。电磁离合器的组成部分:图2-1电磁离合器结构图1主轴2主动摩擦片3从动摩擦片4从动齿轮 5套筒 6线圈 7铁心 8街铁 9滑环 (2)动作原理分析：主动轴1的花键轴端，装有主动摩擦片2，它可以沿轴向自由移动，因系花键联接，将随主动轴一起转动。从动摩擦片3与主动摩擦片交替装叠，起外缘凸起部分卡在与从动齿轮4固定在一起的套筒5内，因而从动摩擦片可以随同从动齿轮，在主动轴转动时它可以不转。当线圈6通电后，将摩擦片吸向铁芯7，街铁8也被吸住，紧紧压住各摩擦片。依靠主、从动摩擦片之间的摩擦力，是从动齿轮随主动轴转动。线圈断电时，装在内外摩擦片之间的圈状弹簧使街铁和摩擦片复原，离合器即失去传递力距的作用。线圈一段通过电刷和滑环9输入直流电，另一端可接地。 作用：电磁离合器是一种自动化执行元件，它利用电磁力的作用来传递或中止机械传动中的扭矩。类型认识：根据结构不同，分为摩擦片式电磁离合器、牙嵌式离合器、磁粉式电磁器和涡流式电磁离合器等。 2.2 电机驱动电路 织机的主驱动是由主电机来完成的，织机一上电。主电机通过一过流开关来接通，通过离合器来带动织机主轴，织机的主轴转动角是所有控制的依据。 2.3 直流供电 直流供电分为离合器的高低压供电和PLC的直流电源供电。离合器的高低压即高压110V和低压24V的直流电压，PLC的直流电压是由变压器变压后经半波整流后变成24V电压，供给PLC的输入输出部分分作传感器和继电器电源。 2.4 显示部分 (1)工作状态显示 电源指示灯包括高压110V、低压24V或电源+5V灯指示。 (2)故障状态显示 机台灯有红灯、绿灯、黄灯，织机通电准备状态或正常运行时绿灯灯亮。断经或储纬器缺纬时红等亮。断纬时黄灯亮。急停时红灯、绿灯交替闪烁。图2-2故障状态显示图 3电路组成部分3.1 主电路主电路原理图见图3-1.主电路图组成包括主电机、寻纬电机、储纬器、电磁吸铁和离合器的离合线圈和刹车线圈。织机的主电机先启动。开机后，通过PLC的程序分别控制JW6、JW7、JW9、JW10、吸合，从而控制离合线圈和刹车线圈的高低压转换。寻纬电机通过两个交流接触器LC1和LC2控制他的正反转，储纬器缺纬时通过微动开关的断开，而将RR1继电器的线圈断电。从而将储纬电机的主电路断电。 图3-1主电路原理图 三相交流电源首先接入自动空气开光，其保护电流是20A，电源变压器提供二组21V电压，一组全波整流滤波后，产生直流电压，用于主离合器、刹车离合器线圈、和报警灯电源，另一组交流半波整流后，用于正常低压制动，交流220V半波整流后，对储能电容器进行放电用于高压制动，电源变压器输出的交流110V经全波整流后用于找纬离合器线圈，线圈有PLC控制。电机启动按钮接入寻纬电机，控制离合线圈、刹车线圈，接入热继电器实现过载保护。3.2 控制电路控制电路原理图见图3-2.控制电路以PLC为核心。包括PLC输入口电路和输出口电路。输入口电路主要包括主令开关和检测电路。主令开关主要是按钮和保护开关。检测电路主要包括断经、断纬检测和接近开关的定位信号。输出口电路主要包括离合器线圈的控制、寻纬、放布吸铁控制和信号灯指示输出。剑杆织机电器孔子和系统的执行部件多为交流接触器线圈和信号指示灯，这些负载较轻，动作频率又不高，可直接接在PLC的输出口图3-2控制电路原理图(1)按下控制箱面板上的开车按钮，离合器被励磁，织机运转。(2)若经线断，则纲上停经架给出信号，等平综定位信号来到时，PLC发停机信号，织机停车。(3)纬纱接近开关给出相遇信号的同时若纬纱传感器给出断纬信号，则PLC输出定位停机信号。(4)按控制箱板上“电动”按钮，离合器被励磁，织机运转，松开“点动”按钮，织机停车。(5)无断经、断纬故障时，按机上停车按钮，织机停车。(6)储纬器缺纬的控制过程与断经相同。(7)按下急停|修车按钮，织机立即刹车，然后转入脱离状态，调试人员可自由转动手轮，以便放开按钮后织机随即进入停车状态。3.3 I/0分配表主程序梯形图 I/O分配见下表3-3表3-3 I/O分配表输入点元件说明输出点元件说明I0.0点动按钮Q 0.0 绿灯I0.1停车按钮Q 0.1 红灯I0.2开车按钮Q 0.2 黄灯I0.3储纬继电器 /经纱信号Q0.3 放布吸铁线圈I0.4经 纱接近开关Q 0.4 WJ 12线圈 (刹车-离合 ) I0.5 纬纱信号Q 0.5 WJ 13线圈 (低压-高压 ) I0.6 纬纱接近开关Q 1.0 WJ 3正向寻纬线圈I0.7 扇形接近开关Q 1.1 WJ 2反向寻纬线圈 I1.0 急停按钮/热保护/脱机按纽I1.1龙头行程开关I1.2正寻按钮I1.3反寻按钮 4.plc 程序 PLC 程序包括主程序和寻纬子程序。各辅助继电器的功能 如表4-1表 4-1 各辅助继电器的功能辅助继电器 功能辅助继电器 功能 M3.1 停车M3.0 复位 M3.2 开车M3.1 离合磁铁 M3.3 经纱 信号.M3.2 刹车磁铁 M3.4 经纱接 近开关M3.3 正反向寻纬 M3.5 放布M3.4 开车位置 M3.6 寻纬M1.6复位 M3.7 紧急 停车M1.7是 T43、T 44的定时条件 4.1 主程序主程序同见图4-2, 它主要控 制的是定 位开车、定位停车、断经、断纬检测控制、放布吸铁电磁离合器的控制以及信号指示的控制。是一种比较严密的逻辑关系的控制。图4-2主程序 4.2 子程序 子程序 SBR- 0是寻纬子程序, 它满足寻纬条件时调用寻纬子程序。它控制了一个寻纬的时间范围, 寻纬 0 5s时间内 已找到 ( 龙头开关接通 ) , 则停止寻纬, 若 4s后还未找到