本文主要闡釋基于臺達(dá)自動化產(chǎn)品在粗紗機(jī)上的高級功能開發(fā)，以達(dá)成減輕擋車工勞動強(qiáng)度、并使粗紗機(jī)操作工序減化、品質(zhì)提升的“一箭三雕”。

一、 引言

近十多年來，我國紡織機(jī)械行業(yè)的自動化水平有了明顯的提高，在新型紡織機(jī)械上普遍采用了自動化技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的內(nèi)容包含了先進(jìn)的信息處理和控制技術(shù)，即以計(jì)算機(jī)為核心，有PLC、工控機(jī)、單片機(jī)、人機(jī)界面、現(xiàn)場總線等組成的控制系統(tǒng)。先進(jìn)的驅(qū)動技術(shù)，有變頻調(diào)速、交流伺服、步進(jìn)電機(jī)等，檢測傳感技術(shù)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。棉紡織設(shè)備較有代表性的機(jī)電一體化產(chǎn)品，例如新型的粗紗機(jī)，應(yīng)用了自動化技術(shù)后機(jī)構(gòu)簡化，性能改善，質(zhì)量提高，操作方便，提升了設(shè)備的檔次和水平。采用觸摸屏人機(jī)界面，操作簡單方便。變頻調(diào)速降低了設(shè)備的噪音和功率，減少了機(jī)械損耗，并且隨著業(yè)內(nèi)人士對紡織工藝的更深入了解，粗紗機(jī)的功能更加的完善，使國產(chǎn)粗紗機(jī)比進(jìn)口粗紗機(jī)更加適合在國內(nèi)應(yīng)用。

二、 臺達(dá)自動化產(chǎn)品的介紹

隨著自動化產(chǎn)品的發(fā)展，臺達(dá)已由單一的變頻器生產(chǎn)研發(fā)廠家發(fā)展到現(xiàn)在能為客戶提供PLC、溫控器、計(jì)數(shù)器、人機(jī)界面、變頻驅(qū)動器、伺服驅(qū)動器、數(shù)控系統(tǒng)等多元化產(chǎn)品，在冶金、紡織、醫(yī)藥等幾十個(gè)行業(yè)都有更廣泛的應(yīng)用。尤其在紡織行業(yè)占據(jù)了很大的市場份額。河北太行紡機(jī)公司是生產(chǎn)紡織機(jī)械的專業(yè)企業(yè)，有多種機(jī)型采用了臺達(dá)成套解決方案——精梳機(jī)FA298A、并條機(jī)FA361A、粗紗機(jī)FA421A/THFA4421、細(xì)紗機(jī)FA561A等關(guān)鍵紡織設(shè)備，既為生產(chǎn)品質(zhì)提供了技術(shù)保證，也提升了企業(yè)的產(chǎn)品價(jià)值與綜合競爭力。

三、 系統(tǒng)開發(fā)的簡介

3.1 硬件構(gòu)成

（1）控制的核心部件是PLC，在整個(gè)控制系統(tǒng)起著舉足輕重的作用，選型的時(shí)候要考慮其存儲容量和處理速度。根據(jù)控制要求需要的輸入24點(diǎn)、輸出24點(diǎn)，并且需要兩個(gè)通訊端口，其一RS485通訊端口來控制時(shí)時(shí)給定頻率，來達(dá)到電機(jī)的時(shí)時(shí)速度控制，還要根據(jù)紡紗工藝要求寫入變頻器的參數(shù)；其二連接上位機(jī)觸摸屏（HMI），來實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話。依據(jù)上述要求選型為主模塊DVP32E（數(shù)量1個(gè)）、擴(kuò)展模塊DVP08（數(shù)量2個(gè)）。

（2）整合計(jì)算整機(jī)的實(shí)際功率為8-9kw（每臺設(shè)備安裝時(shí)的機(jī)械間隙不一樣，導(dǎo)致設(shè)備的實(shí)際功率也有所不同），選用10kw的電機(jī)，驅(qū)動變頻器選型為VFD150B43A，遵循適當(dāng)放大的原則。這樣可以有效的一致新設(shè)備在最初運(yùn)行時(shí)由于機(jī)械沒有磨合好產(chǎn)生的誤報(bào)警。

（3）人機(jī)界面的選擇很重要，它是人機(jī)交流的主要途徑，每天設(shè)備和人接觸最多的就是人機(jī)界面，它不僅要求外型美觀，而且還要耐用，在紡紗廠環(huán)境這樣比較惡劣的條件下24小時(shí)能夠保障無故障長時(shí)間運(yùn)行。臺達(dá)DOP57STD界面為藍(lán)白雙色，色調(diào)柔和，性價(jià)比高，是個(gè)很不錯(cuò)的選擇。

（4）控制框圖

圖1 控制結(jié)構(gòu)圖
3.2 功能介紹

在80年代我國懸錠粗紗機(jī)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用了變頻調(diào)速技術(shù)，但當(dāng)時(shí)由于PLC在紡織領(lǐng)域沒有很廣泛的應(yīng)有，所以在粗紗機(jī)功能上也沒有深入的開發(fā)。隨著工控產(chǎn)品本身功能的增強(qiáng)和對紡織工藝更深入的了解，粗紗機(jī)的功能有了新的開發(fā)。

（1）通訊參數(shù)寫入

雖然現(xiàn)代變頻器被更廣泛的推廣，但由于有些紡紗廠的技術(shù)力量薄弱，對變頻器的參數(shù)設(shè)定有一定的難度，紡織工藝的變動，往往需要設(shè)備生產(chǎn)廠家的技術(shù)工程師來更改，這樣既耽誤生產(chǎn)，又增加了售后服務(wù)成本。基于這點(diǎn)考慮開發(fā)的變頻器參數(shù)通訊寫入，只需在人機(jī)界面修改參數(shù)，點(diǎn)擊寫入即可。既方便有降低了操作難得。

（2） 定位停車

在粗紗機(jī)生頭、斷紗接頭時(shí)，都需要把錠翼停到一個(gè)固定的角度，這樣擋車工才易于操作，在早期的粗紗機(jī)是沒有定位停車功能，需要擋車工手動扳動錠翼，這種錯(cuò)誤操作往往對紗線的質(zhì)量產(chǎn)生破壞，容易產(chǎn)生細(xì)節(jié)。定位停車功能就能解決這個(gè)問題，當(dāng)粗紗斷紗報(bào)警停車停車時(shí)，錠翼停在一個(gè)易于接頭的角度，不用再手動扳動錠翼，降低了勞動輕度，提高了紡紗質(zhì)量。

（3）無極調(diào)速

由于錠翼通道對速度的變化產(chǎn)生的摩擦力是不一樣，速度的大幅跳躍會對紗線的張力長生很大的影響，本功能是根據(jù)紡織工藝的要求，在小紗低速時(shí)逐漸的調(diào)高輸出頻率，中紗恒速，大紗逐漸的降低速度，每次根據(jù)換向次數(shù)跳動很小的頻率，是變化頻率不造成對紗線張力的負(fù)面影響。

四、 軟件開發(fā)

（1）人機(jī)程序的開發(fā)

人機(jī)界面開發(fā)要遵循簡單明了，易于操作的原則，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的監(jiān)控，主要包括監(jiān)視畫面、CCD張力控制畫面、運(yùn)行控制畫面、參數(shù)設(shè)置畫面、班產(chǎn)數(shù)據(jù)畫面、輸入輸出點(diǎn)監(jiān)視畫面、幫助換面。主要畫面參見圖2、圖3、圖4。

1.1監(jiān)視畫面（見圖2）

根據(jù)紡紗工藝要求，有些數(shù)據(jù)要隨時(shí)能查看，例如一落紗長、紡紗定長、紡紗速度、羅拉轉(zhuǎn)速、錠翼轉(zhuǎn)速等，把這些數(shù)據(jù)放在同一畫面方便查看。


圖2 監(jiān)視畫面
1.2運(yùn)行控制畫面（見圖3）

粗紗機(jī)所有的控制操作都能在此畫面上實(shí)現(xiàn)，包含起動、點(diǎn)動、停止和落紗三自動的實(shí)現(xiàn)。

圖3 運(yùn)行控制畫面
1.3變頻器參數(shù)寫入畫面（見圖4）

設(shè)置好的變頻器參數(shù)后此按鈕就會顯示，等待大約10秒后，參數(shù)設(shè)置完畢，按鈕狀態(tài)恢復(fù)。

圖4 變頻器參數(shù)寫入畫面
（2）PLC程序的開發(fā)

按照工藝要求和功能的構(gòu)思，規(guī)劃好每個(gè)輸入輸出點(diǎn)的含義后就是程序的編制，考慮到程序的容量和開發(fā)程序的簡潔易讀性，該程序大量應(yīng)用了子程序，程序分塊結(jié)構(gòu)，方便程序的修改和查找。P0：變頻器參數(shù)寫入,在執(zhí)行變頻器參數(shù)寫入時(shí)調(diào)用該子程序；P1：即時(shí)給定頻率，變頻器輸出頻率根據(jù)粗紗換向次數(shù)來給定，按照升速曲線來變換速度：

P2：落紗三自動。程序收到滿紗信號后，調(diào)用落紗三自動子程序。給松皮帶信號 → 松緊皮帶電機(jī)正向起動 → 松皮帶到位接近開關(guān)亮 → 松皮帶電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn) → 步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)起動復(fù)位皮帶 → 皮帶復(fù)位行程開關(guān)打開 → 步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn) → 下龍筋升降電機(jī)正向起動 → 下龍筋超將到位 → 下龍筋升降電機(jī)停止。