臺達機電產(chǎn)品在竹節紗設備上的應用

1 前言

　　近年來(lái)，隨著(zhù)市場(chǎng)經(jīng)濟深入發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，紡織技術(shù)不斷更新，使紡織服裝面料花色品種層出不窮，其中竹節紗面料以立體凹凸效應，使布面呈現粗獷自然的特色，受到人們的青睞。通過(guò)在細紗機上加裝一套竹節紗裝置，便可生產(chǎn)出各種花式紗，生產(chǎn)出不同風(fēng)格的竹節布面料，為提高企業(yè)的產(chǎn)品競爭力奠定了基礎。隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步，人民生活水平的提高，竹節紗設備的性能要求也越來(lái)越高，隨著(zhù)時(shí)間的積累，竹節紗工藝配方參數會(huì )越來(lái)越多，有的紡織廠(chǎng)客戶(hù)甚至有成百上千種竹節紗配方，當有某紗線(xiàn)訂單時(shí)，操作員需要將每臺竹節紗設備的配方參數逐步輸入觸摸屏，操作麻煩且容易錯漏，有些竹節紗還要求在某段粗度范圍內隨機抽樣紡，相應的控制難度也越來(lái)越高，控制系統自動(dòng)化程度要求也愈來(lái)愈高，根據設備不同會(huì )應用到不同種類(lèi)的工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品，客戶(hù)可以根據控制對象的不同選擇相應的設備來(lái)進(jìn)行控制系統的構建。

　　面對日益復雜的要求和相應產(chǎn)生的生產(chǎn)效率問(wèn)題，本文基于臺達的DVP系列 PLC和HMI及伺服等自動(dòng)化產(chǎn)品，實(shí)現了一套先進(jìn)的竹節紗設備自動(dòng)控制系統，該方案采用具有高速脈沖輸出型PLC控制伺服系統，扭矩、超喂比恒定，具有高精準定位功能，完全不同于一般的速度控制模式，可長(cháng)時(shí)間連續工作，竹節不變化，設備穩定可靠。

2 工藝分析

　　從當前的業(yè)界通常情況來(lái)看，不同竹節紗裝置生產(chǎn)的竹節紗的風(fēng)格、類(lèi)型是有區別的。隨著(zhù)竹節紗裝置技術(shù)水平的不斷提高，竹節紗的花色類(lèi)型也在不斷增多。從紡制竹節紗裝置的驅動(dòng)系統來(lái)說(shuō)，從最早的離合器式、步進(jìn)電機，到現在的伺服電機；從紡制竹節裝置的變速系統來(lái)說(shuō)，有變動(dòng)前羅拉速度紡出竹節的，也有變動(dòng)中后羅拉及前羅拉速度紡出竹節的，其花色種類(lèi)越來(lái)越多?！?/P>

　　竹節紗的關(guān)鍵控制點(diǎn)在于對節粗、節長(cháng)和節距的控制。

　　竹節紗的節粗：一般設計為基紗的2倍～3倍，最大為6倍。竹節粗度愈大，生產(chǎn)難度愈大，對后加工影響也大。

　　竹節紗的節長(cháng)：一般設計≥2 cm，節長(cháng)愈長(cháng)愈好紡，愈短愈難紡，特別要考慮竹節紗裝置的特性，一般步進(jìn)電機紡制的竹節，就是設計節長(cháng)小于1cm，紡出的竹節也大于2 cm，由于纖維長(cháng)度一般在2 cm～3cm，因此竹節愈短，生產(chǎn)難度愈大。確需竹節長(cháng)度短，就要選用合適的紡制竹節紗裝置，所以竹節紗的節長(cháng)要考慮其裝置的特性、纖維長(cháng)度、竹節粗度和工藝車(chē)速慣性的影響。一般伺服電機驅動(dòng)的竹節紗裝置其節長(cháng)可短；纖維長(cháng)度長(cháng)的節長(cháng)也長(cháng)；竹節粗度小時(shí)，節長(cháng)可短；工藝車(chē)速高，慣性大時(shí)，節長(cháng)也長(cháng)。

　　竹節的節距：節距是一個(gè)很重要的參數，決定布面竹節排列效果、排列密度及規律。一般設計節距≥2 cm，節距愈短，生產(chǎn)難度愈大。

　　竹節節距對布面影響最大的是竹節在布面形成規律性條紋，即“規斑”疵布，因此設計時(shí)應特別注意，對于步進(jìn)電機前羅拉變速系統紡出的竹節紗裝置，其紡出竹節規律為五個(gè)竹節為一小循環(huán)，每次起頭時(shí)，遞次變更竹節位置，形成二十五個(gè)竹節為一大循環(huán)，這種形式在布面容易形成“規斑”，因此在設計時(shí)要求小循環(huán)和大循環(huán)的周期長(cháng)都不能和布幅寬度成倍數或接近倍數關(guān)系，一個(gè)小循環(huán)內五個(gè)竹節的節距也不能成倍數或接近倍數關(guān)系，而且竹節節距要長(cháng)短搭配、分散排列，盡量杜絕布面形成“規斑”。

3、控制系統

3.1 硬件組成

　　系統硬件組成如表1所示：

表1 控制系統的硬件組成

3.2 配方工藝管理系統

　　竹節紗配方工藝歸檔，為工藝人員對竹節紗的生產(chǎn)管理帶來(lái)極大的方便，隨著(zhù)近幾年電腦運用的普及和電腦技術(shù)的高速發(fā)展，U盤(pán)成為了新一代超容量永久性存儲器，再也不用擔心掉電時(shí)間長(cháng)而丟失工藝的問(wèn)題。本系統結合U盤(pán)為用戶(hù)開(kāi)放了4000個(gè)竹節工藝品種貨架，每個(gè)工藝品種可以有最多200組竹節工藝參數組數，供用戶(hù)隨意調用、存貯或修改。

　　在多機臺竹節紗間操作時(shí)，不需要每臺都執行輸入操作，只用一只U盤(pán)就可互相復制竹節工藝，簡(jiǎn)化操作流程、便于統一管理、提高可靠性?？梢詫盤(pán)中竹節工藝定期保存到廠(chǎng)部電腦，以便歸檔留底。

3.3 四種紡紗方式實(shí)現不同風(fēng)格

　　除提供市面上已有的1組參數、和多組參數循環(huán)紡紗方式外，另外為用戶(hù)提供了三種更為先進(jìn)的紡紗方式：

　　模糊1：控制器從用戶(hù)設定的1-200組參數中隨機抽取其中一組紡，按組別進(jìn)行隨機抽取不重復紡紗。(M組節長(cháng)--M組節距--N組節長(cháng)--N組節距)。

　　模糊2：控制器從用戶(hù)設定的1-200組參數中隨機抽取其中一組的節長(cháng)，與另外經(jīng)過(guò)隨機抽取的不同組的節距，重新組成新的一組竹節參數進(jìn)行紡紗，即將竹節隨機組合紡紗。(M組節長(cháng)—N組節距—X組節長(cháng)—Y組節距)。在模糊1的基礎上打破組別的限制，實(shí)現高等無(wú)序紡紗。

　　模糊紡3：在模糊紡3竹節參數設置中，輸入基紗及竹節參數的上下限值(上限>=下限)，各紡紗參數在上下限設定范圍內由控制器隨機抽取數值進(jìn)行紡紗?？蛻?hù)只需要設定好參數的上下限數值即可實(shí)現的模糊式竹節紗。

　　在這三種紡紗過(guò)程中，因控制器是執行微機中的隨機數指令，經(jīng)過(guò)隨機抽樣后竹節規律是完全不會(huì )重復，就算在同品種不同臺之間，也不會(huì )出現重復的規律性，從實(shí)際應用看，此些功能完全解決了布面上規律性條紋的產(chǎn)生，滿(mǎn)足用戶(hù)不同風(fēng)格布面要求。

3.4 超精度位置控制的伺服系統

　　本裝置采用高速脈沖輸出型PLC控制伺服系統，扭矩恒定，超喂比恒定；伺服長(cháng)時(shí)間連續工作，竹節不變化，穩定性好。設計原理采用伺服電機高精度定位控制模式，以脈沖方式控制，一個(gè)脈沖運行一個(gè)固定角度，在高精度數控加工中均采用此種控制方式，所以參數設定中可直接輸入粗長(cháng)、細長(cháng)，設備控制穩定性得到可靠保證。

　　相比于其它竹節紗裝置多是采用速度控制模式，通過(guò)直接設定電機轉速，再通過(guò)羅拉轉速計算出時(shí)間，用定時(shí)變速的方式控制粗長(cháng)、細長(cháng)。

3.5 高質(zhì)量前羅拉采樣系統

　　本裝置的控制系統是將前羅拉與中后羅拉完全獨立傳動(dòng)，它們間是通過(guò)無(wú)觸的傳感器來(lái)實(shí)現電氣跟隨，而前羅拉測速編碼器的精度及分辨率都起決定作用?？刂破鞯母咚儆嫈倒δ芸梢詮拈_(kāi)停車(chē)到紡紗中的所有細節都處于監控之下，并提供校正及報警。

3.6 完善的報警自診斷功能

　　該功能是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)竹節紗的一個(gè)可靠保證，本系統提供了生產(chǎn)過(guò)程中所有故障或非正常參數設置等報警功能。做到及時(shí)發(fā)現，及時(shí)報警，及時(shí)處理。

3.7 結構簡(jiǎn)單

　　本竹節紗裝置由伺服電機帶動(dòng)中后羅拉傳動(dòng)，機械部分自成單元，不與原主機沖突，安裝方便，電控箱外置。采用本裝置后，不易出機械故障，也降低了勞動(dòng)強度，提高了勞動(dòng)效率及成紗質(zhì)量。

3.8 其它一些功能

本裝置還提供了其它一些獨特的功能，如下：

　?。?）節形的調整功能，也就是竹節曲線(xiàn)形狀的選擇功能，實(shí)現了飽滿(mǎn)竹節，解決了瘦紗現象。

　?。?開(kāi)車(chē)補償功能，可解決雙速、變頻細紗機啟停時(shí)產(chǎn)生的細節現象。

4 工藝數據

　　4.1伺服電機到后羅拉的減速比

　　對應FA506、FA502、FA1520及FA508的減速比如下：

　　伺服電機到后羅拉減速比= (FA506)

　　伺服電機到后羅拉減速比= (FA502)

　　伺服電機到后羅拉減速比= (FA1520)

　　伺服電機到后羅拉減速比= (FA508)

　　紡制竹節紗除正常的各項指標外，竹節指標主要有竹節長(cháng)度、竹節距離、竹節粗細。影響這些指標的因素主要有：前羅拉轉速、前羅拉直徑、錠子轉速、牽伸比、牽伸加壓系統、紡制的品種等。上述參數的確定，就確定了所紡竹節紗指標。

4.2 出廠(chǎng)紡紗工藝參數確定

　?。?）先確定基紗的正常工藝數據，試紡定量是否正常；

　?。?）按設定的基紗工藝參數，輸入正確的竹節工藝，參數包括：牽伸倍數、細長(cháng)、粗長(cháng)、細度、粗度；

　?。?）試紡竹節工藝，檢測是否符合要求；

　?。?）工藝確定，正式生產(chǎn)。

　　竹節粗度：直接輸入所需倍數。若需多種粗度，也是按順序直接輸入即可。(無(wú)需計算)

　　竹節長(cháng)度、竹節距離：整體調節可修改。

　　粗長(cháng)系數：竹節長(cháng)度整體修正系數

　　細長(cháng)系數：竹節距離整體修正系數，也可單節修改(逐段修改)

　　定量偏差：可修改牽伸倍數。

　?。?）正常紗與竹節紗切換可直接通過(guò)PLC控制，如長(cháng)時(shí)間不紡竹節則可摘掉鏈條即可，恢復正常紡紗狀態(tài)。

　　測速系統不須設置，自動(dòng)跟蹤。

4.3伺服驅動(dòng)參數設置

　　P0-02狀態(tài)顯示1 6

　　P0-04狀態(tài)顯示2 11

　　P0-05狀態(tài)顯示3 5

　　P0-06狀態(tài)顯示4 13

　　P0-07狀態(tài)顯示4 6

　　P1-44電子齒輪比分子 10000

　　P1-45電子齒輪比分母 1024

　　P2-10伺服使能 1

　　P2-15反向運轉極限 122

　　P2-16正向運轉極限 123

　　P2-17伺服緊急停止 121

　　P3-00通訊站號 U1=1；(長(cháng)車(chē)時(shí)U2=2)

　　P3-02通訊協(xié)議 8

　　P3-05通訊格式 2

5 結語(yǔ)

　　本文介紹了臺達自動(dòng)化產(chǎn)品在竹節紗設備上的整合應用，整套方案提供了較高的精度及分辨率，同時(shí)其SC系列PLC的高速計數功能，可使紡紗過(guò)程中的所有細節都處于監控之下，并提供校正及完善的報警自診斷功能。

　　方案還結合U盤(pán)為客戶(hù)開(kāi)放了4000個(gè)竹節工藝品種貨架，每個(gè)工藝品種可最多設置200組竹節工藝參數，并可隨意調用、存貯或修改，大大簡(jiǎn)化了操作流程，便于統一管理，同時(shí)提高了可靠性。

　　綜上，整個(gè)方案實(shí)現了設備的技術(shù)升級與高效節能，體現出臺達自動(dòng)化產(chǎn)品較高的性?xún)r(jià)比，值得業(yè)界同行借鑒和推廣。