1 引言

    紡織行業清花設備是集機、電、氣(qi)等(deng)高(gao)新(xin)技(ji)術(shu)於(yu)一(yi)體(ti)的(de)紡(fang)織(zhi)機(ji)械(xie)設(she)備(bei)。作(zuo)為(wei)各(ge)種(zhong)紡(fang)織(zhi)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)的(de)前(qian)紡(fang)設(she)備(bei)

，在(zai)提(ti)高(gao)紡(fang)織(zhi)產(chan)品(pin)檔(dang)次(ci)與(yu)質(zhi)量(liang)中(zhong)起(qi)著(zhe)重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)。紡(fang)織(zhi)行(xing)業(ye)是(shi)傳(chuan)統(tong)老(lao)行(xing)業(ye)
，紡(fang)織(zhi)廠(chang)老(lao)設(she)備(bei)居(ju)多(duo)，傳(chuan)統(tong)設(she)備(bei)均(jun)采(cai)用(yong)繼(ji)電(dian)器(qi)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)
，長(chang)期(qi)以(yi)來(lai)電(dian)氣(qi)故(gu)障(zhang)率(lv)高(gao)的(de)問(wen)題(ti)一(yi)直(zhi)沒(mei)有(you)解(jie)決(jue)。目(mu)前(qian)，在(zai)國(guo)際(ji)上(shang)已(yi)普(pu)遍(bian)采(cai)用(yong)PLC及變頻控製技術取代繼電器控製技術.傳統的清花工序(非自動化程度高的新設備)的電氣控製在紡織企業中是比較複雜的,而且電氣故障也是較多的。對清花工序進行電氣改造,引入PLC及變頻自動控製係統意義很大。采用國產永宏(FATEK)PLC及變頻控製係統改造清花生產線以後具有高產量、高除雜效率、高自動化等特點，在生產使用中體現了其設計合理
，工藝性能好，機電一體化水平高。經不懈地改進、完善和提高開棉設備的設計和製造水平，縮短了我國開棉設備與國際先進水平的差距。

 

    圖1 清花生產線工藝示意圖

    （1）開鬆工序：把原料包中壓緊的纖維塊鬆解成較小的纖維束，同時避免纖維的損傷和雜質的碎裂。
    （2）除雜工序：清除原料中大部分的雜質和疵點以及部分短絨
，同時避免可紡纖維的損耗。
    （3）混和工序：使不同成分
、不同等級的原料充分混和，保證成紗質量的均勻一致。
    （4）成卷工序：均勻喂給，製成一定重量和長度的纖維卷，以滿足下道工序的需要。
       
    開清棉機械按其功能劃分有：開棉機械如自動抓棉機、棉箱給棉機等，其主要作用是開棉和給棉
，無明顯的除雜作用
；混棉機械如多倉混棉機、混棉簾等
，其主要作用是完成原棉的混和
；開清棉機械如雙輥軸流開棉機、豪豬式開棉機
、單打手成卷機、鋸ju齒chi輥gun筒tong清qing棉mian機ji等deng，其qi主zhu要yao作zuo用yong是shi開kai鬆song原yuan棉mian和he清qing除chu雜za質zhi。一yi台tai好hao的de開kai清qing棉mian應ying具ju有you工gong藝yi流liu程cheng短duan，適shi紡fang性xing強qiang，工gong作zuo效xiao能neng高gao等deng特te點dian。整zheng套tao設she備bei由you幾ji台tai不bu同tong功gong能neng的de單dan機ji組zu成cheng開kai清qing棉mian聯lian合he機ji，最zui基ji本ben的de設she備bei配pei置zhi為wei：圓盤式抓棉機(2台)→除金屬裝置→六輥筒開棉機(附A045型凝棉器)→多倉混棉機→豪豬式開棉機(附A045型凝棉器)→豪豬式開棉機(附AO45型凝棉器)→二路電氣配棉器→雙棉箱給棉機(附AO45型凝器)(2台)→單打手成卷機(2台)。

 

2 清花工藝與PLC技術

     2.1 清花生產線工藝流程介紹
     開清工序，是紡紗工藝流程中的第一道工序，加工對象主要是軋棉廠或化纖製造廠運來的原料包。其主要作用是：對原棉進行開鬆、除雜
、混和並製成厚度均勻的棉卷或輸出流量均勻的棉流，供梳棉機使用。其主要任務如圖1所示。

 

    2.2 PLC清花線控製技術路線 
    清花生產線原設計采用繼電器控製係統，故障率極高，維修量很大,運行效率較低，同時因為前後各供棉電機沒有變頻調速，不能連續供棉，嚴重影響設備正常運行。改造前各個控製設備分散排列,操作也極為不便,改造前部分繼電器控製的部分電路原理圖如圖2所示。
    PLC成為工業領域內高可靠性計算機程序控製係統的代名詞。將繼電器控製係統用PLC代替，故障率顯著降低

，可靠性提高，很受歡迎。通過對清花電氣線路和安全裝置的改造來保證電氣設備安全;通過電氣方案的改進設計來滿足工藝流程的要求;通過關鍵點電氣裝置的增設來保證和提高清棉工段的產品質量.該係統利用程序實現模糊算法和控製策略,與位移傳感器、電流變換頻率調節裝置及電機等組成實時數據采集和控製係統,替代原來的鐵炮撥叉調速係統,對清花成卷機的給棉羅拉轉速進行調節,使給棉羅拉在單位時間輸出的棉量保持恒定.經過現場實際運行後表明,提高了係統的精度和動態特性,降低了棉卷不勻率,控製效果良好.紡織機械應用了自動化技術後機構簡化，性能改善
，質量提高，操作方便，提升了設備的檔次和水平。電氣控製係統采用PLC、變頻技術
，使係統操作和工藝調整更加簡單快捷；人機界麵對話

、故障自動診斷等功能使係統管理維護更有效；重物、金屬、火星和異性纖維探測技術的應用

，使係統安全有保障；氣壓控製技術、連續喂給技術和自調勻整技術的應用，使係統生產運行更加穩定可靠。 
 

                圖2 原清花繼電器控製係統部分原理

 

                   圖3 基於永宏PLC的清花生產線 
 

    近年來,隨著科學技術的進步和微電子技術的迅猛發展,可編程序控製器技術已廣泛應用於自動化控製領域。可編程序控製器以其高可靠性和操作簡便等特點,已經形成了一種工業控製趨勢。傳統的清花工序（非自動化程度高的新設備）的電氣控製在紡織企業中是比較複雜的

，而且電氣故障也是較多的。在眾多的PLC當中，如何選型取決於實際的應用需要。清花控製係統的特點是距離長
、規模大
、分布站點多、通訊對象多。國產永宏(FATEK)係列PLC恰恰適應於這樣的應用需求，其強大的通訊能力
、高速靈活的網絡體係令眾多的PLC難以與之匹敵
，本方案主要采用具有很高性價比的FBS-60MA主機模塊及FBS-60EAP擴展模塊，FBS-60MA主機模塊采用36點24VDC數字輸入(4點可達10kHz)
，24點(R/T/S)數字輸出(“T”機型具4點10kHz輸出)，一個RS-232或USB通訊端口(最大可擴充至3個)，FBS-60EAP擴展模塊采用36點24VDC數字輸入，24點(R/T/S)數字輸出
，內建電源供應器。其主要特點是：（1）模塊化結構設計。且模塊小型化、無排風扇結構、易於實現分布、易安裝，便於維護。（2）高電磁兼容性和強抗震動、衝擊性，使其具有最高的工業環境適應性。（3）功能強大。適用於不同的需求，提供各種類型的I/O模塊
、功能模塊
、通訊模塊
；程序運算速度快，運算指令豐富，強有力的程序處理能力，具有完善的自診斷功能。（4）通(tong)訊(xun)能(neng)力(li)強(qiang)。通(tong)訊(xun)協(xie)議(yi)的(de)多(duo)樣(yang)化(hua)，及(ji)具(ju)有(you)的(de)自(zi)定(ding)義(yi)功(gong)能(neng)使(shi)得(de)各(ge)種(zhong)通(tong)訊(xun)類(lei)型(xing)的(de)應(ying)用(yong)成(cheng)為(wei)可(ke)能(neng)
，為(wei)應(ying)用(yong)係(xi)統(tong)的(de)整(zheng)合(he)與(yu)集(ji)成(cheng)提(ti)供(gong)了(le)非(fei)常(chang)好(hao)的(de)條(tiao)件(jian)。（5）所有PLC係統的配置，包括通訊的配置
，及組態、編程、調試

，維護
，管理均在軟件中
，統一的界麵
、全局的數據管理
、方便的操作等為用戶創造了良好的環境。 
    將清花車間總混、豪豬
、成卷機由原來的繼電器分散控製改為由永宏PLC集中控製，且總混、豪豬給棉電機均由變頻器控製，雙速運行
，速度可調；PLC控製工作穩定可靠，故障率低；可根據需要重新改編程序
，靈活方便；全套車隻用一隻集控櫃，體積小，占用空間少
，功能多

、抗幹擾
、適用性強，更適於老廠改造。總控製思路如圖3所示。圖3 總控製係統設計圖 開清棉聯合機全流程的各項動作，由PLC程序控製完成。具有結構簡單操作方便，運行穩定可靠．便於檢查維修、故障少等優點，對提高產品質量、降低成本、提高效率。清花流程控製改造主要用PLC代替傳統的繼電器及接觸器控製係統，用梯形圖軟件代替電路圖，可節約大量電器元件，減少因元件觸點、線圈的損壞而造成的壞車及馬達燒壞。PLC編程控製取代傳統電氣的各單機分散控製為集中控製，一個PLC櫃代替了多個電控箱。尤其是在清花技術改造中可縞程控製器代替傳統的繼電器及―接觸器控製係統，用軟件代替控製電路，大大減少開關量，使棉卷不勻率穩定在l.0以下
，下機正卷率達98％以上，回花率降低2％～3％
，棉卷縱向喂入生條不勻率6.79cv％，橫向喂入生條不勻率7.62cv％，而且杜絕噎車
、減少羅卜絲等。電氣控製中心為清花全流程設備一個集中電氣控製站。控製係統采用工業級PLCjirenjijiemiankongzhixitong，shixianrenjiduihua。xianshiqikezhiguanxianshidianjiyunxingzhuangtaihechuanganqiweizhi，bingkezaixianshiqishangduchugejitaideshejicanshu。caiyongbianpinqigenggaigongyicanshushifenfangbian。dianqikongzhizhongxintigongbiaozhunjisuanjijiekou
，fangbiangongchangshixianjisuanjikongzhiheshujuchuli。jutidePLC主機及擴展部分控製原理圖如圖4圖和5所示。

                圖4 永宏PLC主機控製部分原理圖

                圖5 永宏PLC擴展控製部分原理圖

     為了PLC程序設計及維護方便，FBs係列主機備有程序記憶匣（FBs-PACK）可供我們選擇，FBs-PLC指令超過300種以上
，並采用最人性化
，可讀性最高之多輸入/多輸出指令方式。一個指令即可達成大部分其他品牌PLC數shu個ge指zhi令ling才cai能neng做zuo到dao的de功gong能neng，使shi程cheng序xu大da為wei精jing簡jian
，同tong時shi運yun算suan結jie果guo可ke直zhi接jie由you指zhi令ling方fang塊kuai右you側ce之zhi輸shu出chu取qu得de。在zai程cheng序xu可ke讀du性xing方fang麵mian
，每mei個ge應ying用yong指zhi令ling之zhi輸shu入ru或huo輸shu出chu端duan均jun有you功gong能neng助zhu憶yi簡jian碼ma說shuo明ming，操cao作zuo數shu字zi段duan則ze直zhi接jie標biao明ming其qi屬shu性xing簡jian稱cheng並bing可ke於yu其qi正zheng下xia方fang直zhi接jie顯xian示shi其qi狀zhuang態tai或huo內nei容rong值zhi
，可ke免mian除chu它ta牌paiPLC無標示需死記之麻煩
，程序可讀性最高
，效率最佳。在高階應用方麵，如網絡LINK
、PID控製
、NC定位等，則有專用之便利指令與之對應，大幅降低使用障礙。FBs-PLC之視窗版階梯圖程序編輯軟件階梯圖大師WinProladder提供使用者親和性最高之視窗中文操作環境
，及永宏精心安排之編輯、監視

、除錯等操作順手
，讓使用者在極短時間內即可精通整體操作，加上WinProladder強大且齊全之編輯功能輔以按鍵、鼠標並用及在線即時之指令功能查詢與操作指引

，將使您之編輯
、輸入效率倍增。而直接於階梯圖上顯示之“即時”接點狀態、緩存器數據與多窗口監視、比較等功能
，讓使用者在作監視控製或除錯時直觀友好。圖6是PLC與變頻器部分程序設計梯形圖。

 

                           圖6 部分程序設計梯形圖 

    結合有永宏PLCweizhudaozuchengdekongzhixitong，womenhaiyinjinlebianpinqiduiqianhougongmianxitongjinxingleqianhougongmiandianjibianpingaizao，xitongjingguogaizaohou，baozhenglegongmianwendinglianxukongzhi
，dadatigaolemianjuanzhiliang。tongshiduiyuanpanzhuamianxiaocheyejinxinglePLC及變頻改造,原打手升降改為變頻控製後,下降幅度隨時可以根據前道工序所需要棉量調節。

 

4 結束語 
    基於永宏PLC的de清qing花hua線xian改gai造zao至zhi今jin共gong改gai造zao了le五wu套tao清qing花hua全quan流liu程cheng
，采cai用yong集ji中zhong式shi控kong製zhi
，永yong宏hong可ke編bian程cheng控kong製zhi器qi實shi現xian自zi動dong化hua控kong製zhi
，積ji累lei了le豐feng富fu經jing驗yan，並bing取qu得de了le一yi定ding經jing濟ji效xiao益yi和he社she會hui效xiao益yi。國guo產chan可ke編bian程cheng序xu控kong製zhi器qi在zai國guo產chan紡fang織zhi機ji械xie上shang的de廣guang泛fan應ying用yong，推tui動dong了le國guo產chan紡fang織zhi機ji械xie的de機ji電dian一yi體ti化hua發fa展zhan
，縮suo小xiao了le與yu國guo外wai紡fang織zhi機ji械xie的de差cha距ju。但dan紡fang織zhi專zhuan業ye很hen多duo自zi動dong化hua裝zhuang置zhi國guo內nei發fa展zhan緩huan慢man，尤you其qi是shi在zai紡fang織zhi專zhuan用yong的de國guo產chan可ke編bian程cheng序xu控kong製zhi器qi和he變bian頻pin器qi方fang麵mian需xu加jia快kuai開kai發fa
，才cai能neng發fa揮hui更geng大da的de效xiao果guo.