1 引言
本機是將兔毛原料未經(jīng)改性處理,直接進行開松、梳理,制成一定支數(shù)的毛條,具備抱合力大和加有真捻等特點,并由紡紗機(FNT-28型兔毛紡紗機,專利號:9424N73-4)紡制成各種規(guī)格支數(shù)的細紗。本機是國家發(fā)明專利產(chǎn)品(專利號:93106597-6),"八五"國家星火項目,同時又被國家科委列為"九五" 。
本機電氣部分采用繼電器控制系統(tǒng),動力驅(qū)動由三相異步電動機來完成。該控制系統(tǒng)有三點不足:
(1) 繼電器線路接線復雜,功能單一。
繼電器接觸控制系統(tǒng)的邏輯部分由許多繼電器;按某一固定形式連接而成,若工藝流程發(fā)生改變,則需要改變繼電器控制系統(tǒng)的接線,才能滿足新的工藝流程要求。工人實際操作和維修復雜,易出故障;
(2) 可靠性不高,控制精度不夠,這就勢必影響了出條支數(shù)、出條定重;
(3 繼電器控制柜的體積大,占用了較大的生產(chǎn)空間,影響了工人的操作。
因此有必要對本機的控制系統(tǒng)進行改造。近年來,隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展,步進、伺服電機的應(yīng)用越來越廣泛,其功能多樣性和產(chǎn)品可靠性日臻完善,正在逐步取代原來的普通電機。而且隨著可編程控制器技術(shù)的日益成熟,將二者完整地結(jié)合起來,完成對各種復雜運動的自動控制,實行機電一體化,正在成為一種趨勢。
2 控制方案的確定
由于步進電機可直接用數(shù)字信號控制,無需反饋可開環(huán)工作,無累積定位誤差,控制精度高,因此被廣泛用于數(shù)字控制系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)。而可編程序控制器(PLC)是一種適于工業(yè)現(xiàn)場控制的,由單片計算機(CPU)、外圍大規(guī)模集成電路(LSI)、系統(tǒng)軟件及I/0接口等構(gòu)成的新型控制器,用戶通過軟件設(shè)計,可實現(xiàn)以往難以實現(xiàn)的各種復雜邏輯控制。與通用PC機或單片機構(gòu)成的系統(tǒng)相比,PLC具有可靠、抗擾能力強、編程簡單等優(yōu)點,已成為替代傳統(tǒng)繼電接觸器控制線路的升級換代產(chǎn)品。因此,本系統(tǒng)采用可編程控制器(PLC)
為控制核心,步進電動機為執(zhí)行元件、紅外光電傳感器為檢測元件的新型系統(tǒng),實現(xiàn)了兔毛梳理機的計算機數(shù)字控制。
3 控制系統(tǒng)的實現(xiàn)
3.1 系統(tǒng)組成
PLC選用日本松下FP0
PLC,共8點輸入(X0~X7),8點輸出(Y0~Y7),主要控制主電機Motor1和毛斗步進電機Motor2的工作狀態(tài)和轉(zhuǎn)速;步進電機選用兩相混合步進電動機,步距角1.8°/STEP,用于驅(qū)動主機和毛斗;步進電機驅(qū)動器選用DMD402,電源電壓DC14V~40V,其作用是根據(jù)PLC的控制指令對電機實現(xiàn)脈沖和方向控制。
3.2 系統(tǒng)工作原理
FP0系列PLC除具有一般邏輯控制與運算功能外,還具有高速計數(shù)輸入(最大10kHz)、PLS脈沖直接輸出、SPD位置控制、PWM脈沖輸出等特殊處理功能,用于步進電機的速度控制或位置按制十分方便。
PLC輸出口Y0、Y1以脈沖速率方式輸入步進電機驅(qū)動器的Pulse
input端,控制梳理機主電機和毛斗電機轉(zhuǎn)速和位移。PLC輸出口Y2、Y3以方向信號輸入到驅(qū)動器Directional
input端,控制梳理機電機的轉(zhuǎn)向。輸出點Y4、Y5是步進電機復位信號RST,每次開機對步進電機驅(qū)動器清零。PLC輸入點X0以梳理機喂入量斗處的紅外傳感器作為輸入信號,可調(diào)節(jié)喂入量斗的喂毛量。X1、X2作為步進電機的啟動信號,X3作為步進電機復位信號。X4以為位置傳感器作為輸入信號,檢測梳理機是否復位。可以利用當需要手動操作時,可通過PLC的手動輸入信號X5、X6,以點動方式按制電機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。控制關(guān)系為:X5=ON,電機正轉(zhuǎn);X6=ON,電機反轉(zhuǎn)。
4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
利用FP0 PLC提供的高速脈沖處理指令、邏輯控制指令、算數(shù)運算指令及一些特殊功能指令,可較方便的實現(xiàn)對步進電機的升/降速、恒速及正/反轉(zhuǎn)的運行控制,尤其用PLS-脈沖輸出指令和SPD-位置控制指令,可使步進電機達到不失步的升/降速與恒速運行。
5 結(jié)束語
以PLC和步進電機為主構(gòu)成的數(shù)字式兔毛梳理機控制系統(tǒng)的研制成功,為兔毛梳理機在生產(chǎn)與應(yīng)用環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)的調(diào)整,提供了保障。采用本控制系統(tǒng)的兔毛梳理機各項指標:適紡原料范圍:兔毛(高比例);條干重量不勻率:1.5%;生條可紡支數(shù):8～60公支;脫毛量:1～mg/100cm2;兔毛制成率≥95%;出條定重:～1g/m;臺時產(chǎn)量:0.3～2kg/h。此外,系統(tǒng)具有控制精度高、操作簡單、運行平穩(wěn)、無噪音等優(yōu)點。
