西门子6ES7223-1PH22-0XA8产品描述 一． 引言 粗纱机是将并条后的熟条加工成不同号数和捻度的粗纱，供细纱机纺制细纱的设备，适用普梳和精梳棉型纤维、60mm以下的化学纤维及其它混纺纤维。 我国粗纱机的技术进步，在过去几十年中相对于传统纺纱的其他设备发展较为滞后．这其中有多道粗纱机改单程粗纱机，并受细纱技术进步的影响和超大牵伸细纱机研制开发争论的干扰。20世纪90年以来，随着先进的粗纱机机械结构和控制理论的成熟，适应客户要求的高速、高质、大卷装、人机友好型粗纱机得到快速发展． 粗纱机就落纱过程的不同，分托锭式和悬锭式；其中悬锭式粗纱机依据电机轴数量又分： 两轴式、三轴式、四轴式和七轴式粗纱机；四轴悬锭式粗纱机为本轮技术发展的重点．四轴悬锭式粗纱机又分带差速箱式和四轴独立式；本文基于台达机电产品，就变频和伺服构成的四轴独立式悬锭粗纱机阐述其技术要点． 二．机械结构及相关工艺 1.四轴独立悬锭式粗纱机整体结构如图1 图1整机图 2.传动结构和工艺 传动结构如图2 图2传动结构 图中 1.卷绕伺服电机2 .罗拉伺服电机3. 锭翼变频电机4 .龙筋升降电机 5 .罗拉装置（其牵伸原理如图3） 6 .锭翼装置 7 .卷绕装置 8 .龙筋 9 .万向节 图3罗拉牵伸原理 根据纺纱工艺的要求，粗纱机将棉条熟条经罗拉牵伸后，由前罗拉出纱，锭翼恒速旋转进行加捻；同时卷绕系统带动筒管旋转，按照卷装成型的要求，将加捻后的纱卷绕在筒管上．由于前罗拉出纱速度是恒定的，卷绕速度随着卷绕直径的增大而降速．同时龙筋缓慢升降，托动其上纱管上下往复动作，配合卷绕装置使纱线逐层缠绕在纱管上，直到到达预设层数或纱线长度． 事实上，完整的悬锭粗纱机还应包含清洁装置：悬锭粗纱机普遍采用积极回转式上下清洁器．由于其结构独立，工作方式较为简单，本文不再赘述． 三．基于台达机电产品的电气系统构架 1.电气系统的构架考量 四轴独立悬锭式粗纱机，控制系统的关键在于四轴的同步比例联动，来模拟两轴粗纱机差速箱合成各轴速度的过程；四轴独立悬锭式粗纱机系统动作过程中，各轴速度要求有高的响应性和稳定性。同时，电机对外部负载的合理变化要求有快速而有效的应变能力。 基于设备的以上技术特征和客户高品质要求，结合台达完整、全面的产品线，我们选用台达EH2系列PLC作为主控，选用台达VE系列高性能矢量变频器控制锭翼轴；台达A+系列大功率伺服系统控制卷绕轴；罗拉轴和龙筋轴分别选用台达AB系列伺服系统控制；触摸屏为台达A系列真彩界面。 2. 电气系统的整体构架 构建的电气系统 如图4； 图4电气系统构架 3.主要控制器件功能 A．触摸屏：四轴悬锭式粗纱机参数设定量大，本屏可直观、便捷的设定和监控各种参数； B．PLC： EH2系列型，运算速度快，支持4路高速脉冲输出，稳定可靠，可依据控制工艺扩展I/O点数； C．罗拉伺服：提供罗拉轴动力，速度恒定，大小决定于锭翼转速和捻度； D．卷绕伺服：提供纱管卷绕动力，速度随纱的卷绕直径增大而降低； E．龙筋伺服：提供龙筋升降动力，升降速度越小，纱线缠绕越密； F．锭翼变频：提供锭翼旋转动力，速度恒定，由触摸屏设定；变频系统加装速度回授PG卡，电机加装台达编码器，实现闭环控制．考虑到粗纱机电控箱的配置离机头较远，应用现场电磁环境复杂，建议选用差动型编码器． 4.周边控制线路 根据工艺要求，粗纱机身上并联安装多组操作盒，每组操作盒上设启动、停止、点动按钮，均能启停点动整台机器，以方便档车工操作； 纺纱过程中，断纱断条均要求自动停车，故加装光电传感器，已检测纱条是否工作正常；纺纱成型完成，龙筋自动下降到落纱位置，方便挡车工快速取下纱锭；同时，纱锭取下完成一次纺粗纱后，再次安装新的纱管，操作触摸屏相关按钮，要求龙筋自动上升到初绕位置停止，将新穿过锭翼的纱线手工缠绕在纱管初绕位置，操作启动按钮，新的纺纱过程开始．这就要求，在龙筋上下升降的行程中，加装落纱位置检测开关、初绕位置检测开关．考虑到龙筋上下升降行程不能超过极限值，必须加装龙筋上下极限检测开关． 以上控制点，直接接入PLC输入点，控制逻辑由PLC运算处理；° 图5 触摸屏程序之参数设定界面 四．调试难点、要点及应对 1.纱线张力控制 四轴悬锭式粗纱机，从罗拉牵伸出的纱线，需穿过锭翼形成捻度再缠绕在筒管上，整个过程是一个动态过程；由于捻度有限，纱线的极限张力较小，在整个纺纱过程，受传动机械比例联动同步性的波动、纱管时时直径理论值和实际值的误差，造成纱线出纱位置的上下波动（如图3箭头处所示），大的波动不仅影响纱锭成型质量，甚至超成断头，使整机停机，影响纺纱效率． 目前行业内主要分两种途径解决上述问题： 种： 由张力CCD传感器在线检测粗纱张力，反馈到PLC运算。 这种方式，减低了核心运算难度，简化了缠绕和龙筋轴的控制计算量．但由于CCD检测在实际使用过程中，对环境要求较高，必须保持镜面清洁，且面对市场成本压力，此种解决方式普及度并不高，但值得关注． 第二种： 在标准理论计算公式下，增加张力补偿程序，进而微调纱管旋转速度和龙筋升降速度，达到调整粗纱张力的目的．同时针对不同的纱线要求自动调用不同的补偿系数．其普遍采用的是补偿微调卷绕轴速度． 此种方式，成本小，效果明显，不依赖于检测外部器件，柔性好．但调试时要反复测试，不断积累不同纱线在不同层数的修正系数值．本案采用此方式。 2．龙筋位置的断电记忆 在纺纱时，纱锭缠绕未完成时系统外部断电是经常存在的，重新上电后，要求粗纱机能继续断电前位置和参数继续纺纱． 由于市场大多伺服系统驱动器为增量式编码器，断电不能记忆轴当前位置；本案通过4N25光偶连接PLC与伺服驱动器编码器输出口，通过PLC断电记忆区来记忆断电前位置值。其连接方式 如图6 图6龙筋伺服编码器通过4N25转换后接入PLC 3． 整机启停的控制 在粗纱机纺纱处于初始阶段和将要完成时，纱锭半径对应较小或较大，此时若以屏设高速度运转，纱线在缠绕边缘的离心力与纺纱中段差别较大，不利于形成高质量纱锭．这就要求纺纱初始阶段和将要完成时整机速度降低运行，减少断头率，tigao成纱质量．程序中必须设计各个纺纱阶段的自动速度转换程序． 图7纺纱成型中段 五．结论 以上述方案为依托研发的四轴独立悬锭式粗纱机已在山东某纺织机械厂研发成功，锭翼速度高可达1350r/min,纱锭成型匀称，纱线排布一致性好，一次成型纱线长度可达3200m；捻度、纱锭成型角度、成型长度、纺纱长度等均可柔性设定。纺纱张力更为稳定，在锭速1100r／min条件下断头在0.5根／台•小时以内。具备自动落纱和自动找初绕位置功能，有效降低挡车工劳动强度，tigao了劳动效率，市场前景广阔。 台达拥有变频器、PLC、伺服系统、人机界面、编码器等完整工业控制器件产品线，为客户提供先进全面的解决方案．针对粗纱机行业，台达可提供两轴式、三轴式、四轴式变频或伺服系统整体解决方案，同时可满足客户个性化要求．基于纺织行业技术的不断进步，公司专门成立的纺织行业应用处，服务纺织行业。 1 前言 常规的供水系统采用水泵定速控制，通过改变阀门的大小的方法调节liuliang和压力，以达水压恒定。这种方式在运行中存在以下问题。 （1）人工操作存在调节滞后，整个系统稳定性差，自动化程度低，使得溢水管经常排水造成资源浪费； （2）水泵定速运行，不仅造成电能的浪费，而且由于泵长期高速运行，易使轴承损坏，影响泵的使用寿命，且备用水泵出现过锈死的现象； （3）每年夏天用水高峰时段水压不能得到保证，当出现了突发性电网故障时，由于水量不足给企业生产造成不便； 为了提供恒压供水，因而对饮料公司供水系统进行改造就显得非常重要。可编程序控制器（简称PLC）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。具有通用性好，可靠性高，安装灵活，扩展方便，等一系列优点，而且其总线与网络能力越来越强，可方便地与上位机组成控制系统，实现系统的高性价比和高效能运作。 本文采用台达公司的PLC和变频器产品研制开发了一种自动恒压供水控制系统，可有效减轻工作人员的负担，tigao供水系统的优化运行程度，增强系统抗干扰性，避免硬件老化损失。 2系统简介 为改善生产环境，某大型饮料公司投资清洁水技改工程并建成一座日产水5万顿的供水系统，分别建设了抽水泵系统、加压泵系统和高位水池。根据公司用水需求特点，从抽水泵系统过来的水一部分直接供给生产用水部门，一部分则需通过加压泵输送到高位水池，而供给生产用水部门的水压与供给高位水池的水压相差较大。同时高位水池距抽水泵房较远达十多公里，高位水池的液位高低和加压泵系统的设计以及如何与抽水泵系统“联动”也是较难解决的。 鉴于以上特点，从技术可靠和经济实用角度综合考虑，我们设计了用PLC控制与变频器控制相结合的自动恒压控制供水系统，同时通过主水管线压力传递较经济地实现了加压泵系统与抽水泵系统“远程联动”的控制目的。 3系统方案 系统的控制以台达的DVP-EH型DVP64EH00R PLC为技术平台，DOP-A57CST触摸屏为操作界面，VFD110B43A变频器作为执行构件。触摸屏通过COM2口与DVPEHPLC 的COM口相连，采用MODBUS协议。PLC通过RS485口控制变频器（便于扩充），支持MODBUS协议。另外还包括施耐德公司的软启动器、电机保护器、数据采集及其辅助设备组成（见图1）。图1 系统的组成框图 3.1 抽水泵系统 整个抽水泵系统有150KW深井泵电机四台，90KW深井泵电机两台，采用变频器循环工作方式，六台电机均可设置在变频方式下工作。采用一台150KW和一台90KW的软起动150KW和90KW的电机。当变频器工作在50HZ，管网压力仍然低于系统设定的下限时，软起动器便自动起动一台电机投入到工频运行，当压力达到高限时，自动停掉工频运行电机。 系统为每台电机配备电机保护器，是因为电机功率较大，在过载、欠压、过压、过流、相序不平衡、缺相、电机空转等情况下为确保电机的良好使用条件，达到延长电机的使用寿命的目的。 系统配备水位显示仪表，可进行高低位报警，同时通过PLC可确保取水在合理水位的水质监控，同时也保护电机制正常运转工况。 系统配备liuliang计，既能显示一段时间的累积liuliang，又能显示瞬时liuliang，可进行出水量的统计和每台泵的出水liuliang监控。 3.2 公司内不同压力供水需求的解决 为稳定可靠地满足公司内部分区域供水太力（0.4~0.45Mpa）低于主管网水压力（0.8~0.9Mpa）的要求，配备稳压减压阀来调节，可调范围为0.1~0.8Mpa。 3.3 加压泵系统 由于抽水泵房距离高位水池较远，直接供水到高位水池抽水泵的扬程不足，为此在距离高位水池落差为36米处设计有一加压泵房，配备立式离心泵两台（一用一备）电机功率为75KW，扬程36米。该加压泵的控制系统需考虑以下条件： （1）若高位水池水位低和主管有水，则打开进水电动蝶阀和起动加压泵向高位水池供水； （2）若高位水池水位满且主管有水，则给出报警信号并关闭加压泵和进水电动蝶阀； （3）若主管无水表明用水量增大或抽水泵房停止供水，必须开启出水电动蝶阀由高位水池向主管补充不。 像抽水泵一样，我们为加压泵配备了软起动器和电机保护器，确保加压泵长期可靠地运转，同时配备了高位水池的水位传感器和数显仪和缺水传感器。 为保证整个主水管网的恒压供不，当高位水池满且主水管有水时，加压泵停止，此时主管压力将“憋压”，终导致主管压力上升，并将此压力传递到抽水泵房，抽水泵的控制系统检测到此压力进行恒压变频控制，进而达到整个主管网的恒压供水，这是整个控制系统设计的关键。 4 系统实现功能 4.1 全自动平稳切换，恒压控制 主水管网压力传感器的压力信号4~20mA送给数字PID控制器，控制器根据压力设定值与实际检测值进行PID运算，并给出信号直接控制变频器的转速以使管网的压力稳定。当用水量不是很大时，一台泵在变频器的控制下稳定运行；当用水量大到变频器全速运行也不能保证管网的压和稳定时，控制器的压力下限信号与变频器的高速信号同时被 PLC检测到，PLC自动将原工作在变频状态下泵投入到工频运行，以保持压力的连续性，同时将一台备用的泵用变频器起动后投入运行，以加大管网的供水量保证压力稳定。若两台泵运转仍，则依次将变频工作状态下的泵投入到工频运行，而将另一台备用泵投入变频运行。 当用水量减少时，首先表现为变频器已工作在低速信号有效，这时压力上限信号如仍出现，PLC首先将工频运行的泵停掉，以减少供水量。当上述两个信号仍存在时，PLC再停掉一台工频运行的电机，直到后一台泵用主频器恒压供水。另外，控制系统设计六台泵为两组，每台泵的电机累计运行时间可显示，24小时轮换一次，既保证供水系统有备用泵，又保证系统的泵有相同的运行时间，确保了泵的可靠寿命。控制系统图见图2。图2 控制系统流程图 4.2 半自动运行 当PLC系统出现问题时，自动控制系统失灵，这时候系统工作处于半自动状态，即一台泵具有变频自动恒压控制功能，当用水量不够时，可手动投入另外一台或几台工频泵运行。 4.3 手动 当压力传感器故障或变频器故障时，为确保用水，六台泵可分别以手动工频方式运行。 5 实施效果 实际运行证明本控制系统构成了多台深井泵的自动控制的经济结构，在软件设计中充分考虎变频与工频在切换时的瞬间压力与电流冲击，每台泵均采用软起动是解决该问题关键。变频器工作的上下限频率及数字PID控制的上下限控制点的设定对系统的误差范围也有不可忽视的作用。 ①采用变频恒压供水，消除了主管网压力波动，保证了供水质量，而且节能效果明显，并延长了主管网及其阀门的使用寿命。 ②用稳压减压阀经济地解决了不同用水压力的问题。 ③拓宽运用变频恒压控制原理，较好地解决了加压泵房与抽水泵房的远程通讯总是并达到异地连锁控制的目的。 ④在抽水泵房设置连续液位显示，并将信号传与PLC，防止泵缺水烧坏电机，设定的取水位置，确保水的质量。 ⑤电机既有电机保护器，又有软起动器，克服了起动时的大电流冲击，相对延长了电机制使用寿命。 ⑥由于采用PLC控制的压力自动控制，可以实现无人远程操作，系统的PLC预留有RS485接口，可与公司总调度室计算机网络进行连接。 ⑦由于系统采用闭环恒压控制，电机在满足主水很容易网的压力的前提下，节能效果显著，年节电61万度，折合为人民币36万元。 ⑧通过采用变频器控制，可在不同季节、节假日、日夜及上下班等全面调控水量，按日节水100吨计，则年可节水36500吨。 总之，采用该PLC控制的恒压变频供水系统肯定能保证该大型饮料厂的足量用水，同时很大程度上降低了维修的劳动强度和延长了设备的使用寿命，实现了真正的自动控制，不仅可解决了现供水系统存在的问题，而且节能效果显著。因此，从节能和改善供水条件上有着重大的价值。