[B]2 基于機(jī)電一體化的織機(jī)自動化系統(tǒng)成功案例[/B]
2.1張力控制變頻收卷系統(tǒng)
紡織機(jī)械如：漿紗機(jī)、漿染聯(lián)合機(jī)、并軸機(jī)等設(shè)備都會有收卷的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的收卷都采用機(jī)械傳動，但機(jī)械同軸傳動的機(jī)械磨損是非常嚴(yán)重的，同軸傳動部分的機(jī)械平均壽命基本上是一年左右，難于維護(hù)而且維護(hù)費用高，由于是連續(xù)性生產(chǎn)，設(shè)備開機(jī)后不允許中途停車，意外停車會造成巨大浪費。張力控制變頻收卷系統(tǒng)可取代傳統(tǒng)的機(jī)械傳動系統(tǒng)，保證整個收卷過程穩(wěn)定，避免小卷時張力過大，大卷啟動時松紗的現(xiàn)象，該系統(tǒng)借助臺達(dá)公司的變頻器采用閉環(huán)矢量控制方案實現(xiàn)恒張力控制。為了保證恒張力，要求電對不同的操作過程要進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。即在小卷啟動的瞬間、加速、減速、停車和大卷啟動時，要在不同卷經(jīng)時進(jìn)行不同的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，保證收卷的整個過程中，避免小卷時張力過大；大卷啟動時松紗的現(xiàn)象，
圖1是單臺張力控制變頻收卷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
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圖1 系統(tǒng)構(gòu)成及系統(tǒng)框圖
該系統(tǒng)可滿足以下工藝要求：在收卷的整個過程中都保持恒定的張力；在啟動小卷時不會因張力過大而斷紗，大卷啟動時不會產(chǎn)生松紗，即使在加速、減速、停止的狀態(tài)下也不會有上述情況出現(xiàn)；可量化設(shè)定張力大小并顯示實際卷徑的大小。
其優(yōu)點在于：張力在人機(jī)界面上設(shè)定，人性化的操作；采用長遠(yuǎn)卷徑遞歸、空心卷徑激活時張力線性遞加、張力錐度計算和轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償動態(tài)調(diào)整等先進(jìn)控制算法；卷徑實時計算精確度高，保證了收卷電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩平滑性能好，由于在計算卷徑時加入了卷徑遞歸運算，在操作失誤時可自己糾正卷徑到正確值；收卷裝置轉(zhuǎn)動慣量大，當(dāng)卷徑由小變大，如果操作人員進(jìn)行加速、減速、停車、再激活時極易造成爆紗、松紗現(xiàn)象，直接影響紗的質(zhì)量，實施變頻收卷改造后，系統(tǒng)收卷穩(wěn)定，張力始終恒定；在傳統(tǒng)機(jī)械傳動收卷基礎(chǔ)上改造成變頻收卷，基本上不需對原有機(jī)械進(jìn)行改造，兩三天就能安裝調(diào)試完成，非常簡便而且造價低；克服了機(jī)械收卷對機(jī)械磨損的弊端，延長了機(jī)械的使用壽命，設(shè)備維護(hù)使用方便。值得注意的是該系統(tǒng)用工控機(jī)極易實現(xiàn)群控，進(jìn)而實現(xiàn)管控一體化。
2.2簾子布織機(jī)電控系統(tǒng)
簾子布織機(jī)是劍桿織機(jī)的一個特類，除具有一般織機(jī)性能外有其特殊性。以往簾子布織機(jī)電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：主控部分采用單片機(jī)控制，包括主機(jī)采用離合器控制、顯示部分一般采用LCD；送經(jīng)/卷曲(包括大卷裝)大部分采用機(jī)械聯(lián)軸控制，即使采用變頻控制，一般也只用模擬控制方案控制其中的某一部分，其缺點是：機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于維修，通過機(jī)械實現(xiàn)傳動；車速一般不是很快，一般在200轉(zhuǎn)/分～350轉(zhuǎn)/分；顯示信息不完善、自動化程度不高。
采用以臺達(dá) ES型PLC、DOP-A型HIM、B/M型變頻器構(gòu)建的新穎電控系統(tǒng)，如圖2所示。其創(chuàng)新主要體現(xiàn)于：主機(jī)采用臺達(dá) B型矢量型變頻器控制，擺脫了傳統(tǒng)的離合器控制模式，可實現(xiàn)主機(jī)電氣無極調(diào)速功能；送經(jīng)電機(jī)、卷曲電機(jī)、大卷裝均采用臺達(dá) M型變頻器控制；運用臺達(dá) MODBUS通訊協(xié)議構(gòu)建主機(jī)、送經(jīng)電機(jī)、卷曲電機(jī)、大卷裝控制系統(tǒng)；擺脫了傳統(tǒng)的模擬量控制；信號采集、處理采用臺達(dá)ES型PLC作為CPU處理中心；顯示采用臺達(dá)人機(jī)界面，擺脫了傳統(tǒng)的LCD模式。上述優(yōu)點是傳統(tǒng)織機(jī)控制系統(tǒng)無法比擬的：機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡單化；可高達(dá)450轉(zhuǎn)/分，這是同類機(jī)種高不可攀的車速；主機(jī)采用變頻控制，使織機(jī)車速可實現(xiàn)變頻調(diào)速控制。
該系統(tǒng)實現(xiàn)工藝的邏輯有：快車、慢車、點動、機(jī)頭布開車、緊經(jīng)/松經(jīng)、卷布/退布、正常停車、經(jīng)停、緯停、緯停、計數(shù)到停車和急停等。由于系統(tǒng)主機(jī)、送經(jīng)電機(jī)、卷曲電機(jī)、大卷轉(zhuǎn)均采用變頻控制，根據(jù)工藝和織物要求必須對其采用同步控制，即快車啟動過程、調(diào)速過程、停車過程、點動過程、慢車過程、緊經(jīng)/松經(jīng)過程均要有相應(yīng)的同步工藝控制要求，主機(jī)改變整機(jī)速度，緯密改變卷取速度，卷曲張力改變大卷裝速度，送經(jīng)張力改變送經(jīng)速度。系統(tǒng)已在江蘇泰州化纖廠投入使用，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、界面簡潔、穩(wěn)定可靠，成本低廉等特征，是傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的最佳替代產(chǎn)品。
2.3毛巾織機(jī)天經(jīng)電氣控制系統(tǒng)
毛巾織機(jī)是劍桿織機(jī)一種，它和普通劍桿織機(jī)的主要區(qū)別在于毛巾織機(jī)比普通劍桿織機(jī)多了一個經(jīng)軸，即天經(jīng)。由于是雙經(jīng)系統(tǒng)，其控制比一般織機(jī)的電控系統(tǒng)復(fù)雜，但毛巾織機(jī)天經(jīng)相對來說又有一定的獨立性和特殊性，獨立性在于它其它控制部分之間只存在張力、緯密、速度、起停的同步，特殊性在于在
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圖2 簾子布之機(jī)電控箱內(nèi)示圖
整個運行過程中存在三個張力段、三個緯密，這和地經(jīng)（普通織機(jī)的經(jīng)軸）有著明顯的區(qū)別。控制系統(tǒng)硬件均采用DELTA 自動化產(chǎn)品，EH型可編程控制器、ASD-A 型伺服控制器和TP04G文本顯示，便于系統(tǒng)維護(hù)、升級。系統(tǒng)軟件算法特點：以張力設(shè)定值為基準(zhǔn)、以張力測量值為參考，通過速度來改變張力；當(dāng)前速度為初始速度+脈沖增量速度+PID增量速度之和；脈沖速度增量權(quán)值和PID速度增量權(quán)值不是固定的，在不同的經(jīng)直經(jīng)值段是不一樣的。毛巾織機(jī)天經(jīng)電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用如圖3所示。
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圖3 織機(jī)廠家毛巾織機(jī)一角
系統(tǒng)構(gòu)架：硬件構(gòu)架，TP04+EHPLC+ASD；軟件構(gòu)架，TP04+EHPLC。
該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，界面友好，整個系統(tǒng)采用臺達(dá)自動化產(chǎn)品構(gòu)成，系統(tǒng)性價比高，應(yīng)用效果良好，受到客戶認(rèn)同。
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2.4國產(chǎn)化劍桿織機(jī)電氣控制系統(tǒng)
國外劍桿織機(jī)普遍采用微機(jī)群控系統(tǒng)實現(xiàn)電子選緯、電子多臂等控制，具有自診斷和數(shù)據(jù)采集管理等多種功能?，F(xiàn)在國產(chǎn)織機(jī)主要是20世紀(jì)80年代國外機(jī)型的改進(jìn)，大多采用商用微機(jī)，檔次不一，相比之下，差距較大。近年來，國內(nèi)眾多廠家使用臺達(dá)EHPLC為核心研制的劍桿織機(jī)電氣控制系統(tǒng)大大縮短了這個差距，為了提高控制系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)硬件采用臺達(dá)公司的DVPEH3200TPLC，配置給公司的TD220中文文本界面。該系統(tǒng)人機(jī)界面的中文信息使操作維修變得方便快捷，可方便地設(shè)定各種織機(jī)工藝參數(shù)、選緯參數(shù)和生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)，故障信息在接口上自動顯示。軟件系統(tǒng)可實現(xiàn)多種功能：如診斷保護(hù)、參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)保存、選緯等功能。該系統(tǒng)特點是：啟動迅速，在第一次打緯時,織機(jī)車就可達(dá)到或接近正常運轉(zhuǎn)速度，采用高壓啟動；制動平穩(wěn)快捷，停車位置準(zhǔn)確，有利于重新開車啟動，響應(yīng)時間快；操作方便，有正常啟、制動功能,可實現(xiàn)某些特殊操作,如選緯工藝設(shè)定、點動、停手動、正反尋車等。
該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、接口簡潔、運行穩(wěn)定可靠和成本低廉等優(yōu)點，在山東聊城劍桿織機(jī)投運效果令用戶滿意，是傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的最佳替代產(chǎn)品。
2.5三經(jīng)軸重磅織機(jī)電控系統(tǒng)
重磅織機(jī)與一般織機(jī)的區(qū)別主要在于：其劍桿不是一般的繞性劍桿，而是剛性劍桿,它能完成一般織機(jī)無法做的事（如重磅織機(jī)能織玻璃纖緯產(chǎn)品），它的織物一般可以是牛仔布等重、厚織物，這是一般織機(jī)不能實現(xiàn)的。三經(jīng)軸重磅織機(jī)是在一般重磅織機(jī)的基礎(chǔ)上添加了兩個天經(jīng)軸、一個大卷裝，其目的是實現(xiàn)客戶需求雙層布織物的功能。
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圖4 系統(tǒng)構(gòu)架圖
三經(jīng)軸重磅織機(jī)電控系統(tǒng)由主控和三經(jīng)軸電控部分組成。主控部分實現(xiàn)對主軸控制，包括：點動、開車、經(jīng)停、緯停等功能，由單片機(jī)+LCD完成。三經(jīng)軸部分采用DELTA A型7.5人機(jī)界面、EH型20點可編程控制器（晶體管輸出）、三臺0.75KW A型交流伺服驅(qū)動器、一個360線增量型編碼器組成。該系統(tǒng)以可編程控制器為CPU；以人機(jī)界面為參數(shù)設(shè)定接口界面；采用MODBUS協(xié)議對大卷裝通訊控制；對兩天經(jīng)采用高速脈沖控制。系統(tǒng)構(gòu)架如圖4所示，三伺服分別控制1、2天經(jīng)、大卷裝設(shè)備；伺服1、2采用pt模式脈沖控制；大卷裝伺服采用DELTA MODBUS RTU通訊控制（PLC為MASTER、大卷裝伺服為SLAVER）；編碼器裝在主軸上，用以測試角度；DVP20EH00T可編程控制器帶有兩路200KHZ脈沖輸出端。人機(jī)部分界面主畫面如圖5 所示，該畫面上部分用來處理送經(jīng)角度、編碼器角度、步驟設(shè)定；下部分畫面主要用來設(shè)定1、2天經(jīng)軸的每步驟速度大??；PLC以總步驟數(shù)來對1、2經(jīng)軸速度輪流控制
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圖5 界面主畫面
該織機(jī)的工藝是根據(jù)織物工藝來決定的，系統(tǒng)有以下工藝特點：雙經(jīng)軸同步，在啟動、停車、運行過程中兩軸同步運行，如果不同步織物布面會有痕出現(xiàn)（即不平），同時每步驟都要有相應(yīng)速度/轉(zhuǎn)度；雙層布結(jié)構(gòu)，織物是玻璃纖緯材料，在形成雙層布過程中有兩個方式，即8字形和X形。兩種形式的布面對電氣工藝，即PLC編程思路產(chǎn)生很大的區(qū)別，在這里，主要是8字形工藝；打緯角度與送經(jīng)時間，主軸360度，打緯是存在一定角度的，根據(jù)不同織機(jī)在實際調(diào)試中是不同的，一般在100-350度范圍，在0-360度之間，雙天經(jīng)軸送經(jīng)量、送經(jīng)時間要和打緯同步；多臂機(jī)步驟與送經(jīng)量，本系統(tǒng)是機(jī)械控制，即多臂紙孔決定多臂機(jī)工作（綜框工作），它的全部驟為30步，每步送經(jīng)電機(jī)有相應(yīng)速度對應(yīng)，用編碼器計算其運轉(zhuǎn)步驟。
2.6高速并條機(jī)電氣控制系統(tǒng)
并條是棉紡工序的關(guān)鍵，并條機(jī)能適應(yīng)純棉紡、棉型化纖及中長纖維的純紡與混紡等多種工藝的并合牽伸，以提高棉條長片段均勻度及纖維的伸直平行，使不同質(zhì)量的纖維在棉條中的混合更均勻。可用于精梳后一道并條，縮短了流程，具有較好的熟條質(zhì)量，尤其是降低重量不勻率、改善條干CV值效果明顯。
傳動系統(tǒng)主電機(jī)可為雙速電機(jī)，大多均為變頻電機(jī)，其調(diào)速方便、準(zhǔn)確，啟動平穩(wěn)，開速時間可調(diào)且節(jié)電效果明顯，制動過程平穩(wěn)可靠。整個并條機(jī)的過程控制、故障診斷、紅外線自停及簡單的日常數(shù)據(jù)處理仍由PLC實現(xiàn)，由PLC統(tǒng)一協(xié)調(diào)整個自調(diào)勻整系統(tǒng)，勻整系統(tǒng)如圖6所示。
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圖6 勻整系統(tǒng)示意義圖
電氣控制系統(tǒng)選用臺達(dá)可編程控制器PLC，觸摸屏控制，實現(xiàn)人機(jī)對話。觸控式控制面板能顯示相關(guān)運轉(zhuǎn)數(shù)值，能在運轉(zhuǎn)狀態(tài)下設(shè)定輸出速度，能對異常警報斷電記憶，方便管理和調(diào)整及檢測。主電機(jī)采用
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圖7 人機(jī)交互主畫面
變頻調(diào)速，起動平穩(wěn)?？删幊炭仄鳎?nbsp;PLC ）與人機(jī)界面聯(lián)為一體，完成該機(jī)的邏輯控制與故障診斷功能?？垢蓴_能力強(qiáng),運轉(zhuǎn)可靠.通過觸摸式人機(jī)界面,可方便設(shè)定各種工藝參數(shù)。具體配置選擇典型的臺達(dá)機(jī)電套餐產(chǎn)品，PLC：DVP24ES00R2；HMI：DOPA57GSTD；AMD：VFD055M43A。 人機(jī)與PLC通訊采用rs232 com1,modbus ASCII/9600/7/1/even mode。人機(jī)觸模屏上顯示出條長度,出條速度,班產(chǎn),單桶長度等, 設(shè)定速度和時間,可以設(shè)定4個班次,進(jìn)行產(chǎn)量統(tǒng)計,監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài),實時報警。人機(jī)交互主畫面如圖7所示。
2.7玻璃纖維后處理電控系統(tǒng)
電子材料玻璃纖維布代表了當(dāng)今玻璃纖維精密織造的最高水平，電子級玻璃纖維中國俗稱”E布”，
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圖8 玻璃纖維后處理系統(tǒng)工藝過程示意圖
一般經(jīng)織造、脫蠟、表面涂偶聯(lián)劑等工序制造。玻璃纖維后處理設(shè)備分開卷機(jī)構(gòu)，浸涂機(jī)構(gòu)(浸涂表面涂偶聯(lián)劑)，烘烤機(jī)構(gòu)，前牽引，后牽引，收卷部份。玻璃纖維后處理系統(tǒng)要求：開卷部分恒張力控制，速度可以調(diào)節(jié)；收卷部分變張力控制，張力變化，達(dá)到收緊纖維，收卷整齊，間隙均勻；后牽引部分，要求收緊后和前牽引同步；可以測定纖維長度誤差在1MM，糾偏要求誤差無1MM。玻璃纖維后處理系統(tǒng)工藝示意圖如圖8所示。
電氣系統(tǒng)配置：人機(jī)對話選臺達(dá)文本顯示器TP04；控制器，PLC DVP32EH00R2；
變頻器，VFD022M43A（前牽引控制），VFD022M43A（后牽引控制）；烘箱部分，VFD055M43Ax4循環(huán)風(fēng)機(jī), VFD055M43A排氣電機(jī)將浸涂后的纖維布進(jìn)入4個烘烤箱中烘烤，4個烘箱的溫度由溫控器控制，溫控器選用臺達(dá)的DTA4896，總共4個單獨控制溫度；總共4臺VDF055M43A變頻器拖動循環(huán)風(fēng)機(jī)，1臺3.7KW排廢風(fēng)機(jī), 選用VFD037M43A；收卷控制，收卷伺服控制，伺服電機(jī)ASMT30M250AK，伺服驅(qū)動器ASDA-A3021MA；編碼器，測定纖維長度，1PLUSE/1MM。電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖9 所示。
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圖9 電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
該系統(tǒng)采用的臺達(dá)EH高功能可編程控制器、變頻器、文本顯示器和中慣量伺服系統(tǒng)在玻璃纖維后處理生產(chǎn)線上得到了成功的應(yīng)用, 以控制大卷徑放料和收料。全套機(jī)電產(chǎn)品高性能的表現(xiàn)方便了用戶的維護(hù)和使用, 系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，受到用戶的好評, 這是其它產(chǎn)品所無法比擬的. 提高了中國纖維布處理能力和中國電子印刷板設(shè)備水平。
[B]3 整體解決方案的特征[/B]
以上提及的只是臺達(dá)工控產(chǎn)品提供整體配套的織機(jī)自動化系統(tǒng)解決方案的部分典型成功案例。這些解決方案在設(shè)計時都根據(jù)用戶的要求及未來發(fā)展的需要，如企業(yè)信息化的需要有利于單機(jī)系統(tǒng)在大范圍內(nèi)的集成等等，不同程度地考慮了向更高層次的發(fā)展如集成化、網(wǎng)絡(luò)化、平臺化、綜合管理等方面的需求，給系統(tǒng)擴(kuò)展和升級留有空間，可以根據(jù)用戶要求定制，給用戶提供穩(wěn)定可靠，可操作性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性好及功能齊全、性能優(yōu)異的織機(jī)自動化工控系統(tǒng)，它們可在第三方軟件系統(tǒng)的支持下，構(gòu)建新的系統(tǒng)使原織機(jī)機(jī)電一體化工控系統(tǒng)隨時間推移而增值和延長項目的生命周期，從整體上可進(jìn)一步提高系統(tǒng)建設(shè)的投資回報率。
[B]4 結(jié)束語[/B]
上述列舉的只是部分成功案例，這些成果的取得都是在用戶的積極支持與參與下共同創(chuàng)造的，在此我們向客戶和支持單位表示深深的感謝。走新型工業(yè)化的道路，用信息化帶動工業(yè)化已經(jīng)成為勢不可擋的歷史潮流，中國人要走中國特色的科技創(chuàng)新之路，遵循這樣的思路，我們正在努力工作，不斷改進(jìn)產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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