1 引言

本機(jī)是將兔毛原料未經(jīng)改性處理，直接進(jìn)行開(kāi)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(diǎn)，并由紡紗機(jī)（FNT-28型兔毛紡紗機(jī)，專(zhuān)利號(hào)：9424N73-4）紡制成各種規(guī)格支數(shù)的細(xì)紗。本機(jī)是國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利產(chǎn)品（專(zhuān)利號(hào)：93106597-6），“八五”國(guó)家星火項(xiàng)目，同時(shí)又被國(guó)家科委列為“九五”目。全機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 梳理機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

本機(jī)電氣部分采用繼電器控制系統(tǒng)，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)由三相異步電動(dòng)機(jī)來(lái)完成。該控制系統(tǒng)有三點(diǎn)不足：

（1） 繼電器線路接線復(fù)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(mǎn)足新的工藝流程要求。工人實(shí)際操作和維修復(fù)雜，易出故障;

（2） 可靠性不高，控制精度不夠，這就勢(shì)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(duì)本機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，步進(jìn)、伺服電機(jī)的應(yīng)用越來(lái)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(lái)的普通電機(jī)。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(lái)，完成對(duì)各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制，實(shí)行機(jī)電一體化，正在成為一種趨勢(shì)。

2 控制方案的確定

由于步進(jìn)電機(jī)可直接用數(shù)字信號(hào)控制，無(wú)需反饋可開(kāi)環(huán)工作，無(wú)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(jì)算機(jī)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(chǎng)控制的，由單片計(jì)算機(jī)（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(hù)通過(guò)軟件設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)以往難以實(shí)現(xiàn)的各種復(fù)雜邏輯控制。與通用PC機(jī)或單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)相比，PLC具有可靠、抗擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，已成為替代傳統(tǒng)繼電接觸器控制線路的升級(jí)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(jìn)電動(dòng)機(jī)為執(zhí)行元件、紅外光電傳感器為檢測(cè)元件的新型系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了兔毛梳理機(jī)的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制。其組成原理如圖2所示：

圖2 控制系統(tǒng)原理圖

3 控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)組成

PLC選用日本松下FP0 PLC，共8點(diǎn)輸入（X0“X7），8點(diǎn)輸出（Y0”Y7），主要控制主電機(jī)Motor1和毛斗步進(jìn)電機(jī)Motor2的工作狀態(tài)和轉(zhuǎn)速;步進(jìn)電機(jī)選用兩相混合步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，步距角1.8°/STEP，用于驅(qū)動(dòng)主機(jī)和毛斗;步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器選用DMD402，電源電壓DC14V“40V，其作用是根據(jù)PLC的控制指令對(duì)電機(jī)實(shí)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(yùn)算功能外，還具有高速計(jì)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(jìn)電機(jī)的速度控制或位置按制十分方便。

在圖3所示系統(tǒng)中：PLC輸出口Y0、Y1以脈沖速率方式輸入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的Pulse input端，控制梳理機(jī)主電機(jī)和毛斗電機(jī)轉(zhuǎn)速和位移。PLC輸出口Y2、Y3以方向信號(hào)輸入到驅(qū)動(dòng)器Directional input端，控制梳理機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)向。輸出點(diǎn)Y4、Y5是步進(jìn)電機(jī)復(fù)位信號(hào)RST，每次開(kāi)機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器清零。PLC輸入點(diǎn)X0以梳理機(jī)喂入量斗處的紅外傳感器作為輸入信號(hào)，可調(diào)節(jié)喂入量斗的喂毛量。X1、X2作為步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)，X3作為步進(jìn)電機(jī)復(fù)位信號(hào)。X4以為位置傳感器作為輸入信號(hào)，檢測(cè)梳理機(jī)是否復(fù)位。可以利用當(dāng)需要手動(dòng)操作時(shí)，可通過(guò)PLC的手動(dòng)輸入信號(hào)X5、X6，以點(diǎn)動(dòng)方式按制電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。控制關(guān)系為：X5=ON，電機(jī)正轉(zhuǎn);X6=ON，電機(jī)反轉(zhuǎn)。

圖3 梳理機(jī)控制工作原理圖

4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

圖4是根據(jù)前述梳理機(jī)的電氣控制原理，結(jié)合PLC的程序設(shè)計(jì)方法和生產(chǎn)工藝要求，設(shè)計(jì)的控制軟件程序流程圖。

圖4 梳理機(jī)運(yùn)行程序圖

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(yùn)算指令及一些特殊功能指令，可較方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的升/降速、恒速及正/反轉(zhuǎn)的運(yùn)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(jìn)電機(jī)達(dá)到不失步的升/降速與恒速運(yùn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

以PLC和步進(jìn)電機(jī)為主構(gòu)成的數(shù)字式兔毛梳理機(jī)控制系統(tǒng)的研制成功，為兔毛梳理機(jī)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(jī)各項(xiàng)指標(biāo)：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：0.125～1g/m;臺(tái)時(shí)產(chǎn)量：0.3～2kg/h。此外，系統(tǒng)具有控制精度高、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、無(wú)噪音等優(yōu)點(diǎn)。

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