1. 引言
當(dāng)今紡織企業(yè)正處于由勞動(dòng)力密集型向相應(yīng)的高效、自動(dòng)、連續(xù)、智能的現(xiàn)代化企業(yè)轉(zhuǎn)變，而紡織機(jī)械在技術(shù)上的突破，許多新技術(shù)的成熟和推廣，將為紡織工業(yè)帶來(lái)革命性的變化；自動(dòng)化和工序間的連續(xù)化將有效保證產(chǎn)品質(zhì)量和減少用工數(shù)量，提高紡織企業(yè)的效率。當(dāng)前紡織企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的大小是以細(xì)紗機(jī)總錠數(shù)來(lái)表示的；細(xì)紗產(chǎn)量是決定各工序數(shù)量的依據(jù)；細(xì)紗的質(zhì)量水平、勞動(dòng)生產(chǎn)率等指標(biāo)是技術(shù)和管理水平的體現(xiàn)，因此，細(xì)紗工序在紡織企業(yè)中占有重要的地位。新型控制系統(tǒng)的應(yīng)用，將大幅度提高細(xì)紗機(jī)的自動(dòng)化，數(shù)字化和智能化，尤其是采用PCC作控制器，不但提高了控制精度，解決了生產(chǎn)管理方面存在的許多缺
陷，而且使細(xì)紗機(jī)的生產(chǎn)速度明顯提高，自動(dòng)集體落紗功能使紡織企業(yè)用工人數(shù)大幅度的減少，勞動(dòng)強(qiáng)度顯著降低，且操作更加簡(jiǎn)便。
2．系統(tǒng)概述：
新型細(xì)紗機(jī)電氣控制系統(tǒng)采用貝加萊CP476 PCC控制整個(gè)紡紗及自動(dòng)集體落紗過(guò)程，具備紡紗過(guò)程所需的鋼領(lǐng)板自動(dòng)升降、留頭率功能、中途停車后能自動(dòng)記住紡紗位置跟蹤開(kāi)車、中途落紗、自動(dòng)落紗后自動(dòng)開(kāi)車等功能。可以設(shè)定和修改紡紗的各項(xiàng)工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)落紗、機(jī)械落紗，可以根據(jù)用戶的需要設(shè)定錠子的十點(diǎn)曲線長(zhǎng)度和速度，以及班產(chǎn)量累計(jì)、高級(jí)設(shè)置密碼保護(hù)、修改集落壓管位置及自動(dòng)故障診斷等功能。對(duì)紡紗過(guò)程的錠速、前羅拉轉(zhuǎn)速、前羅拉線速、捻度等進(jìn)行計(jì)算并自動(dòng)顯示，并依據(jù)機(jī)上各部分傳感器自動(dòng)協(xié)調(diào)控制。采用數(shù)字化通訊，提高了系統(tǒng)的整體抗干擾性。
3．控制系統(tǒng)方案
1、傳動(dòng)部分：包括主電機(jī)、吸風(fēng)電機(jī)、鋼領(lǐng)板升降電機(jī)、集落電機(jī)、油泵電機(jī)及潤(rùn)滑裝置、主變頻器、升降變頻器、集落伺服、清潔器裝置、各種低壓開(kāi)關(guān)及接觸器等。
2、三自動(dòng)檢測(cè)部分：該部分由三自動(dòng)行程開(kāi)關(guān)、停主電機(jī)接近開(kāi)關(guān)、下鋼領(lǐng)板接近開(kāi)關(guān)、剎車片構(gòu)成。其作用為落紗信號(hào)給出后能自動(dòng)適應(yīng)停車，自動(dòng)留頭，為重新開(kāi)車降低斷頭創(chuàng)造條件。
3、變頻器錠子速度控制：該部分由變頻器、錠子傳動(dòng)部分、主電機(jī)構(gòu)成，其作用是變頻器依據(jù)程控器傳輸?shù)腻V子速度控制曲線自動(dòng)調(diào)整錠子運(yùn)行，提高紗線質(zhì)量和產(chǎn)量。
4、數(shù)據(jù)檢測(cè)部分：該部分由主軸、前羅拉測(cè)速光電管組成。功能為自動(dòng)檢測(cè)紡紗過(guò)程中主軸、前羅拉的運(yùn)行數(shù)據(jù)，為計(jì)算班產(chǎn)量、錠速、前羅拉轉(zhuǎn)速、前羅拉線速、捻度等工藝參數(shù)以及錠子速度曲線控制提供數(shù)據(jù)。
5、主控制單元部分：該部分由貝加萊CP476 PCC主機(jī)及DI138擴(kuò)展模塊、DM465輸入輸出模塊、DI439輸入模塊、DO720輸出模塊構(gòu)成，完成全機(jī)開(kāi)關(guān)量輸入、數(shù)據(jù)檢測(cè)以及計(jì)算和過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)紡紗過(guò)程自動(dòng)化和對(duì)機(jī)器運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控。
6、PP320人機(jī)界面參數(shù)設(shè)定顯示單元：PP320觸摸屏與CP476 PCC之間以232通信線實(shí)現(xiàn)通訊，完成紡紗過(guò)程工藝參數(shù)顯示設(shè)定，可直接設(shè)定錠子運(yùn)行十點(diǎn)曲線，實(shí)現(xiàn)控制柔性化。同時(shí)配有以太網(wǎng)接口，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控。
7、數(shù)字化通訊部分：該部分由PCC的232接口、CAN接口、PP320、ACOPOS伺服和變頻器CAN通訊模塊部分構(gòu)成，232接口與PP320以232通信線實(shí)現(xiàn)通訊完成參數(shù)設(shè)定顯示，CAN接口與ACOPOS1090伺服及Vectron變頻器的通信模塊以CAN協(xié)議通訊完成集落升降臂位置脈沖控制以及錠子曲線控制，數(shù)字通訊高精度、高可靠性和低成本極大的提高了機(jī)器性能比和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
圖一：控制系統(tǒng)方案
4．?dāng)?shù)字化通訊應(yīng)用特點(diǎn)
該控制系統(tǒng)最大特點(diǎn)是應(yīng)用數(shù)字化通訊方式完成PP320人機(jī)界面與CP476 PCC以及CP476 PCC與ACOPOS伺服、變頻器之間的數(shù)據(jù)傳輸。以前進(jìn)行錠子速度曲線控制時(shí)一般都選用模擬量來(lái)控制變頻器運(yùn)行，這樣增加了硬件成本且控制精度較低。采用數(shù)字化通訊后，驅(qū)動(dòng)器與PCC之間的硬件僅為一根屏蔽線，且抗干擾能力增強(qiáng)，為實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)傳輸控制參數(shù)提供了條件，有效的降低了控制成本。
5．B&R Automation軟件編程
通過(guò)貝加萊B&R Automation軟件對(duì)PCC進(jìn)行軟件編程，根據(jù)需要將不同功能的程序段分列，每個(gè)任務(wù)分別使用最合適的編程語(yǔ)言如Basic、梯形圖、C語(yǔ)言等高級(jí)匯編語(yǔ)言來(lái)完成。
(1) 梯形圖編輯：
梯形圖是使用得最多的圖形編程語(yǔ)言，其與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有清晰、直觀、易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被掌握，特別適用于在系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)量邏輯控制，具有可實(shí)時(shí)監(jiān)控的特點(diǎn)，如圖二。
圖二：梯形圖
(2) Basic編輯：
B&R Automation軟件同時(shí)提供了Basic編輯模式，進(jìn)入Basic編輯后，直接鍵入Basic匯編語(yǔ)言，輸入完成后的指令在編輯區(qū)中，左邊為該指令在PCC主機(jī)的執(zhí)行程序，右邊可進(jìn)行此部分程序的注解，如圖三所示。
圖三：Basic編輯模式
(3) C語(yǔ)言編輯：
B&R Automation軟件還提供了C語(yǔ)言編輯模式，對(duì)于熟悉C語(yǔ)言編程的程序員而言，是極其方便的。如圖四：
圖四：C語(yǔ)言編輯模式
6．應(yīng)用效果
新型數(shù)字化長(zhǎng)車配集落細(xì)紗機(jī)采用貝加萊PCC構(gòu)成控制系統(tǒng)后，全機(jī)控制采用數(shù)字化通訊方式，將運(yùn)動(dòng)控制與驅(qū)動(dòng)器功能集成在一起，使得系統(tǒng)具有極快的響應(yīng)速度。前后羅拉的嚴(yán)格同步，實(shí)現(xiàn)牽伸和捻度的精密控制，保證了高支數(shù)紗線的成紗質(zhì)量，可靠性和抗干擾性能較優(yōu)。自動(dòng)集體落紗裝置大大的降低了紡織企業(yè)用工人數(shù)，有效的提高了生產(chǎn)效率。
圖五：樣機(jī)效果圖
7．結(jié)束語(yǔ)
本系統(tǒng)采用貝加萊控制系統(tǒng)解決方案，將紡織機(jī)械和現(xiàn)代先進(jìn)控制技術(shù)相結(jié)合，使控制系統(tǒng)從傳統(tǒng)的模擬控制轉(zhuǎn)向數(shù)字化控制，使分布式、現(xiàn)場(chǎng)化和抗干擾性能得以極大提高。并使紡機(jī)產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能，大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確采集和共享也得以實(shí)現(xiàn)，大大提高了紡織機(jī)械的先進(jìn)水平。利用“提高軟件設(shè)計(jì)水平來(lái)降低硬件投入”原則，極大降低了電氣控制系統(tǒng)成本，有效的提高了產(chǎn)品盈利能力，產(chǎn)品性能達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，深受國(guó)內(nèi)用戶歡迎，市場(chǎng)前景十分廣闊。
參考文獻(xiàn)
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《可編程計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)》 電子工業(yè)出版社 2005.11 齊蓉，肖維榮
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《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》 機(jī)械工業(yè)出版社 陳伯時(shí)
