1 引言
本機是將兔毛原料未經(jīng)改性處理，直接進(jìn)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(xì)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"
國家科技成果重點推廣計劃項目。全機結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
圖1 梳理機結(jié)構(gòu)示意圖
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(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，才能滿足新的工藝流程要求。工人實際操作和維修復(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(jìn)行改造。近年來，隨著
科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，步進(jìn)、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(fù)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(jìn)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(fù)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(jìn)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。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(jìn)電機Motor2的工作狀態(tài)和轉(zhuǎn)速;步進(jìn)電機選用兩相混合步進(jìn)電動機，步距角1.8°/STEP，用于驅(qū)動主機和毛斗;步進(jìn)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(jìn)電機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(jìn)電機復(fù)位信號RST，每次開機對步進(jìn)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(jìn)電機的啟動信號，X3作為步進(jìn)電機復(fù)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(fù)位。可以利用當(dāng)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)?？刂脐P(guān)系為:X5=ON，電機正轉(zhuǎn);X6=ON，電機反轉(zhuǎn)。
圖3 梳理機控制工作原理圖
4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
圖4是根據(jù)前述梳理機的電氣控制原理，結(jié)合PLC的程序設(shè)計方法和生產(chǎn)工藝要求，設(shè)計的控制軟件程序流程圖。
圖4 梳理機運行程序圖
利用FP0 PLC提供的高速脈沖處理指令、邏輯控制指令、算數(shù)運算指令及一些特殊功能指令，可較方便的實現(xiàn)對步進(jìn)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(jìn)電機達(dá)到不失步的升/降速與恒速運行。
5 結(jié)束語
以PLC和步進(jìn)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(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。
