1 引言
對紡織行業(yè)而言，由于生產(chǎn)過程的特殊性，紡織機(jī)的機(jī)電一體化是實現(xiàn)基礎(chǔ)自動化的基石，機(jī)電一體化為提高自動化程度提供了良好的前提條件。從系統(tǒng)層次考慮，工業(yè)自動化系統(tǒng)正朝著集成化、網(wǎng)絡(luò)化、平臺化、綜合管理等方向發(fā)展,因此構(gòu)建工業(yè)控制系統(tǒng)時，不僅要硬件配套，更重要的是要考慮功能完善，將軟、硬件系統(tǒng)功能完美地整合，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)異的自動化工控系統(tǒng)，即使隨著時光的流逝工控系統(tǒng)需要升級換代，系統(tǒng)仍然具有很好的兼容性，使用戶投資受到良好的保護(hù)。新一代的臺達(dá)工控產(chǎn)品提供了各種整體配套的自動化系統(tǒng)解決方案，限于篇幅，以下列舉部分行業(yè)應(yīng)用的成功案例供參考，這些系統(tǒng)案例經(jīng)過現(xiàn)場長期運行考核，運行穩(wěn)定可靠，給企業(yè)帶來了顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益，受到用戶好評，并能很好地滿足集成化、網(wǎng)絡(luò)化、平臺化、綜合管理等前瞻性要求。這些織機(jī)機(jī)電一體化工控系統(tǒng)在工業(yè)自動化軟件系統(tǒng)的支持下，數(shù)據(jù)點數(shù)、處理能力以及可伸縮性或擴(kuò)展性等方面，都有明顯的發(fā)展和提高，由它們構(gòu)建的系統(tǒng)會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。以下是典型的成功應(yīng)用案例，文中對其關(guān)鍵技術(shù)的要點作了扼要的說明。
2 基于機(jī)電一體化的織機(jī)自動化系統(tǒng)成功案例
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，
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)。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�？刂葡到y(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。
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。
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。 |
