基于臺達機電一體化技術的高速并條機

本文介紹新型高速並條機的工藝自動化設計原理。項目由DELTA人機界面、ES系列可編程序控制器、A系列伺服系統和E系列變頻器構成的一套經濟成熟的控制系統。項目已經紡機廠并條機成功應用。
關鍵字： 并條機 系統集成 HMI PLC 變頻器

1 引言

棉紡工程中的并條過程是現代紡紗技術提升紡紗質量的關鍵工藝。并條工藝輸入的原料是來自前端梳棉工藝段的具有紗條初級形態的“生條”，并條工藝成品是經過并和、牽引、混合、成條四項工藝處理過的“熟條”。“熟條”通常經過盤條后由送交后端粗紗機。機電一體化并條機的關鍵技術是解決并條速度與并條質量的矛盾，又好又快的加工“生條”。

本項目研發的自動化高速並條機主要應用于76mm以下精梳、普梳棉、化纖和混紡工藝的併合牽伸，以提高棉條長片段均勻度及纖維的伸直平行，使不同品質的纖維在棉條中的混合更均勻。一般用于精梳機后一道工序，具有較好的熟條質量，尤其是表現在降低重量不勻率，改善條干CV（混合均勻度）值等方面均有明顯效果，其質量指標達到或者優于相關國標要求，對后續粗紗機、細紗機與自動絡筒機的成紗品質帶來很大幫助。

2 工藝原理

并條工藝簡要概括為并和、牽引、混合、成條4項功能。由于梳棉機生產的生條不勻率很大,纖維排列紊亂,直接紡成細紗質量很差,通過上述步驟有效改善條干均勻度即纖維狀態。

并合。將6-8根棉條并合喂入并條機制成一根棉條

牽伸。將棉條拉長拉細到原來程度同時改變纖維狀態,可以有效地控制熟條定量

混合。用反復混合的方法進一步實現單纖維的混合,保證棉條的成分均勻,穩定成紗質量

成條。將制成棉條利用圈條盤有規則地放在棉條桶內,便于搬運,供下道工序使用

3 項目設計

3.1 設計概述

目前國產新型高速並條機設計速度一般在600-800m／min或以上，實開車速度多在360-420m／min,國產新型高速並條機目前大多為雙眼出條，少數采用單眼結構但是多用于配置瑞士烏斯特自調勻整系統的機型。 新型高速并條機做了較大電氣的變化，取消了原來一些機械結構，使用大量的電氣控制，使機器性能大幅提高，新型高速并條機外觀如圖1所示。

3.2 設計項目

雙眼輸出；適紡纖維22－76mm；最高機械速度800m／min；采用開環控制的自調勻整系統，實現短片段的自調勻整，可改善棉條的不勻率和條干CV％值，加工出優質紗條；大量采用同步帶傳動，實現“無間隙”傳動，噪聲低，穩定牽伸，降低出條不勻；左右眼除自動換筒外其余均單獨傳動，可消除對牽伸傳動的干擾；三上三下附導向皮輥壓力棒雙區曲線牽伸，上清潔采用回轉絨布帶或浮動金屬棒、下清潔采用往復擺動式丁腈刮圈清潔裝置；加壓有氣動加壓和彈簧加壓兩種方式由用戶選用，氣體加壓壓力可調節；運用了可編程序控制器（PLC）、觸摸屏顯示、變頻調速等技術，預留中央網絡接口，可實現故障遠程診斷；主電機變頻調速，可實現平穩啟動，加減速時間可調，自選最佳起動狀態；液晶觸摸屏顯示實現人機對話，有中英文兩種方式任選；加壓搖架起落由氣缸完成，按鈕操作，圈條、前區、后區和導條四大張力牽伸均可實現多級調節，且無鍵連接，提高了適紡性能；吸風、上、下各由單獨氣管與吸棉箱聯接，棉箱內自動撥落棉，保持吸風均勻，不會因落棉積聚過厚而影響吸風效果；具備自動剝棉、自動釋壓、自動換筒、自動潤滑等功能 ，免去工藝變換輪，維護操作簡單方便；自動換筒設有積極式斷條機構，功能可靠；關鍵零件加工工藝先進，采用高精度是高質量熟條的保證；產品外型新穎美觀。

4基于臺達機電一體化技術的高速并條機

新型高速并條機采用全系列臺達機電一體化技術實現單一自動化平臺工藝控制過程。控制系統框圖如圖2所示。項目由DVP60ES00R2型PLC負責控制全機的運行,同時配備DOPA57GSTD或者DOPAS57BSTD型號觸摸屏,PLC與觸摸屏之間采用RS232方式通訊,運用中文與圖形符號顯示產量.條速.轉速.定長.班次等參數,并對出現的故障進行實時顯示,使控制更加人性化,即利于全機的操作,也方便了管理，而PLC與伺服驅動器以及E系列變頻器之間通過MODBUSRS485方式實現數據交換和通訊控制。

圖2 控制系統框圖

本機主傳動即一羅拉采用臺達VFD055E43A型變頻器驅動變頻電機,通過臺達ES3-06CG6941型光學編碼器將轉速信號送到后級臺達ASDA1521MA型伺服驅動裝置,由伺服電機驅動二三羅拉運行,其中伺服接受編碼器脈沖信號由PLC依據標準定量與檢測定量的差值運算結果后通過MODBUS總線方式發出指令改變伺服電子齒輪比,從而達到動態改變牽伸比的目的,直到檢測定量符合國標工藝要求。

項目實現以前的機型基于單板機控制，數碼管顯示，系統操作界面麻煩，電控系統的穩定性導致經常更換電路板。現在把臺達的人機界面,ES系列可編程控制器,變頻器與伺服驅動器,編碼器等應用在並條機控制上大幅度提高了機器的可靠性, 因為不再需要先前的輕重牙齒輪機械裝置，只需動態改變伺服電子齒輪比即可實現總牽伸倍數的改變，從而使得機器系統簡潔可靠，操作維護簡便,在變更生條種類時牽伸倍數由機器自適應調整,體現了在OEM設備上臺達產品整合的優勢, 貯存和顯示內容廣泛，自調勻整，張力控制，輕松實現班產/總產量自動統計，數據掉電保存等系統功能。

5 結束語

該紡機廠該機型自從2007年5月份在江蘇江陰宇華化纖有限公司試用成功以來，由于產品良好的性價比在國內諸如福建金源紡織/四川天嬌紡織/荊門紡織等多家紡織企業進行大量的推廣應用，截至如今已有120多臺套機器投入商用，產品受到紗廠歡迎，市場反映良好，為紡機廠帶來了顯著的經濟效益。