1 引言

細紗工序是成紗的最后一道工序，是將粗紗進一步牽伸30～50倍并加捻，紡成具有一定特數(shù)、符合相關質(zhì)量標準的細紗，供捻線、機織或針織使用。細紗機有低速運行、高速運行、吹吸風、落紗等過程。落紗分為自動落紗和中途落紗（暫停工作），自動落紗又分定長落紗和定時落紗。自動落紗的方式、落紗時間及長度均可設置，并能掉電保持。紡織廠生產(chǎn)規(guī)模的大小是以細紗機總錠數(shù)表示的；細紗產(chǎn)量是決定各工序數(shù)量的依據(jù)；細紗的質(zhì)量水平、原料物料耗電量等指標、勞動生產(chǎn)率等是技術和管理水平的體現(xiàn)，因此，細紗工序在紡織廠中占有重要的地位。由于傳統(tǒng)的電氣控制設備存在精度低、安全性差及故障率高等缺點已經(jīng)逐漸為現(xiàn)代化自動控制設備所代替?，F(xiàn)今細紗機設備的自動化控制程度愈來愈高，根據(jù)設備不同會應用到不同種類的工業(yè)自動化產(chǎn)品，如：人機界面、PLC、變頻器、伺服系統(tǒng)、編碼器、溫控儀表等各類產(chǎn)品?？蛻敉梢愿鶕?jù)控制對象的不同選擇相應的設備來進行控制系統(tǒng)的構建。

臺達機電至今已經(jīng)能為客戶提供PLC控制器、溫度控制器、計數(shù)器、人機界面、變頻驅(qū)動器、伺服驅(qū)動器、數(shù)控系統(tǒng)等一系列產(chǎn)品，可以向客戶提供完善可靠的機電一體化解決方案。本文基于臺達自動化產(chǎn)品實現(xiàn)環(huán)錠細紗機的有效控制，值得業(yè)界借鑒并推廣。

2 控制系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構框圖

系統(tǒng)結(jié)構框圖如圖1所示

圖1  系統(tǒng)結(jié)構框圖

本控制系統(tǒng)采用了臺達DVP32ES00R2作為控制器，同時采用臺達DOP-B05S100人機界面進行系統(tǒng)I/0與紡紗工藝數(shù)據(jù)的監(jiān)控，并采用臺達VFD-B-P系列紡機專用變頻器控制主傳動電機。

2.2 系統(tǒng)功能概述

系統(tǒng)功能概述如下：

（1）用PLC控制整個紡紗過程，具有程序開車、鋼領板自動升降、中途停車后自動跟蹤開車、自動落紗、自動留頭等。

（2）設定紡紗的工藝參數(shù)，依據(jù)工藝要求自動控制；實現(xiàn)定長落紗和錠子速度曲線控制。

（3）顯示紡紗過程的錠速、牽引倍數(shù)、細紗號數(shù)、捻度以及班產(chǎn)累計等。

（4）采用數(shù)字通信，提高了系統(tǒng)的抗干擾性。

2.3 各部分控制特點

（1）傳動部分：包括主電機、吸風電機、鋼領板升降電機、油泵電機及潤滑裝置、主變頻器、升降變頻器、清潔器裝置、各種低壓開關及接觸器等。

（2）三自動檢測部分：該部分由三自動行程開關、停主電機接近開關、下鋼領板接近開關、剎車片構成。其作用為落紗信號給出后能自動適應停車，自動留頭，為重新開車降低斷頭創(chuàng)造條件。

（3）變頻器錠子速度控制：該部分由變頻器、錠子傳動部分、主電機構成，其作用是變頻器依據(jù)程控器傳輸?shù)腻V子速度控制十點曲線自動調(diào)整錠子運行，提高紗線質(zhì)量和產(chǎn)量。

（4）數(shù)據(jù)檢測部分：該部分由主軸、前羅拉測速光電管組成。功能為自動檢測紡紗過程中主軸、前羅拉的運行數(shù)據(jù)，為計算班產(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）PLC控制部分：該部分由PLC主單元及IO擴展模塊構成，完成全機開關量輸入、數(shù)據(jù)檢測以及計算和過程控制，實現(xiàn)紡紗過程自動化和對機器運行情況進行監(jiān)控。

（6）顯示單元部分：HMI與PLC之間以通訊線實現(xiàn)連接，完成紡紗過程工藝參數(shù)顯示設定，可直接設定錠子運行十點曲線，實現(xiàn)控制柔性化，同時對細紗機運行過程中出現(xiàn)的故障，以對話框的方式進行實時反饋。

（7）通訊部分：由PLC的Port1通訊接口通過RS232C方式與HMI實現(xiàn)參數(shù)設定及顯示，由PLC的Port2通訊接口通過RS485的方式控制變頻器的頻率值，從而實現(xiàn)控制錠子運行速度曲線，整機的可靠性、穩(wěn)定性得到極大的提高。

3 上位機軟件設計

上位機控制軟件分為：參數(shù)設定顯示程序、控制主程序、計算采樣子程序、通訊子程序和錠子運行曲線子程序。

（1）控制主程序：

軟件主控制程序部分，依據(jù)工藝要求編制的程序，上電后自動檢測各開關量和傳感器輸入的數(shù)據(jù)，完成整個紡紗過程自動控制和調(diào)用子程序。

（2）參數(shù)設定顯示程序：

主要依據(jù)DOP-B05S100配置完成參數(shù)設定顯示，包括班次設定、錯誤設置提示，總產(chǎn)量、班產(chǎn)量累計顯示、錠子速度、前羅拉速度、牽引倍數(shù)、捻度、產(chǎn)量、細紗號數(shù)等參數(shù)顯示。如圖2所示。

圖2  參數(shù)設定顯示界面

（3）計算采樣子程序

主要依據(jù)主軸、前羅拉、后羅拉數(shù)據(jù)檢測傳感器采樣結(jié)果以及設計參數(shù)完成系統(tǒng)計算，用以完成各類顯示參數(shù)的計算及定長落紗等功能。如圖3所示。

圖3  計算采樣顯示界面                         圖4  PLC程序梯形圖

（4）通訊部分程序及錠子運行曲線子程序

主要采用MODBUSASCII通訊協(xié)議完成與變頻器的數(shù)據(jù)傳輸，進而控制錠子運行速度曲線。PLC程序如圖4所示，錠速曲線圖如圖5所示。

圖5  錠速曲線圖 

4 結(jié)語

本系統(tǒng)采用了臺達控制系統(tǒng)解決方案，全機控制采取數(shù)字通訊方式，控制精度高，可靠性和抗干擾性能大大提高，并利用“提高軟件設計水平來降低硬件投入”原則，不僅降低了系統(tǒng)成本，而且提高了產(chǎn)品的市場競爭能力。運行實踐表明，系統(tǒng)比原來舊系統(tǒng)在安全性、可靠性和控制精度上都有了較大的提升，值得業(yè)界同行借鑒和推廣。