1 引言 在無紡布設備工藝流程中，完成纖維的混合及開松后，即可將其送入喂棉系統(tǒng)。喂棉系統(tǒng)的選用應與纖維類型以及成網(wǎng)機形式相適應，通常槽式喂棉機用于長度小于60mm的細旦纖維，更長的纖維或是粗旦纖維則應采用帶振動槽的喂棉箱—氣壓型振動棉箱。本項目重點介紹的氣壓型振動棉箱現(xiàn)已通過研發(fā)并投入正常生產(chǎn)中。 2 氣壓型振動棉箱簡介及控制要求 2.1 振動棉箱 氣壓型振動棉箱是介于開清系統(tǒng)和梳理系統(tǒng)之間的重要工藝設備，如圖1 所示。原料從上輸送管道進入喂棉箱內(nèi)，通過控制箱內(nèi)上、下箱氣流壓力，以保證形成連續(xù)、均衡的喂給量；同時通過振動板的振動，使喂棉箱形成均勻一致的筵棉從喂棉箱下部輸出，喂入下道成網(wǎng)機。就成網(wǎng)機而言，由喂棉系統(tǒng)均衡、穩(wěn)定地輸出筵棉對纖網(wǎng)的質(zhì)量（單位面積重量以及長、短片段不勻率等）至關重要。 [align=center][img=397,458]http://www.ca800.com/uploadfile/maga/plc2008-7/tt-1.jpg[/img] 圖1 氣壓型振動喂棉箱[/align] 2.2 設計要求 要求建立完善的自動控制系統(tǒng)，利用先進的自動化技術和工藝參數(shù)對喂棉箱進行實時監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)，使設備和工藝生產(chǎn)保持在最優(yōu)的運行狀態(tài)，提高設備的運行效率，主要包括以下幾點： （1） pid和連續(xù)喂棉自動控制系統(tǒng)，通過設定適當工藝參數(shù)如：上、下箱壓力，上、下限壓力報警和pid比例系數(shù)p和積分系數(shù)i，使喂給速度得到連續(xù)保證，從而使上、下箱壓力保持恒定。 （2） 高速計數(shù)，利用plc特殊高速計數(shù)點實時監(jiān)測打手輥轉(zhuǎn)速的快慢，以便在出現(xiàn)原料堵塞之前及時做出合適的處理。 （3） 實時監(jiān)測眾多工藝參數(shù)設備運行狀態(tài)，如儲棉箱料位監(jiān)測，以便保證喂棉箱內(nèi)壓力的穩(wěn)定；實時監(jiān)測上、下箱壓力，以便在掛花或開清供棉不足時及時處理，保證生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。 （4） 建立集中控制系統(tǒng)，通過計算機發(fā)出集中啟動和集中停止命令，快速、準確地完成生產(chǎn)設備的自動啟動或停車，并對所有設備進行有效的聯(lián)鎖保護。 （5） mpi通訊的設定和實現(xiàn)，只是通過通訊設定即可解決通訊問題，簡潔、迅速。 3 技術方案和實現(xiàn)方法 根據(jù)控制要求和實際所需控制點數(shù)選用西門子s7-200cn系列plc。cpu224主單元加em223 擴展i/o單元，人機界面選用西門子tp170b觸摸屏，實現(xiàn)較高的配置性價比。除預留兩個點作為備用外，設計上其他plc點都有充分利用，tp170b是單色5.7’屏，既能節(jié)約成本又能圖文并茂直觀顯示出所需工作畫面的內(nèi)容。具體控制原理詳如圖2所示。在工程實際中，應用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律pid控制或pid調(diào)節(jié)，對于常見的的弱耦合單回路低階反饋系統(tǒng)是最有效的控制算法。喂棉箱上箱、下箱壓力設定值由工藝確定，根據(jù)不同原料和產(chǎn)量要求設定上下箱壓力值，選用pi算法。在實際調(diào)試中，通過人機界面先大致設定一個經(jīng)驗值k1，k2，然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改參數(shù)值；同時喂給速度值通過pi調(diào)節(jié)可實現(xiàn)連續(xù)喂棉，界面中通過棒圖形象地表示連續(xù)喂棉的波動情況，如圖3所示。 [align=center][img=397,248]http://www.ca800.com/uploadfile/maga/plc2008-7/tt-2.jpg[/img] 圖2 系統(tǒng)控制原理框圖 [img=567,408]http://www.ca800.com/uploadfile/maga/plc2008-7/tt-3.jpg[/img] 圖3 連續(xù)喂棉棒圖[/align] 3.1 打手輥轉(zhuǎn)速實時監(jiān)測 利用plc特殊高速計數(shù)點實時監(jiān)測打手輥轉(zhuǎn)速的快慢，以便在出現(xiàn)原料堵塞之前及時做出合適的處理。利用s7-200 cpu224專用高速計數(shù)點，6個獨立的高速計數(shù)器（100khz），hsc0-hsc5只有定義了計數(shù)器和計數(shù)器模式才能對計數(shù)器動態(tài)參數(shù)進行編程，每個高速計數(shù)器都有一個控制字節(jié)，本程序里是以smb37為例，對smb37.7-smb37.0d7-d0為11001000轉(zhuǎn)化為十六進制就是16#c8，用的是hsc0，mode0，對應高速計數(shù)點是i0.0。機身上安裝有計數(shù)裝置，一圈發(fā)出一個脈沖，一秒鐘內(nèi)脈沖次數(shù)賦給vd5000，同時將hsc0復位一次，vd5000乘以60后把計數(shù)單位轉(zhuǎn)換為rpm/min（見附表）。 程序清單： main network 10 ld sm0.5 eu lps movd hc0, vd5000 aeno ＊d +60, vd5000 lpp hsc 0 subrutine network 1 ld sm0.0 //允許計數(shù)器； movb 16#c8, smb37 //更新當前值，不更新預置值，設定計數(shù)方向為增； //設定啟動和復位都為高電平有效； //設定為1×模式； hdef 0, 0 movd +0, smd38 //清除hsc0當前值； hsc 0 //編程hsc0； 3.2 建立集中控制和實時工藝參數(shù)監(jiān)測 操作臺上有點動、自動、聯(lián)動選擇開關，程序中點動狀態(tài)下可以單個電機開停；自動狀態(tài)下開單機；聯(lián)動狀態(tài)則是集中啟動和集中停止該系統(tǒng)，同時發(fā)出相關聯(lián)鎖起、停信號和聯(lián)鎖報警和急停信號，給前后道連接設備。集中啟動按工藝要求，先啟動風機，然后是各單機打手，最后才是各單機的喂給；集中停止時順序恰恰相反。 通訊方案的設定：pc與plc s7-200之間遵循pc/ppi協(xié)議，人機界面與plc之間用mpi通訊。 [align=center][img=510,357]http://www.ca800.com/uploadfile/maga/plc2008-7/tt-4.jpg[/img] 圖4 工藝參數(shù)畫面[/align] 在tp170b界面上，有手動畫面、自動畫面、報警畫面、密碼管理畫面和參數(shù)設置畫面，特別是在自動畫面中有一頁畫面是正常工作時的顯示畫面，如下圖4所示，實時顯示了： （1） 各個輥子的工作狀態(tài)（0或1）、旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速（hz或rpm或m/min）； （2） 光電開關控制料位，光電擋光變暗，露出變亮； （3） 上箱和下箱的實時壓力值，單位pa。 這樣用戶在正常開車過程中只看這一個畫面就可實時監(jiān)測設備運行情況，若有報警，界面會自動彈出報警畫面和報警信息，以方便用戶及時檢修；同時警鈴響起，鈴聲根據(jù)報警停車類和報警不停車類，程序里分別編成不同鈴聲，以方便現(xiàn)場操作人員辨識故障及解決問題。 4 結束語 s7-200 cn系列經(jīng)濟性小型高性能 plc結構緊湊，具有極高的性價比。通過強大的結構化編程語言，工程優(yōu)越性強大。本系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。項目的其它工藝段例如開包機，粗、精開松機，大倉混棉機，儲棉箱，喂棉箱和部分針刺機，成卷機等控制系統(tǒng)都在使用s7-200cn。在以后的應用中，計劃還要更廣泛、更深入的使用s7-200cn，以更好性價比的贏得用戶。