梳理機控制系統的研究

山東日發紡織機械有限公司 彭國印 石懷海/文

梳理機控制系統的研究

山東日發紡織機械有限公司 彭國印 石懷海/文

梳理機是非織造干法成網的主要設備。梳理機使用PLC采用PID控制和工控機+組態的電氣控制，對梳理機整個系統進行完整的實時監測與控制，同時保證無紡生產線的工作連續和穩定性。本設計以西門子S7-1200系列為準，配合傳感速度金屬檢測系統、自動調節勻整控制、堵花飛花吸附檢測和變頻調節等電氣監測控制技術，完成對設備的精確控制，提高出網的速度與質量。

梳理機 電氣控制 PLC

1 引 言

高速梳理機是整個非織造生產線的重要設備，它將經過開清工序的纖維加工成薄的棉網，而棉網的均勻度會影響到成網的質量。在梳理機進行梳理加工的過程中，將纏繞、卷曲的多纖維梳理成單纖維網，目的使纖維能夠伸平。梳理機的控制難點為系統多軸同步控制，同時還需要聯合后工序的鋪網機速度進行工作，下面就梳理機的電氣控制方面進行介紹。

2 系統工藝簡介

2.1 自調勻整系統

纖維進入梳理機之前，首先進行自調勻整處理，保證進入梳理機的纖維能夠厚度均勻，自調勻整主要由電氣控制來調節，首先將設備調整到零位，使稱重時具有標準的參考，保證裝置能夠自動調節原料流量，CPU實時監測皮帶稱重，根據重量輸出模擬量對皮帶喂入速度進行相應的調整。

2.2 各工作輥同步調節

梳理機的難點在于合理的調節工作輥和錫林之間的相對速度，主要通過伺服與同步帶來調節速比，避免因為作用力較大，對纖維造成損害。在現場正常工作中，首先通過PROFINET通訊對梳理機的傳感信號進行檢測，然后再對梳理運行的工藝參數進行設置，根據工藝要求改變設備的速度比，驅動電機均采用西門子FK系列，減速機采用國外進口的弗蘭德KA系列，減小電機的沖擊電流，消除電網波動及機械沖擊，可確保電氣配合過程中能夠更好的銜接，提高設備的生產效率及可靠穩定性。

主機顯示界面，可監控梳理各輥之間和前后機臺間的牽伸倍數，運行狀態下的電機負載及頻率，顯示運轉的各輥實時速度，運行故障異常報警等，為梳理機的高速運轉和成網質量提供有力保證。

2.3 順序啟動停車功能

高速梳理機的設計結構如下圖1所示，驅動電機為14臺，上位機通過IO量控制，按照以下順序依次啟動電機驅動，吸邊風機、主錫林、胸錫林、壓棉輥、上下輸出輥、剝毛羅拉、上下壓棉羅拉、上下雜亂輥、上下道夫、工作羅拉、喂入輥。停車的時候按照反順序進行自停車。

順序啟動，所有啟動電機需按照設定的斜率同時提升速度，而且要同時達到最高速度，接收同一指令控制，以保證成網不會出現擠棉和斷網，順序停車也是如此。

在滿足順序啟動和停車的同時，還可以根據客戶要求，對各個輥單獨進行手動控制，在斷網或清理維護時，為調試人員提供方便。

2.4 伺服控制介紹

近年來，隨著科學技術的發展，對于速度及角度的要求精度越來越高，伺服電機驅動的應用也是越來越廣泛，其控制的精確與功能的多樣性及產品的可靠性日益完善，正逐步取代使用普通電機的控制方式。因為主錫林的管型比較大，正常的啟動和停止都需要大概50s左右的時間，為保證其他工作輥能夠完成和主錫林的動作配合，本系統采用西門子FK系列伺服控制系統低頻特性，保證啟停時纖網的質量。

伺服驅動器選用西門子S120系列，S120伺服驅動與1FK7伺服電機之間的通訊采用Driver-Cliq協議，Driver-Cliq協議是用于S120系列驅動器內部組件之間通訊專用的協議，應用該協議，可以確保不同類型的S120能夠自由組合，它還使用了POE技術，提供直流供電技術，確保現有結構化布線安全的同時保證現有網絡的正常運作，最大限度地降低成本。下圖2為伺服控制圖。

3 控制系統設計

PLC系統在工業領域中能夠廣泛應用，主要因為其故障點少，抗外界干擾能力強，而且功能強大。本梳理機電控系統使用PLC加伺服控制，PLC采用西門子S7-1200系列，通訊協議采用PROFINET通訊技術，PROFINET是一種高速低成本的現場總線通訊，借用以太網，可以同時傳輸TCP或IT數據，對梳理機工藝中的參數進行實時檢測，并自動下發控制信號進行調節，實現現場的自動化控制系統。

主錫林控制方式屬于變頻控制，變頻器選用西門子G120C變頻器，PLC與變頻器之間的通訊為PROFINET協議，控制系統采用動力箱與信號采集分開設計；信號采集AE箱體就地安裝，避免模擬量信號因為長距離輸送受到干擾；動力箱體根據現場整體機柜安放進行排布，預留獨立的整體供電快速接頭。梳理電氣控制總線圖如圖3所示。

系統具有點動運行、自動運行兩種模式；系統本地具有急停控制及故障復位控制功能。各電機及各執行機構及傳感器件狀態均有檢測及實時狀態顯示等功能。系統主錫林有獨立的測速裝置，確保系統在主錫林工作在正常轉速區間內才可以開機運行。

4 軟件設計

軟件系統采用STEP7 V10.5+SP2編程軟件，WINCC V7.0+SP3組態軟件，S7-SCL V5.3+SP6高級語言編程軟件，將不同的控制功能用不同的子程序功能塊來實現，由主程序OBI進行調用。下圖4為梳理上位機控制檢測界面。

5 結 語

本控制系統采用西門子S7-1200，配合PROFINET通訊協議，加上整套的伺服控制系統，實現對梳理設備高效精確的控制，滿足對梳理機實時控制的要求，大大提高了生產自動化控制能力。