電腦祙機的PLC自動化改造

摘要：電腦祙機是機電一體化、智能化程度較高的現(xiàn)代針織設(shè)備，現(xiàn)在市場上流行的多數(shù)為全電腦織襪機，該襪機結(jié)構(gòu)特殊、工藝復(fù)雜、產(chǎn)量低。我國是個襪子生產(chǎn)大國，隨著紡織技術(shù)的快速發(fā)展和織襪業(yè)的崛起，對襪子的需求量和款式要求也越來越高。因此，加強電氣自動化在電腦祙機中的應(yīng)用已至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞： 祙機;電氣自動化;精準(zhǔn)控制

中圖分類號：TM76;G712?? 文獻標(biāo)識碼：A?? 文章編號：1672-9129（2020）12-0051-01

1 引言

據(jù)騰訊新聞網(wǎng)報到，2019年浙江諸暨的大唐鎮(zhèn)生產(chǎn)各類襪子300億雙，產(chǎn)量占了全球的三分之一，是名符其實的“世界襪都”。襪機是一種圓筒形針織設(shè)備，在針筒回轉(zhuǎn)編織襪子過程中，通過諸多部件的動作變換實現(xiàn)襪子成型和不同款式。目前，襪機基本上采用單片機控制，機械結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，生產(chǎn)效率較低、故障率高、操作不方便。針對這一情況，對原有襪機進行PLC自動化改造，采用觸摸屏進行人界互動，采用伺服和步進控制針筒和提針，可以減化機構(gòu)，大大提高生產(chǎn)效率、降低故障率，同時還可以通過上位機進行定制化生產(chǎn)。

2 設(shè)備主要技術(shù)指標(biāo)

（1）電源：AC380V3P，50HZ。

（2）設(shè)備環(huán)境工作溫度-15℃～55℃。

（3）環(huán)境所處的濕度小于90%（無結(jié)露）。

（4）環(huán)境所處的振動小于0.5G，10-60HZ（非連續(xù)運行）。

（5）設(shè)備控制柜長83cm，寬70 cm，高175 cm。

（6）空壓機氣壓給定為0.6MPa.

（7）通訊方式RS232，RS485。

3 機電傳動介紹

襪機的主軸轉(zhuǎn)動即針筒轉(zhuǎn)動，在針筒回轉(zhuǎn)過程中，襪子各部段的織物組織、編織紗線、襪品密度以及提花花紋等，都跟這個針筒的旋轉(zhuǎn)速度和精確定位有密切關(guān)系，也就是說針筒的運轉(zhuǎn)情況直接決定了襪子的質(zhì)量。針筒結(jié)構(gòu)主要可分為以下幾部：傳動部分、控制部分、編織部分、給紗牽拉部分、花色機構(gòu)部分、密度調(diào)節(jié)部分等，是機電一體化集成程度極高的設(shè)備。

為保證襪子編織的高精度制造工藝要求，本次設(shè)備改造中，采用高性能EPS系列伺服電機來控制襪機針筒的旋轉(zhuǎn)，以達到快速高質(zhì)量的生產(chǎn)要求。伺服電機通過同步帶帶動1：3的齒輪，一方面實現(xiàn)減速，另一方面提搞轉(zhuǎn)矩，從而帶動襪機針筒做圓周旋轉(zhuǎn)運動，速度要求最高達到333rpm，定位精度達到0.1mm。根據(jù)襪子款式的不同，可在觸摸屏上對伺服電機的轉(zhuǎn)速進行設(shè)定（0～335 rpm），同時可顯示當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)速度。

伺服電機由PLC輸出高速脈沖進行控制，可實現(xiàn)快速反應(yīng)、高速旋轉(zhuǎn)、精確定位，完全能滿足襪機針筒的要求。

針筒在回轉(zhuǎn)的過程，其上面的提針來實現(xiàn)正真意義上的編織：穿、勾、提、拉等動作。而這個提針的控制，又需要與選針器進行配合，織襪機中采用3個選針器，控制襪針的動作。選針器上共有16把刀片，每把選針刀受到正負脈沖的控制，脈沖由PLC的高速輸出端口輸出，可擺動至進、出兩種位置。當(dāng)選針刀片擺至進的位置時，進入工作，可將插在槽中的針向上推，供編織襪子，反之就退出編織狀態(tài)，從而實現(xiàn)編織不同的花紋。為了進一步確保襪子的編織質(zhì)量及開展私人定制加工，此處采用步進電機來帶動選針器及提針的工作，在主軸轉(zhuǎn)動的過程中根據(jù)動作要求，可在觸摸屏上設(shè)置任意更改選針刀片的動作，從而實現(xiàn)多種款式的選擇。

步進電機由PLC輸出脈沖進行控制，可以實現(xiàn)單步控制和高精度的定位，從而帶動選針器及提針高精度的工作。

4 電氣控制系統(tǒng)組成

襪機電氣控制以FX3U系統(tǒng)PLC④核心，完成整臺機器的信息檢測、數(shù)據(jù)處理、執(zhí)行控制、與上位機通訊等，使設(shè)備精準(zhǔn)高效多樣的工作。PLC通過485與上位機實現(xiàn)控制⑤，可以實現(xiàn)個性化襪子的定制，也可以實現(xiàn)無人工廠和數(shù)據(jù)上云等功能。觸摸屏作為人機界面，實現(xiàn)最基本的人機信息交換、數(shù)據(jù)監(jiān)控、動態(tài)指示和故障報警，特別是在款式選擇方面，大大提高了產(chǎn)品的多元化。步進電機控制襪子橡筋部分的張力和襪子的密度，提高了襪子舒適度。伺服電機則帶動整個針筒轉(zhuǎn)動，定位更精準(zhǔn)，同時具有的快速剎車功能，使織襪機的運行更為安全。另外采用光電開關(guān)、磁性開關(guān)等多種傳感器用來檢查針筒、刀片的位置，實現(xiàn)精確檢查，并對整個控制過程的動作流程實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。以PLC為核心的控制系統(tǒng)，使整個織襪過程控制更方便、編織更精確、款式更多樣、生產(chǎn)效率更高。

5 故障診斷與檢修

由于襪機是一種高產(chǎn)量的設(shè)備，每小時可生產(chǎn)襪子16雙。而每只襪子的生產(chǎn)，提針動作超過1萬次。如此高速動作的設(shè)備，總是會出現(xiàn)這個那個的故障，為了方便設(shè)備的日常維修與保養(yǎng)，在電氣控制系統(tǒng)中增設(shè)了典型故障檢測與報警。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時，通過觸摸屏提示當(dāng)前故障的現(xiàn)象、故障的位置和排除方法。這對于“日進斗金”的襪子行業(yè)來講，快速排除設(shè)備故障十分重要。

6 結(jié)語

襪機經(jīng)過PLC自動化改造后，襪子質(zhì)量得到改善、生產(chǎn)效率大幅提高、故障率大幅降低，并且具有良好的人機交互界面，操作十分方便。另一方面，在工業(yè)4.0的背景下，為電氣自動化技術(shù)的發(fā)展提供了強有力的助益⑥，也為襪機的進一步發(fā)展提供了良好的平臺。改

造后的襪機在大塘得到了廣泛應(yīng)用，較好地促進了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。

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作者簡介：王柏華，男，1978.1，浙江寧波，本科學(xué)歷，浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：電氣自動化技術(shù)應(yīng)用。