一 項目簡介

1.1 行業(yè)分析

倍捻機主要應用于紡織行業(yè)，加捻后的紗線能夠提高原紗的性能，便于在紡織上的應用。目前大多數(shù)中小型機械廠均參照國外的機械構造進行改裝來實現(xiàn)，早期時候控制一般是由一個主電動機來帶動的，通過齒輪箱傳輸動力來做錠子的旋轉(zhuǎn)、卷繞輥轉(zhuǎn)動、橫向行動的移紗桿重復運動這三個部分的動作。每一個傳輸動力的零件依靠4個齒輪箱來傳輸動力，橫向移動移紗依靠成形的凸輪來工作。如圖1-1

圖1-1 齒輪箱

1.2 方案背景

傳統(tǒng)的倍捻機齒輪箱有工作難度大、工作的時候噪聲非常大、漏油現(xiàn)象，尤其是變換生產(chǎn)品種的時候要花的時間長和步驟復雜等缺點。當紗線品種不同時，齒輪箱的齒輪尺寸以及定型凸輪的結(jié)構，所以齒輪箱的靈活性不夠強；而且由于這樣的機械架構導致了倍捻速度不能夠太快，嚴重影響了工作效率；最后是其價格也相對較高。而采用我們永宏PLC作為控制核心，在成本和工作效率能夠大大提高，而且針對不同的工藝的要求能夠簡單的進行修改。

1.3 客戶需求

倍捻機在做生產(chǎn)的時候，有兩個重要的質(zhì)量要求：對紗線進行卷繞時，紗線成型的紋理是不能夠重疊的；其次，紗線成筒后，兩邊不能夠出現(xiàn)掉線的問題。在這個的基礎上，還要求整個機器的啟動配合，主要包括錠速電機、卷繞電機以及移紗桿橫動速度的同步。

1.4 解決方案

1.4.1 防重疊設計

紗線出現(xiàn)重疊現(xiàn)象主要是由于卷繞與橫動速度配合問題導致，因此在程序中，將橫動速度設置為三個，并且增設了軟邊縮進。此方法不僅可以讓重疊概率大大降低，而且軟邊縮進在一定程度上也能夠打亂有規(guī)律的布線，從而進一步減小重疊的可能性。

1.4.2 防掉線設計

紗線的掉線問題主要原因有三種：機械振動；脈沖輸出錯誤；工藝參數(shù)設置不夠良好。在脈沖輸出錯誤方面，采用的是子程序計算完全后再進行使用，并且盡量在滿足運行要求的條件下簡化伺服流程，降低出錯的概率。

1.4.3 啟停同步設計

兩臺電機均采用的是變頻器控制，考慮到機械慣性等外在因素后，對錠速變頻器設置一對加減速時間，然后通過內(nèi)部的一個函數(shù)計算，得出卷繞變頻器的一對加減速時間，使得兩臺電機啟停能夠同步。而橫動的同步，則是通過通訊讀取卷繞變頻器的時候頻率通過一些計算，轉(zhuǎn)換為伺服橫動的速度，然后使用伺服命令動態(tài)修改速度的功能，以實現(xiàn)伺服橫動的同步要求。

1.5 實施結(jié)果

采用FBs-PLC作為控制核心，配合變頻器、伺服電機、觸摸屏實現(xiàn)倍捻機的功能，不僅在工藝設置的可調(diào)節(jié)性占有優(yōu)勢，而且整個機器的啟停階段也可以做到良好的配合，以確保捻度的保持性。由于機械的構造干擾比較大，將屏蔽及接地設計好，對于機械的良好運行也比較有保證。

二 控制系統(tǒng)設計

2.1 硬件配置

設備的控核心為永宏FBs-14MC主機，F(xiàn)Bs-CB5通訊擴展板1塊，以及11KW及7.5KW變頻器各一臺，伺服電機一臺。該主機配有8點輸入和6點輸出，自帶一個RS232通訊口，通過加FBs-CB5通訊模板實現(xiàn)PLC與雙臺變頻器的通訊。配永宏HU070S-00觸摸屏一臺，該人機采用65536色真彩TFT液晶，具有800×480的分辨率，主機自帶兩個通訊口。

圖2-1 硬件配置圖

2.2 控制工藝流程設計

步驟一：機器上電后伺服自動復位尋找中心位置，進入機械運行的準備狀態(tài)。

步驟二：使用觸摸屏與PLC做通訊，并直接在觸摸屏上對工程參數(shù)進行設置，主要是機械方面的參數(shù)；其次是根據(jù)工藝要求對工藝參數(shù)進行設置。

步驟三：參數(shù)設置完全后，便可進行啟動。三個部分動作同步運行起來，伺服橫動根據(jù)成型長度做往返運行，分別根據(jù)停擺速度、上擺速度、軟邊速度運行一定的次數(shù)組成一個大的循環(huán)。

步驟四：當按下停止按鈕，三個部分同步停止。此時，伺服停止位置是不確定的，當再次啟動時，程序能夠?qū)崿F(xiàn)銜接上次停止的狀態(tài)繼續(xù)運行。

以下是控制工藝流程圖。

圖2-2 控制工藝流程圖2.3 軟件設計

2.3.1 變頻通訊的配置

永宏PLC與變頻器做RS485通訊，分別對通訊參數(shù)進行設置，并將卷繞變頻器設為2號站，錠速變頻器設為3號站，通訊參數(shù)設置表格如圖2-3.

圖2-3 變頻通訊參數(shù)設定

然后是在PLC上編寫通訊程序，如圖2-4

圖2-4 變頻通訊程序

三 設備調(diào)試

該設備的技術難點在于如何防止重疊的出現(xiàn)，出現(xiàn)重疊的話，在線筒運轉(zhuǎn)時會出現(xiàn)明顯的線痕，通過調(diào)節(jié)軟邊參數(shù)及對應的伺服橫動速度與卷繞之間的比值，就可以得到想要的結(jié)果。

四 總結(jié)

4.1 實施效果

圖4-1 整體設備圖

4.2 應用體會

永宏FBs系列主機性能卓越、可靠穩(wěn)定、操作簡便的特點在此案例中得到深刻的體會。FBs系列PLC以永宏自行研發(fā)的SOC為核心，整合中央處理器(CPU)、硬件邏輯處理器(HLS)、高速通訊口、高速計數(shù)器/高速計時器，NC定位等為一體，速度更快，穩(wěn)定性更強。WinProladder編程軟件，通過表格的形式配置通訊、高速計數(shù)、脈沖輸出等功能，操作更方便、快捷。

在使用NC定位程序時，應該將干擾等外界因素排除，不然可能影響到精確的定位，其次永宏PLC在做485通訊時，不管從通訊延時等方面都是比較好的。

五 參考文獻

[1]范堤商貿(mào)（上海）有限公司.永宏可編程控制器使用手冊I【硬件篇&指令篇】.2010

[2]范堤商貿(mào)（上海）有限公司.永宏可編程控制器使用手冊II【進階應用篇】.2010