[B]2 基于機電一體化的織機自動化系統成功案例[/B]
2.1張力控制變頻收卷系統
紡織機械如：漿紗機、漿染聯合機、并軸機等設備都會有收卷的環節。傳統的收卷都采用機械傳動，但機械同軸傳動的機械磨損是非常嚴重的，同軸傳動部分的機械平均壽命基本上是一年左右，難于維護而且維護費用高，由于是連續性生產，設備開機后不允許中途停車，意外停車會造成巨大浪費。張力控制變頻收卷系統可取代傳統的機械傳動系統，保證整個收卷過程穩定，避免小卷時張力過大，大卷啟動時松紗的現象，該系統借助臺達公司的變頻器采用閉環矢量控制方案實現恒張力控制。為了保證恒張力，要求電對不同的操作過程要進行相應的轉矩補償。即在小卷啟動的瞬間、加速、減速、停車和大卷啟動時，要在不同卷經時進行不同的轉矩補償，保證收卷的整個過程中，避免小卷時張力過大；大卷啟動時松紗的現象，
圖1是單臺張力控制變頻收卷系統的結構框圖。
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圖1 系統構成及系統框圖
該系統可滿足以下工藝要求：在收卷的整個過程中都保持恒定的張力；在啟動小卷時不會因張力過大而斷紗，大卷啟動時不會產生松紗，即使在加速、減速、停止的狀態下也不會有上述情況出現；可量化設定張力大小并顯示實際卷徑的大小。
其優點在于：張力在人機界面上設定，人性化的操作；采用長遠卷徑遞歸、空心卷徑激活時張力線性遞加、張力錐度計算和轉矩補償動態調整等先進控制算法；卷徑實時計算精確度高，保證了收卷電機輸出轉矩平滑性能好，由于在計算卷徑時加入了卷徑遞歸運算，在操作失誤時可自己糾正卷徑到正確值；收卷裝置轉動慣量大，當卷徑由小變大，如果操作人員進行加速、減速、停車、再激活時極易造成爆紗、松紗現象，直接影響紗的質量，實施變頻收卷改造后，系統收卷穩定，張力始終恒定；在傳統機械傳動收卷基礎上改造成變頻收卷，基本上不需對原有機械進行改造，兩三天就能安裝調試完成，非常簡便而且造價低；克服了機械收卷對機械磨損的弊端，延長了機械的使用壽命，設備維護使用方便。值得注意的是該系統用工控機極易實現群控，進而實現管控一體化。
2.2簾子布織機電控系統
簾子布織機是劍桿織機的一個特類，除具有一般織機性能外有其特殊性。以往簾子布織機電控系統結構如下：主控部分采用單片機控制，包括主機采用離合器控制、顯示部分一般采用LCD；送經/卷曲(包括大卷裝)大部分采用機械聯軸控制，即使采用變頻控制，一般也只用模擬控制方案控制其中的某一部分，其缺點是：機械結構復雜，難于維修，通過機械實現傳動；車速一般不是很快，一般在200轉/分～350轉/分；顯示信息不完善、自動化程度不高。
采用以臺達 ES型PLC、DOP-A型HIM、B/M型變頻器構建的新穎電控系統，如圖2所示。其創新主要體現于：主機采用臺達 B型矢量型變頻器控制，擺脫了傳統的離合器控制模式，可實現主機電氣無極調速功能；送經電機、卷曲電機、大卷裝均采用臺達 M型變頻器控制；運用臺達 MODBUS通訊協議構建主機、送經電機、卷曲電機、大卷裝控制系統；擺脫了傳統的模擬量控制；信號采集、處理采用臺達ES型PLC作為CPU處理中心；顯示采用臺達人機界面，擺脫了傳統的LCD模式。上述優點是傳統織機控制系統無法比擬的：機械結構大大簡單化；可高達450轉/分，這是同類機種高不可攀的車速；主機采用變頻控制，使織機車速可實現變頻調速控制。
該系統實現工藝的邏輯有：快車、慢車、點動、機頭布開車、緊經/松經、卷布/退布、正常停車、經停、緯停、緯停、計數到停車和急停等。由于系統主機、送經電機、卷曲電機、大卷轉均采用變頻控制，根據工藝和織物要求必須對其采用同步控制，即快車啟動過程、調速過程、停車過程、點動過程、慢車過程、緊經/松經過程均要有相應的同步工藝控制要求，主機改變整機速度，緯密改變卷取速度，卷曲張力改變大卷裝速度，送經張力改變送經速度。系統已在江蘇泰州化纖廠投入使用，具有結構簡單、操作方便、界面簡潔、穩定可靠，成本低廉等特征，是傳統控制系統的最佳替代產品。
2.3毛巾織機天經電氣控制系統
毛巾織機是劍桿織機一種，它和普通劍桿織機的主要區別在于毛巾織機比普通劍桿織機多了一個經軸，即天經。由于是雙經系統，其控制比一般織機的電控系統復雜，但毛巾織機天經相對來說又有一定的獨立性和特殊性，獨立性在于它其它控制部分之間只存在張力、緯密、速度、起停的同步，特殊性在于在
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圖2 簾子布之機電控箱內示圖
整個運行過程中存在三個張力段、三個緯密，這和地經（普通織機的經軸）有著明顯的區別。控制系統硬件均采用DELTA 自動化產品，EH型可編程控制器、ASD-A 型伺服控制器和TP04G文本顯示，便于系統維護、升級。系統軟件算法特點：以張力設定值為基準、以張力測量值為參考，通過速度來改變張力；當前速度為初始速度+脈沖增量速度+PID增量速度之和；脈沖速度增量權值和PID速度增量權值不是固定的，在不同的經直經值段是不一樣的。毛巾織機天經電氣控制系統的應用如圖3所示。
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圖3 織機廠家毛巾織機一角
系統構架：硬件構架，TP04+EHPLC+ASD；軟件構架，TP04+EHPLC。
該系統結構簡單，操作方便，界面友好，整個系統采用臺達自動化產品構成，系統性價比高，應用效果良好，受到客戶認同。
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2.4國產化劍桿織機電氣控制系統
國外劍桿織機普遍采用微機群控系統實現電子選緯、電子多臂等控制，具有自診斷和數據采集管理等多種功能。現在國產織機主要是20世紀80年代國外機型的改進，大多采用商用微機，檔次不一，相比之下，差距較大。近年來，國內眾多廠家使用臺達EHPLC為核心研制的劍桿織機電氣控制系統大大縮短了這個差距，為了提高控制系統的可靠性，系統硬件采用臺達公司的DVPEH3200TPLC，配置給公司的TD220中文文本界面。該系統人機界面的中文信息使操作維修變得方便快捷，可方便地設定各種織機工藝參數、選緯參數和生產管理數據，故障信息在接口上自動顯示。軟件系統可實現多種功能：如診斷保護、參數設定、數據保存、選緯等功能。該系統特點是：啟動迅速，在第一次打緯時,織機車就可達到或接近正常運轉速度，采用高壓啟動；制動平穩快捷，停車位置準確，有利于重新開車啟動，響應時間快；操作方便，有正常啟、制動功能,可實現某些特殊操作,如選緯工藝設定、點動、停手動、正反尋車等。
該系統具有結構簡單、操作方便、接口簡潔、運行穩定可靠和成本低廉等優點，在山東聊城劍桿織機投運效果令用戶滿意，是傳統控制系統的最佳替代產品。
2.5三經軸重磅織機電控系統
重磅織機與一般織機的區別主要在于：其劍桿不是一般的繞性劍桿，而是剛性劍桿,它能完成一般織機無法做的事（如重磅織機能織玻璃纖緯產品），它的織物一般可以是牛仔布等重、厚織物，這是一般織機不能實現的。三經軸重磅織機是在一般重磅織機的基礎上添加了兩個天經軸、一個大卷裝，其目的是實現客戶需求雙層布織物的功能。
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圖4 系統構架圖
三經軸重磅織機電控系統由主控和三經軸電控部分組成。主控部分實現對主軸控制，包括：點動、開車、經停、緯停等功能，由單片機+LCD完成。三經軸部分采用DELTA A型7.5人機界面、EH型20點可編程控制器（晶體管輸出）、三臺0.75KW A型交流伺服驅動器、一個360線增量型編碼器組成。該系統以可編程控制器為CPU；以人機界面為參數設定接口界面；采用MODBUS協議對大卷裝通訊控制；對兩天經采用高速脈沖控制。系統構架如圖4所示，三伺服分別控制1、2天經、大卷裝設備；伺服1、2采用pt模式脈沖控制；大卷裝伺服采用DELTA MODBUS RTU通訊控制（PLC為MASTER、大卷裝伺服為SLAVER）；編碼器裝在主軸上，用以測試角度；DVP20EH00T可編程控制器帶有兩路200KHZ脈沖輸出端。人機部分界面主畫面如圖5 所示，該畫面上部分用來處理送經角度、編碼器角度、步驟設定；下部分畫面主要用來設定1、2天經軸的每步驟速度大小；PLC以總步驟數來對1、2經軸速度輪流控制
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圖5 界面主畫面
該織機的工藝是根據織物工藝來決定的，系統有以下工藝特點：雙經軸同步，在啟動、停車、運行過程中兩軸同步運行，如果不同步織物布面會有痕出現（即不平），同時每步驟都要有相應速度/轉度；雙層布結構，織物是玻璃纖緯材料，在形成雙層布過程中有兩個方式，即8字形和X形。兩種形式的布面對電氣工藝，即PLC編程思路產生很大的區別，在這里，主要是8字形工藝；打緯角度與送經時間，主軸360度，打緯是存在一定角度的，根據不同織機在實際調試中是不同的，一般在100-350度范圍，在0-360度之間，雙天經軸送經量、送經時間要和打緯同步；多臂機步驟與送經量，本系統是機械控制，即多臂紙孔決定多臂機工作（綜框工作），它的全部驟為30步，每步送經電機有相應速度對應，用編碼器計算其運轉步驟。
2.6高速并條機電氣控制系統
并條是棉紡工序的關鍵，并條機能適應純棉紡、棉型化纖及中長纖維的純紡與混紡等多種工藝的并合牽伸，以提高棉條長片段均勻度及纖維的伸直平行，使不同質量的纖維在棉條中的混合更均勻。可用于精梳后一道并條，縮短了流程，具有較好的熟條質量，尤其是降低重量不勻率、改善條干CV值效果明顯。
傳動系統主電機可為雙速電機，大多均為變頻電機，其調速方便、準確，啟動平穩，開速時間可調且節電效果明顯，制動過程平穩可靠。整個并條機的過程控制、故障診斷、紅外線自停及簡單的日常數據處理仍由PLC實現，由PLC統一協調整個自調勻整系統，勻整系統如圖6所示。
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圖6 勻整系統示意義圖
電氣控制系統選用臺達可編程控制器PLC，觸摸屏控制，實現人機對話。觸控式控制面板能顯示相關運轉數值，能在運轉狀態下設定輸出速度，能對異常警報斷電記憶，方便管理和調整及檢測。主電機采用
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圖7 人機交互主畫面
變頻調速，起動平穩。可編程控器（ PLC ）與人機界面聯為一體，完成該機的邏輯控制與故障診斷功能。抗干擾能力強,運轉可靠.通過觸摸式人機界面,可方便設定各種工藝參數。具體配置選擇典型的臺達機電套餐產品，PLC：DVP24ES00R2；HMI：DOPA57GSTD；AMD：VFD055M43A。 人機與PLC通訊采用rs232 com1,modbus ASCII/9600/7/1/even mode。人機觸模屏上顯示出條長度,出條速度,班產,單桶長度等, 設定速度和時間,可以設定4個班次,進行產量統計,監控系統狀態,實時報警。人機交互主畫面如圖7所示。
2.7玻璃纖維后處理電控系統
電子材料玻璃纖維布代表了當今玻璃纖維精密織造的最高水平，電子級玻璃纖維中國俗稱”E布”，
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圖8 玻璃纖維后處理系統工藝過程示意圖
一般經織造、脫蠟、表面涂偶聯劑等工序制造。玻璃纖維后處理設備分開卷機構，浸涂機構(浸涂表面涂偶聯劑)，烘烤機構，前牽引，后牽引，收卷部份。玻璃纖維后處理系統要求：開卷部分恒張力控制，速度可以調節；收卷部分變張力控制，張力變化，達到收緊纖維，收卷整齊，間隙均勻；后牽引部分，要求收緊后和前牽引同步；可以測定纖維長度誤差在1MM，糾偏要求誤差無1MM。玻璃纖維后處理系統工藝示意圖如圖8所示。
電氣系統配置：人機對話選臺達文本顯示器TP04；控制器，PLC DVP32EH00R2；
變頻器，VFD022M43A（前牽引控制），VFD022M43A（后牽引控制）；烘箱部分，VFD055M43Ax4循環風機, VFD055M43A排氣電機將浸涂后的纖維布進入4個烘烤箱中烘烤，4個烘箱的溫度由溫控器控制，溫控器選用臺達的DTA4896，總共4個單獨控制溫度；總共4臺VDF055M43A變頻器拖動循環風機，1臺3.7KW排廢風機, 選用VFD037M43A；收卷控制，收卷伺服控制，伺服電機ASMT30M250AK，伺服驅動器ASDA-A3021MA；編碼器，測定纖維長度，1PLUSE/1MM。電氣系統結構圖如圖9 所示。
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圖9 電氣系統結構圖
該系統采用的臺達EH高功能可編程控制器、變頻器、文本顯示器和中慣量伺服系統在玻璃纖維后處理生產線上得到了成功的應用, 以控制大卷徑放料和收料。全套機電產品高性能的表現方便了用戶的維護和使用, 系統運行穩定可靠，受到用戶的好評, 這是其它產品所無法比擬的. 提高了中國纖維布處理能力和中國電子印刷板設備水平。
[B]3 整體解決方案的特征[/B]
以上提及的只是臺達工控產品提供整體配套的織機自動化系統解決方案的部分典型成功案例。這些解決方案在設計時都根據用戶的要求及未來發展的需要，如企業信息化的需要有利于單機系統在大范圍內的集成等等，不同程度地考慮了向更高層次的發展如集成化、網絡化、平臺化、綜合管理等方面的需求，給系統擴展和升級留有空間，可以根據用戶要求定制，給用戶提供穩定可靠，可操作性、可維護性和可擴展性好及功能齊全、性能優異的織機自動化工控系統，它們可在第三方軟件系統的支持下，構建新的系統使原織機機電一體化工控系統隨時間推移而增值和延長項目的生命周期，從整體上可進一步提高系統建設的投資回報率。
[B]4 結束語[/B]
上述列舉的只是部分成功案例，這些成果的取得都是在用戶的積極支持與參與下共同創造的，在此我們向客戶和支持單位表示深深的感謝。走新型工業化的道路，用信息化帶動工業化已經成為勢不可擋的歷史潮流，中國人要走中國特色的科技創新之路，遵循這樣的思路，我們正在努力工作，不斷改進產品，提高產品的質量。
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
