摘要：本文主要介紹了臺達DVP系列PLC在新型環錠細紗機上的應用。該機型整個控制系統采用了一套臺達DVP14SS11R控制單元（PLC主機），配DVP16SP11R擴展模塊（16點I/O擴展），來組成40點PLC控制部分，采用一塊DVP02DA-S（2路模擬量輸出模塊）分別控制主變頻和升降變頻驅動，同時采用臺達TP04-AS2文本顯示屏進行系統外部輸入與紡紗數據的監控，使用臺達VFD-B-P系列變頻器控制主傳動電機和鋼領板電機。從整體控制方案的應用效果來看，整個控制系統紡紗聯動運行穩定，實現了生產速度和工作效率的有效提高。
關鍵詞：環錠細紗機 PLC 紡機控制系統

1． 前言：

上海二紡機股份有限公司是專業從事紡織機械及紡織器材制造的大型企業之一，公司建立已有近90年的歷史，常年致力于研發、生產、銷售棉紡細紗機、粗紗機和自動絡筒機等多種紡機設備。進入21世紀，上海及長三角飛速發展的經濟環境、金融環境、信息環境和環保環境，為上海二紡機的持續發展提供了絕好的機遇，同時也面臨著更大的挑戰。在科學技術日益發展的今天，紡織機械電氣控制系統的自動化程度也越來越高，從最初的采用幾十個繼電器控制，發展到現在的可編程控制器（PLC），隨著公司考慮開發更具市場競爭力的產品以應對日益激烈的國內、國際競爭，2008年中旬，我們設計試驗了一套臺達PLC控制系統，以應用在公司環錠細紗機上。

2．環錠細紗機簡介：

上海二紡機股份有限公司的主導產品是棉紡毛紡廠使用的環錠細紗機，細紗工序是成紗的最后一道工序，是將粗紗進一步牽伸30～50倍并加捻，紡成具有一定特數、符合相關質量標準的細紗，供捻線、機織或針織使用。紡織廠生產規模的大小是以細紗機總錠數表示的；細紗產量是決定各工序數量的依據；細紗的質量水平、原料物料耗電量等指標、勞動生產率等是技術和管理水平的體現，因此，細紗工序在紡織廠中占有重要的地位。新型環錠細紗機，首先是前后羅拉的嚴格同步，實現牽伸倍數和捻度的精密控制，保證高支數紗線的成紗質量；其次是采用先進的驅動控制技術實現十點曲線調速成形，從而實現了機械結構的簡化、生產速度的提高、以及紗線支數和管紗成形的自動調節。

3．系統概述：

新型細紗機電氣控制系統采用PLC控制整個紡紗落紗過程，具備紡紗過程所需的鋼領板自動升降、留頭率功能、中途停車后能自動記住紡紗位置跟蹤開車、中途落紗、定長落紗等功能?？梢栽O定和修改紡紗的各項工藝參數，實現定長落紗、機械落紗，可以根據用戶的需要設定錠子的十點曲線長度和速度，以及班產量累計、高級設置密碼保護及自動故障診斷等功能。對紡紗過程的錠速、前羅拉轉速、前羅拉線速、捻度等進行計算并在文本顯示屏上跟蹤顯示，并依據機器上各部分傳感器自動協調控制，具有較高的系統整體抗干擾性。

4．整體控制系統方案

整體控制系統方案采用了臺達DVP系列PLC。采用了一套臺達DVP14SS11R作為PLC主機（輸入：8點，輸出：6點，繼電器輸出），選配了DVP16SP11R，16點I/O擴展模塊（輸入：8點，輸出：8點，繼電器輸出），來組成40點PLC控制部分，采用一塊DVP02DA-S，為2路模擬量輸出模塊，來分別控制主變頻傳動和鋼領板升降變頻驅動。使用臺達平板型交流電機驅動器VFD-B-P系列變頻器控制主傳動電機和鋼領板電機。顯示單元部分采用臺達TP04-AS2文本顯示屏進行系統外部輸入與紡紗各項數據的監控。

1、傳動部分：包括主電機、吸風電機、鋼領板升降電機、油泵電機及潤滑裝置、主變頻器、升降變頻器、清潔器裝置、各種低壓開關及接觸器等。

2、三自動檢測部分：該部分由三自動行程開關、停主電機接近開關、下鋼領板接近開關、剎車片構成。其作用為落紗信號給出后能自動適應停車，自動留頭，為重新開車降低斷頭創造條件。

3、變頻器錠子速度控制：該部分由變頻器、錠子傳動部分、主電機構成，其作用是變頻器依據程控器傳輸的錠子速度控制十點曲線自動調整錠子運行，提高紗線質量和產量。

4、數據檢測部分：該部分由主軸、前羅拉測速光電管組成。功能為自動檢測紡紗過程中主軸、前羅拉的運行數據，為計算班產量、錠速、前羅拉轉速、前羅拉線速、捻度等工藝參數以及錠子速度曲線控制提供數據。

5、PLC控制部分：該部分由PLC主單元及IO模塊、模擬量輸出模塊等構成，完成全機開關量輸入、數據檢測以及計算和過程控制，實現紡紗過程自動化和對機器運行情況進行監控。

6、顯示單元部分：文本顯示單元與PLC之間以通訊線實現連接，完成紡紗過程工藝參數顯示設定，可直接設定錠子運行十點曲線，實現控制柔性化，同時對機器運行過程中出現的錯誤，實時監控反饋。

7、模擬量通訊部分：該部分由PLC的2路模擬量輸出模塊、變頻器通訊模塊部分構成，PLC的通訊接口與文本顯示單元以通信線實現通訊完成參數設定顯示，變頻器以模擬量方式控制錠子運行速度曲線，整機的高可靠性和低成本極大的提高了機器性能比和市場競爭力。

圖一：控制系統方案

5．PLC軟件編程

通過臺達WPLSoft軟件對PLC進行軟件編程，根據需要將不同功能的程序段分列，每個任務分別使用最合適的編程語言如梯形圖、高級語言等來完成。

(1) 梯形圖編輯：

梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，其與電器控制系統的電路圖很相似，具有清晰、直觀、易懂的優點，很容易被掌握，特別適用于在系統中的開關量邏輯控制，具有可實時監控的特點，如圖二，圖三。

圖二：梯形圖

圖三：輸入指令圖

(2) 指令編輯：

WPLSoft軟件同時提供了指令編輯模式，進入指令模式編輯后，直接鍵入PLC完整指令，輸入完成后的指令在編輯區中，左邊為該指令在PLC主機的程序內存地址，可以清楚地得到指令在程序內存的相對地址，如圖四所示。

圖四：指令模式

6．應用效果

實際應用表明，采用新的控制系統方案后，全機將運動控制與驅動器功能集成在一起，系統具有較快的響應速度。前后羅拉嚴格同步，實現牽伸和捻度的精密控制，保證了高支數紗線的成紗質量，整套控制方案可靠性和抗干擾性能較優。同時由于紡織機械是一個競爭非常激烈的領域，因此成本也必須考慮在內，一方面是整體的硬件投資成本，另一方面是系統的運行成本。新控制方案的應用，比原先使用的方案硬件投資成本下降約25%左右，系統的運行成本基本持平，是一個比較有競爭力的產品設計。

7．結束語

本系統采用了臺達控制系統解決方案，將紡織機械和現代先進控制技術相結合，使控制系統的現場化和抗干擾性能得以極大提高。并使紡機產品能實現復雜的控制功能，大量數據的實時準確采集和共享也得以實現，大大提高了紡織機械的先進水平。利用“提高軟件設計水平來降低硬件投入”的原則，極大降低了電氣控制系統成本，臺達PLC具有穩定可靠、價格便宜、功能齊全、應用靈活、操作維護方便的優點，有效的提升了產品的盈利能力，具有較高的應用價值。

參考文獻：
《運動控制系統》 機械工業出版社 陳伯時
《DVP－PLC應用技術手冊（程序篇）》