臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品在高速并條機(jī)的應(yīng)用
一、前言
棉紡工序關(guān)鍵-并條機(jī)能適應(yīng)純棉紡、棉型化纖及中長(zhǎng)纖維的純紡與混紡等多種工藝的并合牽伸，以提高棉條長(zhǎng)片段均勻度及纖維的伸直平行，使不同質(zhì)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(zhì)量，尤其是降低重量不勻率，改善條干CV值均有明顯效果，其質(zhì)量指標(biāo)能達(dá)到相關(guān)烏斯特統(tǒng)計(jì)值25％水平。
國(guó)產(chǎn)新型高速并條機(jī)設(shè)計(jì)速度在600-800m／min或以上，實(shí)開(kāi)車速應(yīng)達(dá)到400m／min，國(guó)產(chǎn)新型高速并條機(jī)大多為雙眼，單眼并條機(jī)已研制成功。
二、 高速并條機(jī)結(jié)構(gòu)和規(guī)格：
1、機(jī)架
1．1機(jī)架
機(jī)架由底板、車頭墻板、車尾墻板及車面組成框架。墻板已由鑄件改為槽鋼焊接，達(dá)到機(jī)架結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，防震性好的要求。
1．2外罩
冷軋鋼板，經(jīng)鈑金生產(chǎn)線和噴涂生產(chǎn)線加工而成。
2、傳動(dòng)系統(tǒng)
2．1主電機(jī)可為雙速電機(jī)，大多均為變頻電機(jī)，其調(diào)速方便、準(zhǔn)確，啟動(dòng)平穩(wěn)，開(kāi)速時(shí)間可調(diào)且節(jié)電效果明顯。一般電機(jī)帶電磁制動(dòng)，制動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)可靠，制動(dòng)時(shí)間≤0.3秒。
2．2牽引系統(tǒng)均用同步齒形帶、導(dǎo)條羅拉采用平皮帶傳動(dòng)，減少了傳動(dòng)級(jí)數(shù)，提高了傳動(dòng)精確性、柔韌性和可靠性，穩(wěn)定了牽伸效果，降低了噪聲，能消除由于開(kāi)關(guān)車造成的粗細(xì)節(jié)，給紡紗質(zhì)量提供了保證。
2．3主傳動(dòng)齒輪普遍采用斜齒，提高了齒面精度，并置于車頭齒輪箱內(nèi)，實(shí)行油浴，減少了保養(yǎng)時(shí)間，控制了噪聲，增加了使用壽命。
3、牽伸機(jī)構(gòu)
3．1牽伸形式。曲線牽伸形式使條子質(zhì)量進(jìn)一步提高。
3．1．1三上三下壓力棒上托式曲線牽伸，其機(jī)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，車面占用面積最少，羅拉隔距調(diào)節(jié)余地大，雖能適應(yīng)并條機(jī)的高速和質(zhì)量要求，但是中羅拉膠輥既是后區(qū)的牽伸輥又是前區(qū)的握持輥，其工作條件和受力狀態(tài)不易穩(wěn)定，牽伸作用受到一定局限性。
3．1．2三上三下壓力棒加導(dǎo)向輥曲線牽伸，該牽伸形式是在三上三下?tīng)可鞕C(jī)構(gòu)上在前上羅拉前加裝一根與前膠輥同為F36mm的膠輥，其與前羅拉中心距為34.01mm，為此，該機(jī)型前羅拉直徑由35mm增大為4.5mm，使導(dǎo)向輥的安裝較為寬舒，并能獲得較高的出條速度。導(dǎo)向輥能較好地改變輸出條子方向，由與喇叭口軸線相差900減小到300以下，利于高速條子順利通過(guò)喇叭口，縮短了輸出距離，減少了機(jī)前涌頭現(xiàn)象和意外牽伸，還有利于高速牽伸的穩(wěn)定。
3．1．3四上四下壓力棒曲線牽伸，是在三上三下的基礎(chǔ)上增加一根羅拉和膠輥，從而形成三個(gè)區(qū)域，其后區(qū)為低牽伸區(qū)，前區(qū)為主牽伸區(qū)，而中區(qū)為微張力牽伸區(qū)。這種設(shè)計(jì)改善了前區(qū)的后膠輥和后區(qū)的前膠輥的工作條件，使前區(qū)的后膠輥主要起握住作用，后區(qū)的前膠輥主要起牽伸作用，使?fàn)可爝^(guò)程中的受力狀態(tài)較為合理，可獲得較好的握持效果，利于穩(wěn)定條干質(zhì)量。
3．1．4四上四下壓力棒加導(dǎo)向輥曲線牽伸，是在前膠輥前加裝一根相同直徑34mm的膠輥?zhàn)鳛閷?dǎo)向輥，從而減小輸出條進(jìn)入喇叭口的角度，該機(jī)設(shè)計(jì)5根上膠輥均為F34mm，四根羅拉同為F35mm，雖減少了規(guī)格和備件，方便了管理，但導(dǎo)向輥過(guò)于靠近前膠輥，其在前羅拉上的包圍弧較短，對(duì)高速輸出須條的控制有一些影響。
3．1．5牽伸形式特點(diǎn)比較。
·從提高牽伸過(guò)程穩(wěn)定性講，四上四下壓力棒曲線牽伸是獲得好評(píng)的形式之一。
·從并條機(jī)不斷提高設(shè)計(jì)速度講，如何穩(wěn)定條干質(zhì)量在較高的水平，選用當(dāng)前較適宜的牽伸形式則顯得更加重要。
·壓力棒的材質(zhì)、斷面幾何形狀、安裝位置、防塵、除塵等均為牽伸系統(tǒng)的重要組成部份，必須重視。
導(dǎo)向輥是并條機(jī)在高速前提下出現(xiàn)的附加裝置，使用趨勢(shì)明顯。
3．2對(duì)羅拉的要求
3．2．1在牽伸機(jī)件中，前羅拉的實(shí)開(kāi)線速度已達(dá)到400m／min的高速，其機(jī)械振動(dòng)也會(huì)加大而產(chǎn)生機(jī)械波，影響牽伸握持的穩(wěn)定性，導(dǎo)致須條出現(xiàn)牽伸波，使條干質(zhì)量下降。
3．2．2羅拉聯(lián)接端面跳動(dòng)及工作外圓跳動(dòng)其制造應(yīng)<0．008mm的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到不出現(xiàn)機(jī)械波的要求。
3．2．3羅拉應(yīng)有較高的彎曲剛度和足夠的扭曲剛度其表面精度高、光潔度高、轉(zhuǎn)動(dòng)要平穩(wěn)。
3．3加壓特點(diǎn)
3．3．1加壓方式目前多數(shù)采用彈簧搖架，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、操作方便、易維護(hù)。。
3．4膠輥
膠輥是紡紗工程中最為重要的器材之一，在高速、重壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)產(chǎn)生靜電、溫升、中凹變形、易纏花等缺陷。
4、自調(diào)勻整系統(tǒng)
4．1并條機(jī)勻整系統(tǒng)均采用開(kāi)環(huán)式，即檢測(cè)在前，勻整在后。喂人部分檢測(cè)，國(guó)產(chǎn)機(jī)都采用凹凸羅拉，由位移傳感器將位移量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸入計(jì)算機(jī)中與設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)量比較，計(jì)算出差值并存儲(chǔ)，當(dāng)被測(cè)量的棉條到達(dá)變速點(diǎn)時(shí)，輸入信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，調(diào)整伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速，經(jīng)差速器與主機(jī)速度合成，控制牽伸系統(tǒng)變化，從而改變后(或前)區(qū)牽伸倍數(shù)，修正了喂人條子的重量偏差。勻整的主要性能為勻整片段1．5cm；勻整精度±1％；勻整范圍±25％。
4．2棉條“在線”監(jiān)控是由圈條壓輥上方的監(jiān)測(cè)傳感器持續(xù)、準(zhǔn)確、快速地測(cè)量輸出棉條的質(zhì)量經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，并在面板顯示出條的質(zhì)量。勻整精度可達(dá)到≤l％，超限自動(dòng)停機(jī)。DV2-AL采用國(guó)家專利鐘擺式壓輥羅拉搭配重量傳感器，控制和顯示輸出棉條質(zhì)量，達(dá)到勻整精度要求。
4．3國(guó)產(chǎn)雙眼并條機(jī)的自調(diào)勻整系統(tǒng)，均采用二套勻整裝置，二眼分別進(jìn)行有效控制。其勻整裝置可配瑞士烏斯特USG或國(guó)產(chǎn)航空總公司613所BYD，二者性能上均能滿足勻整范圍。
4．4
（1）控制一羅拉的主電動(dòng)機(jī)是由一個(gè)由變頻器驅(qū)動(dòng)的變頻電動(dòng)機(jī)，這樣由PLC通過(guò)串行通信的方式對(duì)其進(jìn)行速度控制，可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)起動(dòng)的無(wú)級(jí)變速。
（2）二羅拉與三羅拉通過(guò)齒形帶相連，完成有著固定牽伸比的預(yù)牽伸，二羅拉由一個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)，同時(shí)在一羅拉主軸上設(shè)置一個(gè)編碼器，該編碼器與拖動(dòng)二羅拉的伺服電動(dòng)機(jī)控制器相連，通過(guò)對(duì)該控制器的參數(shù)的設(shè)置，利用其電子齒輪的功能，使得無(wú)論一羅拉速度高低，二羅拉與一羅拉的牽伸比始終保持設(shè)定的一個(gè)比例關(guān)系。
（3）拖動(dòng)二羅拉的伺服電動(dòng)機(jī)由PLC通過(guò)一定的控制算法，經(jīng)過(guò)與控制器的串行通信實(shí)現(xiàn)其調(diào)速。
（4）凹凸檢測(cè)羅拉通過(guò)一個(gè)放大裝置，將位移放大，還安裝有一個(gè)位移傳感器。同時(shí)在檢測(cè)羅拉的旁邊放置一個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)生器，當(dāng)檢測(cè)羅拉轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，即棉條經(jīng)過(guò)一定的位移后，發(fā)出一個(gè)脈沖，實(shí)現(xiàn)其定長(zhǎng)檢測(cè)控制，克服以前定時(shí)檢測(cè)在速度不穩(wěn)定時(shí)，計(jì)算勻整延時(shí)困難的不足。脈沖信號(hào)發(fā)生器通過(guò)一個(gè)串口和PLC實(shí)現(xiàn)通信。
（5）在整個(gè)并條機(jī)的過(guò)程控制、故障診斷、紅外線自停及簡(jiǎn)單的日常數(shù)據(jù)處理仍由PLC實(shí)現(xiàn)，由PLC統(tǒng)一協(xié)調(diào)整個(gè)自調(diào)勻整系統(tǒng)。
勻整系統(tǒng)。
1．凹凸羅拉
5．伺服電機(jī)
6．齒輪箱
7．位移傳感器
8．轉(zhuǎn)速器
9．變速傳感器
10．喇叭口
11．前置放大器
12．壓輥速度傳感器
5、電氣控制
5．1電氣控制選用臺(tái)達(dá)可編程控制器PLC，觸摸屏控制，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。觸控式控制面板能顯示相關(guān)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)值，能在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下設(shè)定輸出速度，能對(duì)異常警報(bào)斷電記憶，方便管理。方便調(diào)整及檢測(cè)。采用變頻調(diào)速，減少皮帶輪變換，解決開(kāi)關(guān)車時(shí)瞬間條干惡化。
在牽伸機(jī)件中，前羅拉控制采用5.5KW變頻器;電磁剎車方式；
吸風(fēng)電機(jī):0.75KW.一般直接驅(qū)動(dòng)無(wú)須變頻器,啟動(dòng)可能有一定的噪音。
后羅拉控制,大多設(shè)備并無(wú)控制,前后羅拉位置相對(duì)固定,需要機(jī)械調(diào)整羅拉支架滑塊.現(xiàn)在也有在后羅拉處用一顆1KW伺服控制后羅拉的位置，增加1個(gè)旋編檢測(cè)位置。
6、自動(dòng)換桶
6．1自動(dòng)換桶并條機(jī)提高自動(dòng)化程度能減輕操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，普遍采用定長(zhǎng)，主機(jī)停車，積極式斷條，換桶電機(jī)啟動(dòng)經(jīng)機(jī)械傳遞回轉(zhuǎn)推桿。推出滿桶，送進(jìn)空桶并定位，主機(jī)啟動(dòng)后完成換桶過(guò)程。
動(dòng)作流程：
滿桶后，圈條盤出口自動(dòng)定位，主機(jī)停車，依次換桶電機(jī)啟動(dòng)帶動(dòng)弧形推桶板推出滿桶、斷條、推桶板退回；轉(zhuǎn)臂電機(jī)啟動(dòng)使轉(zhuǎn)臂向下旋轉(zhuǎn)900；推動(dòng)電機(jī)再啟動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)臂將滿桶繼續(xù)外推；補(bǔ)桶電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)由撥盤將空桶送至預(yù)定位置，撥盤退回；推動(dòng)電機(jī)經(jīng)轉(zhuǎn)臂將空桶拉到底盤上；轉(zhuǎn)臂電機(jī)使轉(zhuǎn)臂上旋900，最后主電機(jī)啟動(dòng)。完成全部換桶過(guò)程只需30多秒。該過(guò)程由PLC控制，保證了換桶的可靠性。
7、清潔與吸風(fēng)
7．1上清潔形式有回轉(zhuǎn)絨套、金屬鋼棒、浮動(dòng)清潔棒、清潔桿等。通過(guò)上吸風(fēng)將其聚集的花衣吸棉箱，達(dá)到清潔上羅拉的要求。
7．2下清潔形式有丁晴刮圈、單皮圈往復(fù)、橡皮片等，并通過(guò)下吸風(fēng)口將花衣吸入風(fēng)箱，能有效的除去棉條中的雜塵。
7．3吸風(fēng)裝置均獨(dú)立設(shè)計(jì)、使用，自成系統(tǒng)，配備1．5KW左右的2級(jí)電機(jī)，提高了傳動(dòng)的可靠性。吸棉箱設(shè)計(jì)有積極式自動(dòng)剝棉裝置，并附有貯棉倉(cāng)；FA311增加刮棉箱；也有采用渦流排風(fēng)方式。均使金屬過(guò)濾網(wǎng)表面不積花衣和粉塵，達(dá)到氣流暢通，滿足吸風(fēng)要求。
8喂入與自停
8．1導(dǎo)條方式多數(shù)機(jī)型采用高架積極式，高度可調(diào)。導(dǎo)條羅拉已由一端支撐發(fā)展為雙支撐，減少振動(dòng)、適應(yīng)高速。導(dǎo)條羅拉由鍍鉻光面向鋁合金溝槽發(fā)展，精度提高，重量減輕。
8．2喂人電氣自停已逐步被光電自停替代，光電從二路自停向多路自停發(fā)展。采用光電與八路檢測(cè)雙保險(xiǎn)，能保證斷條、缺條立即停車。
8．3繞皮輥、涌頭、壓輥繞花、滿桶等均設(shè)計(jì)有自停裝置，罩殼設(shè)有安全連鎖機(jī)構(gòu)，同時(shí)用相應(yīng)的有色燈顯示，方便操作處置。
FA311F 型高速并條機(jī)綜合國(guó)內(nèi)外同類型的優(yōu)點(diǎn)，主電機(jī)采用變頻調(diào)速器，該機(jī)采用先進(jìn)的觸摸式人機(jī)界面，動(dòng)作控制和數(shù)據(jù)計(jì)算采用PLC控制，變頻器頻率給定也通過(guò)通訊方式,進(jìn)行工藝參數(shù)設(shè)置和編程.主牽伸形式采用四上四下附導(dǎo)向皮輥牽伸形式，上清潔可先用浮動(dòng)金屬棒裝置，工作穩(wěn)定可靠，適紡纖維品種廣泛，輸出速度可達(dá) 600-800M/min 。
三．電氣部分
主電機(jī)采用變頻調(diào)速，起動(dòng)平穩(wěn)。可編程控器（ PLC ）與人機(jī)界面聯(lián)為一體，完成該機(jī)的邏輯控制與故障診斷功能。抗干擾能力強(qiáng),運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，通過(guò)觸摸式人機(jī)界面，可方便設(shè)定各種工藝參數(shù)。
工藝計(jì)算:
1、產(chǎn)量計(jì)算
壓輥輸出速度(米/分)
V=∏×d×n×D0/(1000×d0)
其中:n-主電機(jī)轉(zhuǎn)速
d壓輥直徑
D0:電機(jī)皮帶輪直徑
d0:壓輥傳動(dòng)軸皮帶輪直徑
理論產(chǎn)量:
Q0=2*60V*Q/5000=0.024VQ(公斤/臺(tái)時(shí))
QL0=2*60V/1000=0.012V(千米/臺(tái)時(shí))
張力牽引:
給棉羅拉~導(dǎo)條羅拉張力=51*70*27/50*28*I
I---給棉張力壓
后羅拉~給棉羅拉間張力牽引=77*35/54*51
壓輥~前羅拉張力牽引=27*51/39*35
圈條盤~壓輥張力牽引=COI DIA*24*15*D*39/51*55*22*39*57-1/COIL NO
其中:
D---圈條張力牙
COIDIA圈繞直徑
COIL NO---圈繞數(shù)
系統(tǒng)框圖:
典型的臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品套餐，具體配置為：
PLC：DVP24ES00R2
HMI：DOPA57GSTD
AMD：VFD055M43A
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：
程序設(shè)計(jì)：
1、PLC程序設(shè)計(jì)：
可編程控制器選用臺(tái)達(dá)DVP24ES00R2，該機(jī)種為臺(tái)達(dá)標(biāo)準(zhǔn)功能主機(jī)，具有以下特點(diǎn)： 2個(gè)通訊口，內(nèi)建高速輸入/輸出，30KHz高速計(jì)數(shù)器、20KHz脈波輸出，豐富的指令，功能強(qiáng)大，超穩(wěn)定的電氣特性，最佳性價(jià)比。
程序動(dòng)作流程：
電氣原理圖:
PLC的I/O表：
中途故障情況:
采用臺(tái)達(dá)DOPA57GSTD
·ARM9 CPU，202.8Hz
·320 * 240 畫素
·圖形 & 文字顯示
·4 個(gè)功能鍵
·3M Flash Memory存放應(yīng)用、宏、配方及系統(tǒng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)占用1M、配方最大容量64K
·256K bytes SRAM存放歷史數(shù)據(jù)240K、警報(bào)數(shù)據(jù)8K
·2 個(gè)串行通訊端口
·USB 1.1 高速下載規(guī)劃程序
·支援SMC卡
·輸入電壓直流24V
·觸控屏幕符合IP65規(guī)格
·人機(jī)與PLC通訊采用rs232 com1,modbus ASCII/9600/7/1/even mode
人機(jī)觸模屏上顯示出條長(zhǎng)度，出條速度，班產(chǎn)，單桶長(zhǎng)度等， 設(shè)定速度和時(shí)間，可以設(shè)定4個(gè)班次，進(jìn)行產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)，監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，實(shí)時(shí)報(bào)警；
具體規(guī)劃如下：
1、主畫面：
單桶定長(zhǎng):顯示當(dāng)前滿桶設(shè)定長(zhǎng)度。
剩余長(zhǎng)度:顯示當(dāng)前單桶運(yùn)行剩余長(zhǎng)度（單通倒計(jì)數(shù)）。
運(yùn)行長(zhǎng)度:顯示當(dāng)前單桶運(yùn)行實(shí)際長(zhǎng)度（單筒正計(jì)數(shù)）。
右邊班產(chǎn):顯示當(dāng)前班實(shí)時(shí)累計(jì)產(chǎn)量。總產(chǎn)顯示四班當(dāng)前實(shí)時(shí)累計(jì)產(chǎn)量之和。
主畫面下方有一橫行觸摸按鍵任務(wù)欄，從左到右分別是監(jiān)控，設(shè)定，班次，警報(bào)，I/O，維護(hù)共六個(gè)觸摸子菜單，分別按下該觸摸鍵進(jìn)入各自功能。右邊還有強(qiáng)制換桶鍵。
右上方顯示日期和時(shí)間。
2、監(jiān)控畫面
按一下監(jiān)控鍵進(jìn)入下面監(jiān)控屏畫面，按回主畫面鍵返回主屏。此畫面直觀模擬顯示并條機(jī)整體運(yùn)行狀態(tài)。故障點(diǎn)的燈白表示正常，灰色表示故障該點(diǎn)處理。
斷條指示燈亮表示喂入斷條故障。
纏綿后有四個(gè)指示燈分別對(duì)應(yīng)搖架自停微動(dòng)開(kāi)關(guān)S4-S7，當(dāng)哪一個(gè)搖架自停臂因纏繞上下羅拉而抬起時(shí)，對(duì)應(yīng)指示燈亮。便于故障處理。
擁花指示燈常亮表示機(jī)前擁花或堵斜管。
滿桶指示燈常亮表示正常滿桶停車。閃亮表示超定長(zhǎng)引起停機(jī)。
門開(kāi)關(guān)三個(gè)指示燈分別表示左門，中門，右門，如果哪個(gè)門打開(kāi)，對(duì)應(yīng)指示燈變亮表示故障。
熱保護(hù)指示燈亮表示變頻器故障或風(fēng)機(jī)熱保護(hù)，不亮表示正常。
主電機(jī)和風(fēng)機(jī)指示燈亮分別表示主電機(jī)和風(fēng)機(jī)正在運(yùn)行。不亮表示沒(méi)有運(yùn)行。
此屏塔燈指示燈狀態(tài)表示和車頭塔燈指示燈狀態(tài)一致，表示相同狀態(tài)。功能如下：
1、紅燈 常亮：表示纏繞上下羅拉；
閃亮：表示機(jī)前擁花或堵集棉器和斜管；
2、綠燈 常亮：表示機(jī)后斷條；
閃亮：表示無(wú)備用空桶（自動(dòng)換桶用）；
3、黃燈 常亮：表示正常滿桶停機(jī)；
閃亮：表示超定長(zhǎng)引起停機(jī)；
4、白燈 常亮：表示正常處于待機(jī)狀態(tài)；
閃亮: 表示安全門未關(guān)閉好；
5、紅燈和綠燈同時(shí)閃亮：表示該機(jī)風(fēng)機(jī)熱保護(hù)動(dòng)作或變頻器故障，請(qǐng)找電工查明原因，若屬變頻器故障請(qǐng)斷電停三分鐘后再送電，故障可能復(fù)位。若不能復(fù)位，請(qǐng)找專家排除。
班產(chǎn)畫面。
結(jié)束語(yǔ)：
該系統(tǒng)以前使用單板機(jī)控制，數(shù)碼顯示，系統(tǒng)操作界面麻煩，電路不穩(wěn)定經(jīng)常更換電路板。現(xiàn)在應(yīng)用臺(tái)達(dá)的人機(jī)界面、ES系列可編程控制器、變頻器、編碼器在并條機(jī)控制均有高性能的表現(xiàn)，也體現(xiàn)了在OEM上臺(tái)達(dá)的優(yōu)勢(shì)，貯存和顯示內(nèi)容廣泛，自調(diào)勻整，張力控制，輕松實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。
棉紡工序關(guān)鍵-并條機(jī)能適應(yīng)純棉紡、棉型化纖及中長(zhǎng)纖維的純紡與混紡等多種工藝的并合牽伸，以提高棉條長(zhǎng)片段均勻度及纖維的伸直平行，使不同質(zhì)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(zhì)量，尤其是降低重量不勻率，改善條干CV值均有明顯效果，其質(zhì)量指標(biāo)能達(dá)到相關(guān)烏斯特統(tǒng)計(jì)值25％水平。
國(guó)產(chǎn)新型高速并條機(jī)設(shè)計(jì)速度在600-800m／min或以上，實(shí)開(kāi)車速應(yīng)達(dá)到400m／min，國(guó)產(chǎn)新型高速并條機(jī)大多為雙眼，單眼并條機(jī)已研制成功。
二、 高速并條機(jī)結(jié)構(gòu)和規(guī)格：
1、機(jī)架
1．1機(jī)架
機(jī)架由底板、車頭墻板、車尾墻板及車面組成框架。墻板已由鑄件改為槽鋼焊接，達(dá)到機(jī)架結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，防震性好的要求。
1．2外罩
冷軋鋼板，經(jīng)鈑金生產(chǎn)線和噴涂生產(chǎn)線加工而成。
2、傳動(dòng)系統(tǒng)
2．1主電機(jī)可為雙速電機(jī)，大多均為變頻電機(jī)，其調(diào)速方便、準(zhǔn)確，啟動(dòng)平穩(wěn)，開(kāi)速時(shí)間可調(diào)且節(jié)電效果明顯。一般電機(jī)帶電磁制動(dòng)，制動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)可靠，制動(dòng)時(shí)間≤0.3秒。
2．2牽引系統(tǒng)均用同步齒形帶、導(dǎo)條羅拉采用平皮帶傳動(dòng)，減少了傳動(dòng)級(jí)數(shù)，提高了傳動(dòng)精確性、柔韌性和可靠性，穩(wěn)定了牽伸效果，降低了噪聲，能消除由于開(kāi)關(guān)車造成的粗細(xì)節(jié)，給紡紗質(zhì)量提供了保證。
2．3主傳動(dòng)齒輪普遍采用斜齒，提高了齒面精度，并置于車頭齒輪箱內(nèi)，實(shí)行油浴，減少了保養(yǎng)時(shí)間，控制了噪聲，增加了使用壽命。
3、牽伸機(jī)構(gòu)
3．1牽伸形式。曲線牽伸形式使條子質(zhì)量進(jìn)一步提高。
3．1．1三上三下壓力棒上托式曲線牽伸，其機(jī)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，車面占用面積最少，羅拉隔距調(diào)節(jié)余地大，雖能適應(yīng)并條機(jī)的高速和質(zhì)量要求，但是中羅拉膠輥既是后區(qū)的牽伸輥又是前區(qū)的握持輥，其工作條件和受力狀態(tài)不易穩(wěn)定，牽伸作用受到一定局限性。
3．1．2三上三下壓力棒加導(dǎo)向輥曲線牽伸，該牽伸形式是在三上三下?tīng)可鞕C(jī)構(gòu)上在前上羅拉前加裝一根與前膠輥同為F36mm的膠輥，其與前羅拉中心距為34.01mm，為此，該機(jī)型前羅拉直徑由35mm增大為4.5mm，使導(dǎo)向輥的安裝較為寬舒，并能獲得較高的出條速度。導(dǎo)向輥能較好地改變輸出條子方向，由與喇叭口軸線相差900減小到300以下，利于高速條子順利通過(guò)喇叭口，縮短了輸出距離，減少了機(jī)前涌頭現(xiàn)象和意外牽伸，還有利于高速牽伸的穩(wěn)定。
3．1．3四上四下壓力棒曲線牽伸，是在三上三下的基礎(chǔ)上增加一根羅拉和膠輥，從而形成三個(gè)區(qū)域，其后區(qū)為低牽伸區(qū)，前區(qū)為主牽伸區(qū)，而中區(qū)為微張力牽伸區(qū)。這種設(shè)計(jì)改善了前區(qū)的后膠輥和后區(qū)的前膠輥的工作條件，使前區(qū)的后膠輥主要起握住作用，后區(qū)的前膠輥主要起牽伸作用，使?fàn)可爝^(guò)程中的受力狀態(tài)較為合理，可獲得較好的握持效果，利于穩(wěn)定條干質(zhì)量。
3．1．4四上四下壓力棒加導(dǎo)向輥曲線牽伸，是在前膠輥前加裝一根相同直徑34mm的膠輥?zhàn)鳛閷?dǎo)向輥，從而減小輸出條進(jìn)入喇叭口的角度，該機(jī)設(shè)計(jì)5根上膠輥均為F34mm，四根羅拉同為F35mm，雖減少了規(guī)格和備件，方便了管理，但導(dǎo)向輥過(guò)于靠近前膠輥，其在前羅拉上的包圍弧較短，對(duì)高速輸出須條的控制有一些影響。
3．1．5牽伸形式特點(diǎn)比較。
·從提高牽伸過(guò)程穩(wěn)定性講，四上四下壓力棒曲線牽伸是獲得好評(píng)的形式之一。
·從并條機(jī)不斷提高設(shè)計(jì)速度講，如何穩(wěn)定條干質(zhì)量在較高的水平，選用當(dāng)前較適宜的牽伸形式則顯得更加重要。
·壓力棒的材質(zhì)、斷面幾何形狀、安裝位置、防塵、除塵等均為牽伸系統(tǒng)的重要組成部份，必須重視。
導(dǎo)向輥是并條機(jī)在高速前提下出現(xiàn)的附加裝置，使用趨勢(shì)明顯。
3．2對(duì)羅拉的要求
3．2．1在牽伸機(jī)件中，前羅拉的實(shí)開(kāi)線速度已達(dá)到400m／min的高速，其機(jī)械振動(dòng)也會(huì)加大而產(chǎn)生機(jī)械波，影響牽伸握持的穩(wěn)定性，導(dǎo)致須條出現(xiàn)牽伸波，使條干質(zhì)量下降。
3．2．2羅拉聯(lián)接端面跳動(dòng)及工作外圓跳動(dòng)其制造應(yīng)<0．008mm的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到不出現(xiàn)機(jī)械波的要求。
3．2．3羅拉應(yīng)有較高的彎曲剛度和足夠的扭曲剛度其表面精度高、光潔度高、轉(zhuǎn)動(dòng)要平穩(wěn)。
3．3加壓特點(diǎn)
3．3．1加壓方式目前多數(shù)采用彈簧搖架，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、操作方便、易維護(hù)。。
3．4膠輥
膠輥是紡紗工程中最為重要的器材之一，在高速、重壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)產(chǎn)生靜電、溫升、中凹變形、易纏花等缺陷。
4、自調(diào)勻整系統(tǒng)
4．1并條機(jī)勻整系統(tǒng)均采用開(kāi)環(huán)式，即檢測(cè)在前，勻整在后。喂人部分檢測(cè)，國(guó)產(chǎn)機(jī)都采用凹凸羅拉，由位移傳感器將位移量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸入計(jì)算機(jī)中與設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)量比較，計(jì)算出差值并存儲(chǔ)，當(dāng)被測(cè)量的棉條到達(dá)變速點(diǎn)時(shí)，輸入信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，調(diào)整伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速，經(jīng)差速器與主機(jī)速度合成，控制牽伸系統(tǒng)變化，從而改變后(或前)區(qū)牽伸倍數(shù)，修正了喂人條子的重量偏差。勻整的主要性能為勻整片段1．5cm；勻整精度±1％；勻整范圍±25％。
4．2棉條“在線”監(jiān)控是由圈條壓輥上方的監(jiān)測(cè)傳感器持續(xù)、準(zhǔn)確、快速地測(cè)量輸出棉條的質(zhì)量經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，并在面板顯示出條的質(zhì)量。勻整精度可達(dá)到≤l％，超限自動(dòng)停機(jī)。DV2-AL采用國(guó)家專利鐘擺式壓輥羅拉搭配重量傳感器，控制和顯示輸出棉條質(zhì)量，達(dá)到勻整精度要求。
4．3國(guó)產(chǎn)雙眼并條機(jī)的自調(diào)勻整系統(tǒng)，均采用二套勻整裝置，二眼分別進(jìn)行有效控制。其勻整裝置可配瑞士烏斯特USG或國(guó)產(chǎn)航空總公司613所BYD，二者性能上均能滿足勻整范圍。
4．4
（1）控制一羅拉的主電動(dòng)機(jī)是由一個(gè)由變頻器驅(qū)動(dòng)的變頻電動(dòng)機(jī)，這樣由PLC通過(guò)串行通信的方式對(duì)其進(jìn)行速度控制，可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)起動(dòng)的無(wú)級(jí)變速。
（2）二羅拉與三羅拉通過(guò)齒形帶相連，完成有著固定牽伸比的預(yù)牽伸，二羅拉由一個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)，同時(shí)在一羅拉主軸上設(shè)置一個(gè)編碼器，該編碼器與拖動(dòng)二羅拉的伺服電動(dòng)機(jī)控制器相連，通過(guò)對(duì)該控制器的參數(shù)的設(shè)置，利用其電子齒輪的功能，使得無(wú)論一羅拉速度高低，二羅拉與一羅拉的牽伸比始終保持設(shè)定的一個(gè)比例關(guān)系。
（3）拖動(dòng)二羅拉的伺服電動(dòng)機(jī)由PLC通過(guò)一定的控制算法，經(jīng)過(guò)與控制器的串行通信實(shí)現(xiàn)其調(diào)速。
（4）凹凸檢測(cè)羅拉通過(guò)一個(gè)放大裝置，將位移放大，還安裝有一個(gè)位移傳感器。同時(shí)在檢測(cè)羅拉的旁邊放置一個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)生器，當(dāng)檢測(cè)羅拉轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，即棉條經(jīng)過(guò)一定的位移后，發(fā)出一個(gè)脈沖，實(shí)現(xiàn)其定長(zhǎng)檢測(cè)控制，克服以前定時(shí)檢測(cè)在速度不穩(wěn)定時(shí)，計(jì)算勻整延時(shí)困難的不足。脈沖信號(hào)發(fā)生器通過(guò)一個(gè)串口和PLC實(shí)現(xiàn)通信。
（5）在整個(gè)并條機(jī)的過(guò)程控制、故障診斷、紅外線自停及簡(jiǎn)單的日常數(shù)據(jù)處理仍由PLC實(shí)現(xiàn)，由PLC統(tǒng)一協(xié)調(diào)整個(gè)自調(diào)勻整系統(tǒng)。
勻整系統(tǒng)。
1．凹凸羅拉
5．伺服電機(jī)
6．齒輪箱
7．位移傳感器
8．轉(zhuǎn)速器
9．變速傳感器
10．喇叭口
11．前置放大器
12．壓輥速度傳感器
5、電氣控制
5．1電氣控制選用臺(tái)達(dá)可編程控制器PLC，觸摸屏控制，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。觸控式控制面板能顯示相關(guān)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)值，能在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下設(shè)定輸出速度，能對(duì)異常警報(bào)斷電記憶，方便管理。方便調(diào)整及檢測(cè)。采用變頻調(diào)速，減少皮帶輪變換，解決開(kāi)關(guān)車時(shí)瞬間條干惡化。
在牽伸機(jī)件中，前羅拉控制采用5.5KW變頻器;電磁剎車方式；
吸風(fēng)電機(jī):0.75KW.一般直接驅(qū)動(dòng)無(wú)須變頻器,啟動(dòng)可能有一定的噪音。
后羅拉控制,大多設(shè)備并無(wú)控制,前后羅拉位置相對(duì)固定,需要機(jī)械調(diào)整羅拉支架滑塊.現(xiàn)在也有在后羅拉處用一顆1KW伺服控制后羅拉的位置，增加1個(gè)旋編檢測(cè)位置。
6、自動(dòng)換桶
6．1自動(dòng)換桶并條機(jī)提高自動(dòng)化程度能減輕操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，普遍采用定長(zhǎng)，主機(jī)停車，積極式斷條，換桶電機(jī)啟動(dòng)經(jīng)機(jī)械傳遞回轉(zhuǎn)推桿。推出滿桶，送進(jìn)空桶并定位，主機(jī)啟動(dòng)后完成換桶過(guò)程。
動(dòng)作流程：
滿桶后，圈條盤出口自動(dòng)定位，主機(jī)停車，依次換桶電機(jī)啟動(dòng)帶動(dòng)弧形推桶板推出滿桶、斷條、推桶板退回；轉(zhuǎn)臂電機(jī)啟動(dòng)使轉(zhuǎn)臂向下旋轉(zhuǎn)900；推動(dòng)電機(jī)再啟動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)臂將滿桶繼續(xù)外推；補(bǔ)桶電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)由撥盤將空桶送至預(yù)定位置，撥盤退回；推動(dòng)電機(jī)經(jīng)轉(zhuǎn)臂將空桶拉到底盤上；轉(zhuǎn)臂電機(jī)使轉(zhuǎn)臂上旋900，最后主電機(jī)啟動(dòng)。完成全部換桶過(guò)程只需30多秒。該過(guò)程由PLC控制，保證了換桶的可靠性。
7、清潔與吸風(fēng)
7．1上清潔形式有回轉(zhuǎn)絨套、金屬鋼棒、浮動(dòng)清潔棒、清潔桿等。通過(guò)上吸風(fēng)將其聚集的花衣吸棉箱，達(dá)到清潔上羅拉的要求。
7．2下清潔形式有丁晴刮圈、單皮圈往復(fù)、橡皮片等，并通過(guò)下吸風(fēng)口將花衣吸入風(fēng)箱，能有效的除去棉條中的雜塵。
7．3吸風(fēng)裝置均獨(dú)立設(shè)計(jì)、使用，自成系統(tǒng)，配備1．5KW左右的2級(jí)電機(jī)，提高了傳動(dòng)的可靠性。吸棉箱設(shè)計(jì)有積極式自動(dòng)剝棉裝置，并附有貯棉倉(cāng)；FA311增加刮棉箱；也有采用渦流排風(fēng)方式。均使金屬過(guò)濾網(wǎng)表面不積花衣和粉塵，達(dá)到氣流暢通，滿足吸風(fēng)要求。
8喂入與自停
8．1導(dǎo)條方式多數(shù)機(jī)型采用高架積極式，高度可調(diào)。導(dǎo)條羅拉已由一端支撐發(fā)展為雙支撐，減少振動(dòng)、適應(yīng)高速。導(dǎo)條羅拉由鍍鉻光面向鋁合金溝槽發(fā)展，精度提高，重量減輕。
8．2喂人電氣自停已逐步被光電自停替代，光電從二路自停向多路自停發(fā)展。采用光電與八路檢測(cè)雙保險(xiǎn)，能保證斷條、缺條立即停車。
8．3繞皮輥、涌頭、壓輥繞花、滿桶等均設(shè)計(jì)有自停裝置，罩殼設(shè)有安全連鎖機(jī)構(gòu)，同時(shí)用相應(yīng)的有色燈顯示，方便操作處置。
FA311F 型高速并條機(jī)綜合國(guó)內(nèi)外同類型的優(yōu)點(diǎn)，主電機(jī)采用變頻調(diào)速器，該機(jī)采用先進(jìn)的觸摸式人機(jī)界面，動(dòng)作控制和數(shù)據(jù)計(jì)算采用PLC控制，變頻器頻率給定也通過(guò)通訊方式,進(jìn)行工藝參數(shù)設(shè)置和編程.主牽伸形式采用四上四下附導(dǎo)向皮輥牽伸形式，上清潔可先用浮動(dòng)金屬棒裝置，工作穩(wěn)定可靠，適紡纖維品種廣泛，輸出速度可達(dá) 600-800M/min 。
三．電氣部分
主電機(jī)采用變頻調(diào)速，起動(dòng)平穩(wěn)。可編程控器（ PLC ）與人機(jī)界面聯(lián)為一體，完成該機(jī)的邏輯控制與故障診斷功能。抗干擾能力強(qiáng),運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，通過(guò)觸摸式人機(jī)界面，可方便設(shè)定各種工藝參數(shù)。
工藝計(jì)算:
1、產(chǎn)量計(jì)算
壓輥輸出速度(米/分)
V=∏×d×n×D0/(1000×d0)
其中:n-主電機(jī)轉(zhuǎn)速
d壓輥直徑
D0:電機(jī)皮帶輪直徑
d0:壓輥傳動(dòng)軸皮帶輪直徑
理論產(chǎn)量:
Q0=2*60V*Q/5000=0.024VQ(公斤/臺(tái)時(shí))
QL0=2*60V/1000=0.012V(千米/臺(tái)時(shí))
張力牽引:
給棉羅拉~導(dǎo)條羅拉張力=51*70*27/50*28*I
I---給棉張力壓
后羅拉~給棉羅拉間張力牽引=77*35/54*51
壓輥~前羅拉張力牽引=27*51/39*35
圈條盤~壓輥張力牽引=COI DIA*24*15*D*39/51*55*22*39*57-1/COIL NO
其中:
D---圈條張力牙
COIDIA圈繞直徑
COIL NO---圈繞數(shù)
系統(tǒng)框圖:
典型的臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品套餐，具體配置為：
PLC：DVP24ES00R2
HMI：DOPA57GSTD
AMD：VFD055M43A
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：
程序設(shè)計(jì)：
1、PLC程序設(shè)計(jì)：
可編程控制器選用臺(tái)達(dá)DVP24ES00R2，該機(jī)種為臺(tái)達(dá)標(biāo)準(zhǔn)功能主機(jī)，具有以下特點(diǎn)： 2個(gè)通訊口，內(nèi)建高速輸入/輸出，30KHz高速計(jì)數(shù)器、20KHz脈波輸出，豐富的指令，功能強(qiáng)大，超穩(wěn)定的電氣特性，最佳性價(jià)比。
程序動(dòng)作流程：
電氣原理圖:
PLC的I/O表：
中途故障情況:
采用臺(tái)達(dá)DOPA57GSTD
·ARM9 CPU，202.8Hz
·320 * 240 畫素
·圖形 & 文字顯示
·4 個(gè)功能鍵
·3M Flash Memory存放應(yīng)用、宏、配方及系統(tǒng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)占用1M、配方最大容量64K
·256K bytes SRAM存放歷史數(shù)據(jù)240K、警報(bào)數(shù)據(jù)8K
·2 個(gè)串行通訊端口
·USB 1.1 高速下載規(guī)劃程序
·支援SMC卡
·輸入電壓直流24V
·觸控屏幕符合IP65規(guī)格
·人機(jī)與PLC通訊采用rs232 com1,modbus ASCII/9600/7/1/even mode
人機(jī)觸模屏上顯示出條長(zhǎng)度，出條速度，班產(chǎn)，單桶長(zhǎng)度等， 設(shè)定速度和時(shí)間，可以設(shè)定4個(gè)班次，進(jìn)行產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)，監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，實(shí)時(shí)報(bào)警；
具體規(guī)劃如下：
1、主畫面：
單桶定長(zhǎng):顯示當(dāng)前滿桶設(shè)定長(zhǎng)度。
剩余長(zhǎng)度:顯示當(dāng)前單桶運(yùn)行剩余長(zhǎng)度（單通倒計(jì)數(shù)）。
運(yùn)行長(zhǎng)度:顯示當(dāng)前單桶運(yùn)行實(shí)際長(zhǎng)度（單筒正計(jì)數(shù)）。
右邊班產(chǎn):顯示當(dāng)前班實(shí)時(shí)累計(jì)產(chǎn)量。總產(chǎn)顯示四班當(dāng)前實(shí)時(shí)累計(jì)產(chǎn)量之和。
主畫面下方有一橫行觸摸按鍵任務(wù)欄，從左到右分別是監(jiān)控，設(shè)定，班次，警報(bào)，I/O，維護(hù)共六個(gè)觸摸子菜單，分別按下該觸摸鍵進(jìn)入各自功能。右邊還有強(qiáng)制換桶鍵。
右上方顯示日期和時(shí)間。
2、監(jiān)控畫面
按一下監(jiān)控鍵進(jìn)入下面監(jiān)控屏畫面，按回主畫面鍵返回主屏。此畫面直觀模擬顯示并條機(jī)整體運(yùn)行狀態(tài)。故障點(diǎn)的燈白表示正常，灰色表示故障該點(diǎn)處理。
斷條指示燈亮表示喂入斷條故障。
纏綿后有四個(gè)指示燈分別對(duì)應(yīng)搖架自停微動(dòng)開(kāi)關(guān)S4-S7，當(dāng)哪一個(gè)搖架自停臂因纏繞上下羅拉而抬起時(shí)，對(duì)應(yīng)指示燈亮。便于故障處理。
擁花指示燈常亮表示機(jī)前擁花或堵斜管。
滿桶指示燈常亮表示正常滿桶停車。閃亮表示超定長(zhǎng)引起停機(jī)。
門開(kāi)關(guān)三個(gè)指示燈分別表示左門，中門，右門，如果哪個(gè)門打開(kāi)，對(duì)應(yīng)指示燈變亮表示故障。
熱保護(hù)指示燈亮表示變頻器故障或風(fēng)機(jī)熱保護(hù)，不亮表示正常。
主電機(jī)和風(fēng)機(jī)指示燈亮分別表示主電機(jī)和風(fēng)機(jī)正在運(yùn)行。不亮表示沒(méi)有運(yùn)行。
此屏塔燈指示燈狀態(tài)表示和車頭塔燈指示燈狀態(tài)一致，表示相同狀態(tài)。功能如下：
1、紅燈 常亮：表示纏繞上下羅拉；
閃亮：表示機(jī)前擁花或堵集棉器和斜管；
2、綠燈 常亮：表示機(jī)后斷條；
閃亮：表示無(wú)備用空桶（自動(dòng)換桶用）；
3、黃燈 常亮：表示正常滿桶停機(jī)；
閃亮：表示超定長(zhǎng)引起停機(jī)；
4、白燈 常亮：表示正常處于待機(jī)狀態(tài)；
閃亮: 表示安全門未關(guān)閉好；
5、紅燈和綠燈同時(shí)閃亮：表示該機(jī)風(fēng)機(jī)熱保護(hù)動(dòng)作或變頻器故障，請(qǐng)找電工查明原因，若屬變頻器故障請(qǐng)斷電停三分鐘后再送電，故障可能復(fù)位。若不能復(fù)位，請(qǐng)找專家排除。
班產(chǎn)畫面。
結(jié)束語(yǔ)：
該系統(tǒng)以前使用單板機(jī)控制，數(shù)碼顯示，系統(tǒng)操作界面麻煩，電路不穩(wěn)定經(jīng)常更換電路板。現(xiàn)在應(yīng)用臺(tái)達(dá)的人機(jī)界面、ES系列可編程控制器、變頻器、編碼器在并條機(jī)控制均有高性能的表現(xiàn)，也體現(xiàn)了在OEM上臺(tái)達(dá)的優(yōu)勢(shì)，貯存和顯示內(nèi)容廣泛，自調(diào)勻整，張力控制，輕松實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。
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