大卷裝液壓傳動染色機的PLC控制

摘要：利用觸摸屏、PLC等自動控制系統技術平臺，根據生產工藝操作流程，開發出新一代自控系統，對進口電氣控制設備進行改造，滿足現代工業生產的需要。 　
　　一、概述：
　　NOEGR1400/2型大卷裝液壓傳動染色機由葡萄牙諾菲爾公司所制造，單臺價值一百多萬元；適用于小批量、多品種平幅織物在常溫常壓下平幅退煮漂、浸染、漂洗、放樣、剝色等生產工藝。是規模以上紡織印染企業不可或缺的技術裝備.國內多家印染企業擁有該機型;此機的核心技術是在較大容布量（800---6000米）的情況下保證卷繞輥在運轉過程中保持線速度、布面張力的恒定。電氣自動控制電腦部分原采用意大利Termoelectronica公司產的Z8單片機專用控制器(目前制造廠家已不再生產)；集控制、顯示、參數設置于一身；國內不易采購。 　　
　　二、改造理由：
　　隨著使用年限的增加，印染車間里潮濕的生產環境,使得主控制電腦出現接插件老化、接觸不良和線路板被腐蝕嚴重及參數易丟失、死機的現象。易造成控制動作失常，信號失真,影響到速度、張力控制器件的正常工作（或造成損壞）；另一方面,原設計中同步閉環速度反饋傳感器的機械連接部件(機械密封)，由于與染液接觸，軸心度易磨損，存在極易損壞(甚至造成傳感器的損壞)的缺陷,進而影響到線速度、張力的穩定性；造成色布前后色差等。以及要求輸入參數多,操作步驟繁瑣.設備維修量較大,電腦備件國內無處購買，影響生產進度。較難滿足現代工業生產的需要。
　　針對上述種種不利因素，我們提出了相應的改造方案，使用比較先進的技術平臺-----通用型可編程序邏輯控制器（PLC）系列及人機界面（觸摸屏）產品替換原有的Z8單片機專用控制電腦。　　
　三、系統構成：
　　此設備液壓傳動部分(液壓部件為德國產”博世”牌) 設計較為先進,在國內大卷裝染色機同類產品中處領先地位且基本完好，因此改進原則是不需對液壓傳動主控回路做出改進,只對原電氣電腦自動控制部分進行改造。繼續使用原機原有的電器配件，重新設計制圖,按卷染工藝特點編制相應的應用程序。選用通用PLC、觸摸屏系列系統地完成此設備人機對話和自動控制的替換。
中操作，系統通過操作員指令輸出控制信號，并根據閉環采集的數據，計算出速度、張力所需值，控制液壓閥的流量，帶動液壓馬達的轉動，實現在恒張力下A、B卷繞輥的線速度恒定。完成織物在浸染缸內多道轉移浸染的染色等工藝。
　　在核心應用程序的設計中，以卷繞輥線速度為“主”控制變量,以張力為“從”控制變量，兩者交替控制，在每種控制中又采用在線規則自調整的PID控制功能。從而從根本上解決了整個系統的“恒線速度”、“恒張力”的問題，在極大程度上提高了系統運行的可靠性、穩定性。并省去同步閉環速度反饋傳感器,閉環反饋作用由應用程序根據采集的數據計算來實現。
　　四、主要技術特點：
　　所需應用程序根據工藝操作要求經在線調試修改完善，已使得機器的線速度、張力恒定性好，使得機器自動化程度提高，性能穩定可靠，功能增強，操作簡便直觀，降低了勞動強度，大大提高了生產效率。
　　 1、適用于液壓、交流變頻、直流電機三種傳動方式的應用。
　　2、減少操作步驟,無需輸入參數,能使操作人員較快熟悉并熟練操作機器。
　　3、可實時按工藝要求改進或增加實用功能，備件易購。
　　4、卷繞輥卷徑動態變動,而卷繞主輔輥線速度,布面張力恒定。
　　5、系統集成度高，電氣結構簡單直觀易查。降低了故障發生率。 　　
　　五、主要功能：
　　1、全中文觸摸人機界面，且操作簡便，視窗友好直觀。
　　2、機器手動、自動狀態選擇。
　　3、單鍵控制換向選擇。
　　4、A、B輥卷繞量通過卷繞輥上的傳感器實時采集, 實時顯示。
　　5、手動/自動換向功能。
　　6、速度設置范圍0---150米。
　　7、“擺”功能---作用于A、B輥織物轉移末尾階段，使用于工藝準備階段。
　　8、織物總轉移道數實時記錄顯示功能。
　　9、染槽間接、直接雙恒溫控制系統。
　　10、快、慢速進料選擇。
　　11、加料量多少選擇。
　　12、染槽內液位指示。
　　13、A、B輥卷繞量清零功能。
　　14、卷繞輥上的初始引布用量為5米。
　　15、采樣功能，根據A、B輥采樣點的設置，自動停車采樣。
　　16、“道數記置”功能---作用于每道工藝A、B輥織物轉移所需道數設置值結束時，自動進入“擺”狀態。
　　17、每道運轉時間實時顯示,方便染色時間的確定。
　　18、給定速度、實際速度無需切換實時顯示。
　　19、實時日期時鐘顯示功能。
　　20、功能控制鈕統一集中于觸摸屏之上，方便操作。 　　
　　六、方案應用經濟評價：
　　安徽華皖碳纖維(集團)有限公司1996年購置該機型4臺.在染色生產中經常發生電腦故障,對染色工藝的順利完成影響很大.經統計，年維修費和產品降等損失費用在5萬元左右.2003年改造后電腦故障率為零。產量質量效益提高顯著,改造效果得到好評。
　　實踐證明，觸摸屏、PLC控制系統經過兩年來的使用，軟硬件工作穩定,整機運行穩定可靠，實施的改造方案非常成功；生產質量穩定，產量增加，勞動強度和生產成本明顯降低,經濟效益顯著；觸摸屏、PLC控制系統性能優良等特點使它在工業電氣自動化方面有著廣闊的應用天地。 　
　　七、技術推廣：
　　 自從工業發達國家相繼研制出PLC后;以及微機技術的普遍應用,使PLC的功能不斷增強,應用日益廣泛。是現代控制技術的一次飛躍，具有性能穩定、通用性好、體積小、功能強、使用方便、易改變控制過程及節能等特點；并在與信息技術的結合上，在系統監控和管理上，越來越被應用到現代工業自動控制系統中，是當今生產企業自控技術升級與更新的一個必然的發展方向。