筒子纱自动包装系统设计方案分析

杨伟

摘 要：随着我国机械自动化的发展，自动化技术已经应用于各个领域。自动化的使用使得我国工业生产得到迅速发展，自动化系统应用于筒子纱的包装系统大大提高了其工作效率，减少了员工的工作负担，本文先对筒子纱自动包装系统的设计要求进行阐述，然后再具体介绍筒子纱自动包装系统的设计方案。

关键词：筒子纱；自动包装系统；设计方案

筒子纱自动包装系统的应用大大提高了筒子纱的生产效率并提高了筒子纱生产的质量，从而加快了我国纺纱业的发展。筒子纱自动包装系统由很多部分构成，本文主要对筒子纱自动包装系统中的自动输送系统、自动取纱装置、自动控制单元三部分进行详细的介绍。

1 筒子纱自动包装系统设计的要求

筒子纱的包装过程由九个环节组成，分别是筒子纱的上纱、筒子纱的状态检测、翻转、筒子纱封塑、成品装袋、封口与称重，最后是成品的贴标与喷码和成品的存贮，在筒子纱包装系统的开始和结尾阶段其自动包装系统需要与其他生产过程的生产衔接，以形成完整的流水线作业。因此筒子纱的自动包装系统的设计需要满足以下几个要求。第一，包装结束后的筒子纱成品即成袋的筒子纱需要将筒子纱直立放入袋内。第二相互反置相邻的筒子纱的沙堆，并且要将筒子纱按照一定的顺序紧密的排列在一起，以尽量减少筒子纱占用的空间，从而保证利用最少的包装材料放置更多的筒子纱，同时使筒子纱包装的更加牢固。第三，筒子纱的排纱需要按照一定的顺序，为了保障自动排纱的排纱顺序是否正确需要在筒子纱的自动包装系统上设置状态监测装置，以随时监测筒子纱的状态。第四，为了保障筒子纱自动包装系统的效率，设计的筒子纱自动包装系统不仅要满足筒子纱的包装质量要求，其还要求其每分钟包装的筒子纱个数不低于15个。

2 筒子纱自动包装系统设计方案介绍

下文选取了筒子纱自动包装系统中的自动传输装置、自动取纱装置、筒子纱自动控制单元三部分内容进行了设计方案的介绍。

2.1 筒子纱制动输送装置

筒子纱自动给包装系统需要与从筒子纱的自动络筒至筒子纱的自动包装设计一套相互连接的自动系统，该套自动系统的设计首先是筒子纱的传输系统。筒子纱的自动传输装置首先要设计输送链，在输送链上需要在两根滚轮上安装一个载纱器，两根相邻滚轮的间距一般为1500mm，载纱器的安装益采用间距为600mm的计数钢板对其进行安装。安装的载纱器的长度以250mm为最佳，其开口部件的截面通常为C状，且其开口一般向下。此外载纱器的安装时还需要安装原点钢板，原点钢板安装在其中任意一个载纱器上，以使其随着载纱器移动。计数钢板的主要作用是计量载纱器的数量，原点钢板的主要作用是标记输送链的原点。计数钢板和原点钢板是整个筒子纱输送链的编码部件中的重要被检测部件，因此需要安装开关在输送来的机架上，且筒子纱中的每个取纱单元都需要安装，接近开关以电感式接近开关为宜，将其作为筒子纱的传输计量与传输原点检测的组成部件。当筒子纱制动传输装置正常运转后，当检测到原点钢板到达预定位置时表示传输链的原点到达了预定位置，此时计量用的计数载纱器从零开始进行筒子纱的计数，且每检测到一次计数钢板到达预定位置，计数载纱器计量的数值就要增加一个，通过该自动系统实现了准确编码载纱器，并实现了对载纱器传输的筒子纱的信息的记录。

2.2 筒子纱自动取纱装置

筒子纱的自动取纱装置由垂直握持板、气缸两部分。垂直握持板连接在两块垂直连接板上，其连接用一对铰链将两部分连接起来。垂直握持板要沿着光轴移动，其移动主要是通过气缸拖动的，垂直握持板在气缸的拖动下沿光轴移动实现了筒子纱的自动取纱过程。筒子纱一般都呈锥形，其两端的直径大小不一，因此两一对垂直握持板会以固定的铰链为中心转动，垂直握持板的转动方向需要有专门的装置监测并将其转动的方向信息传送给相关装置，这一步骤的完成是依靠两个传感器实现的，其安装在连接板上。取纱装置根据传感器传输的垂直握持板方向信息判断筒子纱的朝向是否正确，若不正确则需要对其朝向进行调整，调整筒子纱朝向时先提起垂直握持板，垂直握持板的提升可以利用电动伸缩缸来实现，然后再在转角气缸的带动下将转角气缸杆旋转一百八十度，旋转后利用电动伸缩缸重新放下垂直握持板，从而实现筒子纱朝向的转动。在利用电动伸缩缸提升或放置垂直握持板时电动伸缩缸可能会沿轴心转动，因此必须安装相关设施防止其转动，而自动取纱装置中的导向杆的作用就是防止其转动专门设计的。筒子纱的朝向调整装置的安装是必须的，其主要作用是使筒子纱在传送带上保持大小头一致，因此其一般都安装于筒子纱末端传送带的上方，但平行筒子纱的自动生产装置则不需要安装该装置，因为其生产的筒子纱是平行的，不需要调整筒子纱的大小头朝向。

2.3控制单元的研究设计

2.3.1 筒子纱自动包装系统控制单元设计的要求

筒子纱的自动控制单元在筒子纱的自动包装系统中占据着十分重要的地位，其不仅要实现筒子纱的自动包装控制，还要实现筒子纱包装系统之间的协调工作，因此筒子纱控制单元需要具备较高的技术支持以使其具备完善的功能和较高的工作效率。筒子纱的自动包装系统中的控制单元的设计要求其要能够长时间稳定工作，因此需要尽量降低控制单元发生故障的机率以保证其稳定运行，此外还要提高控制单元工作的时间以使其能够长时间作业，此外控制单元还要能够对系统迅速做出反应，从而提高其工作的效率。为了保证筒子纱自动控制系统工作的质量在其设计阶段需要对控制单元的整个实现过程及检修维护进行科学合理的设计与安排，此外还要不断对其进行升级与改进，从而使其具备更加完善的功能。

2.3.2 筒子纱自动包装系统控制单元的设计方案

根据对筒子纱自动包装系统控制单元设计要求及其功能需求的研究显示PLC是最适宜作为控制单元设计核心的。以PLC作为核心设计的控制单元的主要内容包括确定选择控制单元所需的执行器、控制单元原理图的设计与绘制、对控制单元的人机界面进行设计、输送速度调节的设计、将数据发送至喷码机、部件动作执行设计与其他设计内容。控制单元执行器的选择主要包括电磁阀与电机及传感器的选择，传感器的选择需要先对控制单元的设计依据进行研究并确定，然后在根据设计要求的需要和系统的功能要求选择适宜的光电开关、旋转编码器在内的所有所需传感器与执行器。控制单元原理图的设计与绘制需要相确定控制信号的类型，掌握信号的点数，然后再确立基于PLC系统的各模块的型号，并进行I/O点的分配，最后再进行控制单元原理图的绘制。人机界面的设计需要先选用适于PLC程序的计算机编程语言，再根据认知心理学知识设计人机界面。输送线的速度调节要利用变频器，结合触摸屏与Profibus网络共同构成重终端通信，最后整个包装参数的设置实现及控制包装系统都是通过触摸屏来实现的，而包装系统传输速度的调节则是通过变频器实现的。喷码通信是通过RS232接口进行的，其主要是进行CPU模块的喷码通信。执行部件的动作控制先要读取传感器的信号，而传感器信号读取的工作主要是依靠高速的计数模块与I/O模块共同完成的。此外控制单元还需具备打印数据报表的功能，该功能的实现主要是先以西门子系列的PLC为核心对控制单元的编制技术文件进行设计，通信依靠上位机与以太网交换机实现，在上位机中配置打印机以实现控制单元打印数据报表的功能。

2.3.3 控制单元的硬件设计

控制单元功能要求的硬件有电源模块、DI模块、DO模块、CP340通讯模块、FM350高速计数模块。其中CPU、DI模块、DO模块、接近开关、广电传感器等设备的电源均由电源模块提供电源。而光电传感器与接近开关传输的控制单元检测得到的数字信息的接收则由DI模块执行。DO模块主要负责中间继电器的控制，以实现电磁阀与交流接触器的动作控制。RS—232接口置于CP340通讯模块之上，因此CP340通讯模块需要进行喷码机与CPU之间的通信工作。脉冲信号由旋转编码器输出，脉冲信号需要计数以进行分析控制，而FM350高速计数模块的主要功能就是计数脉冲信号。

3 结语

我国纺纱也发展较为成熟，筒子纱作为纱线的主要出售方式，筒子纱的质量直接影响着纺纱业的发展。因此我们要积极研究筒子纱自动包装系统的设计方案以帮助筒子纱更好的生产。

参考文献：

[1] 郑军，马崇启，吕汉明.分布式筒子纱自动收集与输送系统开发[J].棉纺织技术.2015（03）：10-14.