梳理机控制系统的研究

山东日发纺织机械有限公司 彭国印 石怀海/文

梳理机控制系统的研究

山东日发纺织机械有限公司 彭国印 石怀海/文

梳理机是非织造干法成网的主要设备。梳理机使用PLC采用PID控制和工控机+组态的电气控制，对梳理机整个系统进行完整的实时监测与控制，同时保证无纺生产线的工作连续和稳定性。本设计以西门子S7-1200系列为准，配合传感速度金属检测系统、自动调节匀整控制、堵花飞花吸附检测和变频调节等电气监测控制技术，完成对设备的精确控制，提高出网的速度与质量。

梳理机 电气控制 PLC

1 引 言

高速梳理机是整个非织造生产线的重要设备，它将经过开清工序的纤维加工成薄的棉网，而棉网的均匀度会影响到成网的质量。在梳理机进行梳理加工的过程中，将缠绕、卷曲的多纤维梳理成单纤维网，目的使纤维能够伸平。梳理机的控制难点为系统多轴同步控制，同时还需要联合后工序的铺网机速度进行工作，下面就梳理机的电气控制方面进行介绍。

2 系统工艺简介

2.1 自调匀整系统

纤维进入梳理机之前，首先进行自调匀整处理，保证进入梳理机的纤维能够厚度均匀，自调匀整主要由电气控制来调节，首先将设备调整到零位，使称重时具有标准的参考，保证装置能够自动调节原料流量，CPU实时监测皮带称重，根据重量输出模拟量对皮带喂入速度进行相应的调整。

2.2 各工作辊同步调节

梳理机的难点在于合理的调节工作辊和锡林之间的相对速度，主要通过伺服与同步带来调节速比，避免因为作用力较大，对纤维造成损害。在现场正常工作中，首先通过PROFINET通讯对梳理机的传感信号进行检测，然后再对梳理运行的工艺参数进行设置，根据工艺要求改变设备的速度比，驱动电机均采用西门子FK系列，减速机采用国外进口的弗兰德KA系列，减小电机的冲击电流，消除电网波动及机械冲击，可确保电气配合过程中能够更好的衔接，提高设备的生产效率及可靠稳定性。

主机显示界面，可监控梳理各辊之间和前后机台间的牵伸倍数，运行状态下的电机负载及频率，显示运转的各辊实时速度，运行故障异常报警等，为梳理机的高速运转和成网质量提供有力保证。

2.3 顺序启动停车功能

高速梳理机的设计结构如下图1所示，驱动电机为14台，上位机通过IO量控制，按照以下顺序依次启动电机驱动，吸边风机、主锡林、胸锡林、压棉辊、上下输出辊、剥毛罗拉、上下压棉罗拉、上下杂乱辊、上下道夫、工作罗拉、喂入辊。停车的时候按照反顺序进行自停车。

顺序启动，所有启动电机需按照设定的斜率同时提升速度，而且要同时达到最高速度，接收同一指令控制，以保证成网不会出现挤棉和断网，顺序停车也是如此。

在满足顺序启动和停车的同时，还可以根据客户要求，对各个辊单独进行手动控制，在断网或清理维护时，为调试人员提供方便。

2.4 伺服控制介绍

近年来，随着科学技术的发展，对于速度及角度的要求精度越来越高，伺服电机驱动的应用也是越来越广泛，其控制的精确与功能的多样性及产品的可靠性日益完善，正逐步取代使用普通电机的控制方式。因为主锡林的管型比较大，正常的启动和停止都需要大概50s左右的时间，为保证其他工作辊能够完成和主锡林的动作配合，本系统采用西门子FK系列伺服控制系统低频特性，保证启停时纤网的质量。

伺服驱动器选用西门子S120系列，S120伺服驱动与1FK7伺服电机之间的通讯采用Driver-Cliq协议，Driver-Cliq协议是用于S120系列驱动器内部组件之间通讯专用的协议，应用该协议，可以确保不同类型的S120能够自由组合，它还使用了POE技术，提供直流供电技术，确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作，最大限度地降低成本。下图2为伺服控制图。

3 控制系统设计

PLC系统在工业领域中能够广泛应用，主要因为其故障点少，抗外界干扰能力强，而且功能强大。本梳理机电控系统使用PLC加伺服控制，PLC采用西门子S7-1200系列，通讯协议采用PROFINET通讯技术，PROFINET是一种高速低成本的现场总线通讯，借用以太网，可以同时传输TCP或IT数据，对梳理机工艺中的参数进行实时检测，并自动下发控制信号进行调节，实现现场的自动化控制系统。

主锡林控制方式属于变频控制，变频器选用西门子G120C变频器，PLC与变频器之间的通讯为PROFINET协议，控制系统采用动力箱与信号采集分开设计；信号采集AE箱体就地安装，避免模拟量信号因为长距离输送受到干扰；动力箱体根据现场整体机柜安放进行排布，预留独立的整体供电快速接头。梳理电气控制总线图如图3所示。

系统具有点动运行、自动运行两种模式；系统本地具有急停控制及故障复位控制功能。各电机及各执行机构及传感器件状态均有检测及实时状态显示等功能。系统主锡林有独立的测速装置，确保系统在主锡林工作在正常转速区间内才可以开机运行。

4 软件设计

软件系统采用STEP7 V10.5+SP2编程软件，WINCC V7.0+SP3组态软件，S7-SCL V5.3+SP6高级语言编程软件，将不同的控制功能用不同的子程序功能块来实现，由主程序OBI进行调用。下图4为梳理上位机控制检测界面。

5 结 语

本控制系统采用西门子S7-1200，配合PROFINET通讯协议，加上整套的伺服控制系统，实现对梳理设备高效精确的控制，满足对梳理机实时控制的要求，大大提高了生产自动化控制能力。