电脑祙机的PLC自动化改造

摘要：电脑祙机是机电一体化、智能化程度较高的现代针织设备，现在市场上流行的多数为全电脑织袜机，该袜机结构特殊、工艺复杂、产量低。我国是个袜子生产大国，随着纺织技术的快速发展和织袜业的崛起，对袜子的需求量和款式要求也越来越高。因此，加强电气自动化在电脑祙机中的应用已至关重要。

关键词： 祙机;电气自动化;精准控制

中图分类号：TM76;G712   文献标识码：A   文章编号：1672-9129（2020）12-0051-01

1 引言

据腾讯新闻网报到，2019年浙江诸暨的大唐镇生产各类袜子300亿双，产量占了全球的三分之一，是名符其实的“世界袜都”。袜机是一种圆筒形针织设备，在针筒回转编织袜子过程中，通过诸多部件的动作变换实现袜子成型和不同款式。目前，袜机基本上采用单片机控制，机械结构十分复杂，生产效率较低、故障率高、操作不方便。针对这一情况，对原有袜机进行PLC自动化改造，采用触摸屏进行人界互动，采用伺服和步进控制针筒和提针，可以减化机构，大大提高生产效率、降低故障率，同时还可以通过上位机进行定制化生产。

2 设备主要技术指标

（1）电源：AC380V3P，50HZ。

（2）设备环境工作温度-15℃～55℃。

（3）环境所处的湿度小于90%（无结露）。

（4）环境所处的振动小于0.5G，10-60HZ（非连续运行）。

（5）设备控制柜长83cm，宽70 cm，高175 cm。

（6）空压机气压给定为0.6MPa.

（7）通讯方式RS232，RS485。

3 机电传动介绍

袜机的主轴转动即针筒转动，在针筒回转过程中，袜子各部段的织物组织、编织纱线、袜品密度以及提花花纹等，都跟这个针筒的旋转速度和精确定位有密切关系，也就是说针筒的运转情况直接决定了袜子的质量。针筒结构主要可分为以下几部：传动部分、控制部分、编织部分、给纱牵拉部分、花色机构部分、密度调节部分等，是机电一体化集成程度极高的设备。

为保证袜子编织的高精度制造工艺要求，本次设备改造中，采用高性能EPS系列伺服电机来控制袜机针筒的旋转，以达到快速高质量的生产要求。伺服电机通过同步带带动1：3的齿轮，一方面实现减速，另一方面提搞转矩，从而带动袜机针筒做圆周旋转运动，速度要求最高达到333rpm，定位精度达到0.1mm。根据袜子款式的不同，可在触摸屏上对伺服电机的转速进行设定（0～335 rpm），同时可显示当前的旋转速度。

伺服电机由PLC输出高速脉冲进行控制，可实现快速反应、高速旋转、精确定位，完全能满足袜机针筒的要求。

针筒在回转的过程，其上面的提针来实现正真意义上的编织：穿、勾、提、拉等动作。而这个提针的控制，又需要与选针器进行配合，织袜机中采用3个选针器，控制袜针的动作。选针器上共有16把刀片，每把选针刀受到正负脉冲的控制，脉冲由PLC的高速输出端口输出，可摆动至进、出两种位置。当选针刀片摆至进的位置时，进入工作，可将插在槽中的针向上推，供编织袜子，反之就退出编织状态，从而实现编织不同的花纹。为了进一步确保袜子的编织质量及开展私人定制加工，此处采用步进电机来带动选针器及提针的工作，在主轴转动的过程中根据动作要求，可在触摸屏上设置任意更改选针刀片的动作，从而实现多种款式的选择。

步进电机由PLC输出脉冲进行控制，可以实现单步控制和高精度的定位，从而带动选针器及提针高精度的工作。

4 电气控制系统组成

袜机电气控制以FX3U系统PLC④核心，完成整台机器的信息检测、数据处理、执行控制、与上位机通讯等，使设备精准高效多样的工作。PLC通过485与上位机实现控制⑤，可以实现个性化袜子的定制，也可以实现无人工厂和数据上云等功能。触摸屏作为人机界面，实现最基本的人机信息交换、数据监控、动态指示和故障报警，特别是在款式选择方面，大大提高了产品的多元化。步进电机控制袜子橡筋部分的张力和袜子的密度，提高了袜子舒适度。伺服电机则带动整个针筒转动，定位更精准，同时具有的快速刹车功能，使织袜机的运行更为安全。另外采用光电开关、磁性开关等多种传感器用来检查针筒、刀片的位置，实现精确检查，并对整个控制过程的动作流程实现转换。以PLC为核心的控制系统，使整个织袜过程控制更方便、编织更精确、款式更多样、生产效率更高。

5 故障诊断与检修

由于袜机是一种高产量的设备，每小时可生产袜子16双。而每只袜子的生产，提针动作超过1万次。如此高速动作的设备，总是会出现这个那个的故障，为了方便设备的日常维修与保养，在电气控制系统中增设了典型故障检测与报警。当设备发生故障时，通过触摸屏提示当前故障的现象、故障的位置和排除方法。这对于“日进斗金”的袜子行业来讲，快速排除设备故障十分重要。

6 结语

袜机经过PLC自动化改造后，袜子质量得到改善、生产效率大幅提高、故障率大幅降低，并且具有良好的人机交互界面，操作十分方便。另一方面，在工业4.0的背景下，为电氣自动化技术的发展提供了强有力的助益⑥，也为袜机的进一步发展提供了良好的平台。改

造后的袜机在大塘得到了广泛应用，较好地促进了当地经济的发展。

参考文献：

[1]汤雪峰，机电一体化系统安装与调试[m]，外语教学与研究出版社，2017.8（121）

[2]郭艳萍，变频与伺服应用技术[M]，中国工信出版社，2016.7（204）

[3]阮友德，电气控制与PLC，人民邮电出版社[M]，2016.12（112）

[4]刘少杰，田宜.现场总线在电气自动化设备管控中的应用[J].科技视界，2017（03）：296.

[5]王永亮.新时期电气自动化及电气自动化发展趋势探讨[J].科技资讯，2017（28）：15～16.

[6]王永亮.新时期电气自动化及电气自动化发展趋势探讨[J].科技资讯，2017（28）：15～16.

作者简介：王柏华，男，1978.1，浙江宁波，本科学历，浙江工商职业技术学院，研究方向：电气自动化技术应用。