西门子6ES7517-3UP00-0AB0技术参数

1 引言
　　传统的纺织工业工艺流程包括纤维、织造、后整理和服装四个部分。织造工艺包括机织、针织、编织和非织造。针织又分为经编和纬编。经编用一组或几组平行排列的纱线，于经向喂入机器的所有工作针上，同时成圈而形成针织物，这种方法称为经编，形成的针织物称为经编织物 。
　　我国的经编业经过几十年的发展，不断的结构调整，特别是近几年新兴地区经编企业起点高、产品结构合理、规模效益明显，高校和科研单位科研力量的注入，以及产学研的结合使我国的经编产业得到了迅猛发展，正逐步成为世界经编工业的中心。
　　传统的经编机多为链条式经编机，由于其为机械主轴传动结构，没有导入电气传动，造成其以下缺点：织花速度慢，效率低；链条机构复杂，每更换一种花型，需要花费较多时间，且每一花型对应一种链块，这样更换花型时间长，成本高。造成小批量定单失去生产意义；
　　由于机构的复杂性，致使复杂花型无法在链块机上进行生产。只能生产花型较简单的布料，不能满足越来越高的要求，
　　目前全伺服经编机已在纺织中渐渐得到应用。现在全伺服的经编机在产量，效率，花型多样性，产品质量上都有很好的优势，因此将成为未来提花织布的主流。
　　2 全伺服经编机系统构架
　　2.1系统架构（图1）
　　

图1 全伺服经编机电控系统架构

　　2.2系统配置
　　 系统配置参见表1。
　　

表1全伺服经编机电控系统配置

　　1 控制部份。系统采用DVP80EH00T+DVP08HN00T+ DVP08HN00T+DVP08HN00R系统集成
　　做为主控制器，进行横移信号的采集，进而再同步发送给各个分控制器（DVP32EH00T），系统分控制器共有28个DVP32EH00T，每组分控制器控制两轴梭节伺服。分控制器与伺服分别通过RS485通讯到上位计算机上，进行监控。
　　2 驱动部份。系统共有56条梭节，由台达56套ASD-A 750W的伺服进行控制，伺服
　　的动作根据织花转换程序事先转换好的存储在分控制器中花型数据进行动作。
　　3 监控部份。上位监控部份由一台研华触摸式平板电脑TPC-1260，配以监控软件来
　　完成；同时电脑上还运行织花花型转换程序进行花型数据的转换与下载。
　　3全伺服经编机机械结构及工作原理
　　全伺服经编机主要包括电子送经系统、梭节横移系统、电子提花系3个部份构成。
　　3.1电子送经系统
　　电子送经系统主要功能在于控制各种纱线的送经速度及张力的控制，不至于将纱线送断，造成断纱而无法进行织花。该系统主要由3套伺服+PLC来实现其功能。
　　3.2梭节横移系统
　　梭节横移系统是由台达PLC，ASD所构成的系统，也是本文主要介绍的部份。框架详见系统框图。
　　经编机的梭节一般有56条或40条,目前多的是56条。每条梭节由1个750W的伺
　　服来控制。由于控制轴数太多,故采用分散控制。梭节横移系统主要有两个关键点:
　　1每个梭节横移的速度及精度。经编机的主轴要求转速达到400转,主轴每转一周横移
　　要动作一下,且动作时间只有1/3转的时间内要完成,否则横移失败。
　　2花型是数据转化。由于织花的花型是由纺织CAD软件生成的。系统需要将纺织CAD生
　　成的相关花型数据转换成PLC能识别的数据,进而进行梭节横移控制。目前系统采用VB编写了一个花型转换软件来完成花型数据的自动转换及数据的下载。
　　目前系统采用台达EH系列的PLC作为控制器,利用EH PLC良好的伺服定位功能、丰富的内部数据资源、与台达伺服的无缝通讯功能。使得控制与驱动紧密结合，两者紧密结合，使系统控制的更好。
　　3.3电子提花系统
　　电子提花系统主要用来花型的提取，再配合梭节的横移以实现花型的成型。其主要由一个嵌入式系统来实现：提花数据是转换及提花的动作控制；执行动作由个电磁阀来实现。由于电磁的动作响应速度较慢，现在慢慢地被动作响应快的压电陶瓷所取代。
　　整个系统除了控制、驱动外，还有个良好人机对话。这主要由研华的触摸电脑TPC-1260来完成，电脑上运行监控软件与织花转换程序。
　　4 监控软件功能设计
　　4.1系统运行监控
　　整个系统的运行状态监控：伺服的运行状态，PLC、伺服的通讯状态，花型运行的梭节号等等运行状态。
　　4.2参数设置
　　完成系统的参数设置：机械参数、运动参数。机械参数主要是主轴参数，用来做横行追踪的；运动参数主要是给PLC定位控制用的（脉冲频率，滤波时间，加减速时间等等）
　　4.3工艺装针
　　该功能是实现梭节的初始装针。
　　4.4故障处理
　　主要用来进行伺服报警的故障处理及断纱的处理。
　　4.5盘头控制
　　主要用来监控电子送经部份的。
　　4.6用户管理
　　用来设置相关的操作权限及密码的设定。
　　4.7帮助
　　对系统的疑问可以在帮助中查找答案。
　　5 结束语
　　整套系系统统采用性价比极高的台达机电产品提供了整体解决方案。在整个项目的沟通过程中，解决综合问题比较突出的显现中达产品在系统整合上的优势。

一：系统配置

28SV11T+16SP11T+DOP10AE+3*ASD
用SV机种是因为其支持三轴同时输出高速脉冲。
二：工艺说明
I/O分布

本系统分为三种运行状态，手动/单动/自动。手动是调整调试试时候操作。工作的时候用单动和自动两种运行方式。单动和自动区别是单动开一条槽，自动是多个槽（根据开槽需要），单动和自动有独立的配方各为20组，sv机种与EH机种一样有广阔的停电保持区，所以都把配方做在plc里面。调整齿轮比使得三轴正常运动速度时让plc输出脉冲在100k以上。三轴分别负责上下z，前后x，左右y，各轴回归要求快速，到开槽起始位置要求快速同时运动。

工作流程（自动）：加工零件：钢板

设好配方----三轴回归原点----点自动----三轴到起始开槽位置-----开道槽，根据设定道槽需要刨的次数刨结束----开第二道槽-----到设定的槽数开完----x轴回原点位置，其他两轴回到起始开槽位置----第二块钢板放上去——
开槽过程中有气阀和液压阀的频繁动作，用来吹铁屑和拉动加紧钢板。开槽过程的各个状态都在触摸屏上显示。
三轴运动有严格的次序，长度，宽度和深度都有保护，否则可能使得刀头损坏，钢板损坏，伺服报警。

1 引言

　　微丝在纺织行业中有广泛的应用，微拉属于拉丝机行业，它是新兴的未来发展潜在空间极大的行业。近年来随着人们生活水平的不断提高，对于穿衣的要求也逐渐趋于理性。在体恤、衬衣、毛衣、手套、袜子等衣物中都会用到微丝，以减少电磁辐射和防止静电对人体的影响。该行业在国外已经趋于成熟，但在国内该行业还处于起步阶段，中国是纺织大国，可以预期在不远的将来随着生产关键技术的解决，该产业将会迅速发展。微拉拉出的微丝要能成为成品丝，必须经过退火这一道关键的工序，以去除不锈钢丝的张力。在为客户成功地开发出了微拉机后，紧接着又为客户成功地开发出了退火装置，生产实践表明，开发出的系统运行稳定可靠。以下对开发中的一些关键技术问题作粗略讨论。


　　2 微拉机控制相关技术

　　现在以设备的左右两边各20头的退火一边为例（另一边相同），系统框图如图1所示。系统中的硬件设备选型，如可编程控制器，步进电机、接近开关和开关电源等如表1 所示。

图1 退火设备单边配置的系统结构图

　　对微拉机控制的要求有别于退火控制系统，尽管两个系统有一定的相似之处，退火系统在控制要求方面更加强调排线的效果，因为成品丝目前主要市场是在国外，国外厂家用户对于排线的要求非常高，以保证在倒丝时不会出现叠丝和绕丝的现象，相比之下微拉机则更加注重张力的控制，因此两个控制系统在控制要求谁是有差别的。但它们有相似之处，以往的微拉退火设备在电气传动方面要求比较简单，设备的左右两边一般各10个头，共20个单元。每边只有一套电气设备（收丝、排线），其它全部是机械联动，所以导致在生产过程中，如果有一个头断丝或者出现问题，该单元不能单独停止工作，要停止工作只能20个头或10个头都全部停止，以进行故障处理，排除故障后再启动机器运行，因此影响生产效率。此外不能同时将不同规格的丝进行同时退火，很不灵活，加上机械的磨损，使得排线参差效果不齐，控制效果极差。在这种情况下，设备厂家纷纷要求电气升级，要求做到单头单控，我们用台达工控套件产品开发出了性价比极高的系统。


　　

表1 系统硬件配置表

　　从图1可见，电气设备的控制由PLC执行。控制中用到的相关术语解释如下：节距，指排线时每两根丝之间的距离,单位为丝；步距角，步进电机每接收一个脉冲所转动的角度，本系统所选KINCO的步进电机,步距角为1.8°,选择4细分。因此步进转动一圈需要800个脉冲，因为步进通过丝杆连接排线装置.丝杆的导程为4mm=400丝,所以1丝对应于两个脉冲。
控制工艺及要求可概括如下：（1）退火速度高达到15m/s以上,退火丝径:1.03-6丝；（2）退火的线速度恒定；（3）启动、停车要平稳，不能断丝；（4）排线要均匀，不能中间高两头低或中间低两头高；（5）斜排量要**,启动时排线从右极限开始向左极限运行,当运行至左极限,排线电机立即反向向右极限运行；（6）自动停车的功能,当实际收线的重量大于或等于在人机上设定的重量后,自动停车,同时保证定排线和收线电机同步减速停止，保证张力的恒定,不能断丝；（7）能实时根据材料密度,收线速度,运行时间计算出当前收线的重量,在人机上显示。


　　3 技术工艺说明

　　（1）线速度恒定

　　退火的速度要求从空芯卷径到满卷卷径的过程中，线速度保持恒定。这是为了保证退火的均匀，同时也使排线比较均匀。为了实现这样的效果，需要实时地计算卷径，其方法是通过每层进行叠加的方式进行，因此在HMI上需要让操作者输入微丝的线径、空芯卷径。当排线从一边排到另一边时，收卷的卷径增加2倍微丝的线径。所以在生产过程中，对排线电机从一端到另一端运行的次数要进行累计，然后将得到的该参数乘以2再加上空芯卷径，就能够实时地算出当前的收卷卷径。因为线速度是在HMI上设定的，在整个生产过程中始终保持恒定，因此可知，随着收卷卷径由小到大变化，收卷电机的转速是逐渐下降的。反应到变频器上就是运行频率是逐渐降低的。


　　（2）排线要求均匀

　　排线均匀是为了防止出现叠丝的现象。保证排线均匀的主要要求是排线的速度要随着收卷转速的变化而变化。同时要求跟随性能好，即排线的响应速度要快，一旦收丝电机的转速发生变化了，排线电机要立刻就能作出相应的反应。排线控制与以下因素有关:与收线电机的转速成正比；与线径成正比；与节距成正比。


　　其计算数学公式可以归纳为

　　　　　　N排线=Kd*F收线*D线径*τ节距

　　上式中：Kd，排线速度系数，在调试中根据调试效果确定；F收线，收线电机的运行频率； D线径；丝的直径,单位为丝；τ节距，线轴上丝与丝之间的距离,单位为丝。

　　Kd的调整方法是将F收线、D线径和τ节距都换算成标准单位,因为收线的频率给定是通过模拟量给定的,在做运算时,5000对应50Hz. D线径换算成长度，单位为丝；τ节距换算成标准的长度，单位为丝，通过乘以Kd(0

　　（3）排线步进高频率的计算

　　当收线速度达到大值,线径大,节距大,当线轴为空芯卷径时排线速度高，排线前进后退可通过1丝相应于2个脉冲转换，,因此可以计算出排线电机的高脉冲频率小于10K, PLC完全满足控制要求，KINCO步进电机性能为脉冲频率在2K左右时, 对速度命令的加减速处理的相当平滑, 基本上不会出现失步现象。系统启动后, 加减速是通过点动按钮进行加减速的, 加减速的过程比较慢并且比较平缓，所以通过公式算出来的N排线本身就是由小到大变化的, 随着收线电机频率的升高而逐渐增大，巧妙地避开了步进电机升降速需要平滑的问题。因此不需要在程序中对排线电机进行加减速的处理，使得程序大大简化，只要将Kd调整好，就能保证排线电机速度严格地按照收线电机的速度由小到大或由大到小的变化。


　　（4）斜排量**

　　斜排量**可以保证在放丝时不会出现叠丝和断丝的情况，具体方法是将控制排线电机的脉冲输出接到PLC的高速计数的端子上，进行高速计数，当排线运行到一端时，就可计算出需要发送的脉冲数，这样处理后,可以消除斜排量的累计误差。因为每次排线总是先到极限位置后,然后才按照高速计数的设定值再运行相应的行程，不存在累计误差，同时为了用户能对斜排量进行手动微调,在上述基础上还加上一个可调节变量，该变量可正可负，对算出来的斜排量(以脉冲为单位)加一或减一，以使斜排量更加准确。


　　4 系统运行实现

　　系统运行操作是通过人机界面实现的。通过三个画面可完成是一个单元所有的操作，如图2、图3和图4所示。整个退火设备有20个单元，每个单元在人机界面上都有相同的这三个画面。只不过各元件对应的PLC的站号不同，其它均相同。通信方式采用COM2以RS-485的方式与PLC连接，一个人机可带10台PLC，两个人机共带20台PLC。

图2 系统菜单

图3 系统操作画面

图4 系统乘数画面

　　5 结束语

　　上述微拉机控制系统和退火装置控制系统的开发均采用台达工控套件产品，生产实践表明，开发出的系统运行稳定可靠，受到用户好评，说明台达工控产品是经得起市场考验的