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基于台达机电一体化技术的高速并条机
本文介绍新型高速並條機的工艺自动化设计原理。项目由DELTA人机界面、ES系列可编程序控制器、A系列伺服系统和E系列变频器构成的一套经济成熟的控制系统。项目已经纺机厂并条机成功应用。
关键字： 并条机 系统集成 HMI PLC 变频器
1 引言
棉紡工程中的并条过程是现代纺纱技术提升纺纱质量的关键工艺。并条工艺输入的原料是来自前端梳棉工艺段的具有纱条初级形态的“生条”，并条工艺成品是经过并和、牵引、混合、成条四项工艺处理过的“熟条”。“熟条”通常经过盘条后由送交后端粗纱机。机电一体化并条机的关鍵技术是解决并条速度与并条质量的矛盾，又好又快的加工“生条”。
本项目研发的自动化高速並條机主要应用于76mm以下精梳、普梳棉、化纤和混纺工艺的併合牽伸，以提高棉條長片段均勻度及纤维的伸直平行，使不同品質的纤維在棉條中的混合更均勻。一般用于精梳机后一道工序，具有較好的熟條質量，尤其是表现在降低重量不勻率，改善条干CV（混合均匀度）值等方面均有明显效果，其質量指標達到或者优于相關国标要求，对后续粗纱机、细纱机与自动络筒机的成纱品质带来很大帮助。
2 工艺原理
并条工艺简要概括为并和、牵引、混合、成条4项功能。由于梳棉机生产的生条不匀率很大,纤维排列紊乱,直接纺成细纱质量很差,通过上述步骤有效改善条干均匀度即纤维状态。
并合。将6-8根棉条并合喂入并條机制成一根棉条
牵伸。将棉条拉长拉细到原来程度同时改变纤维状态,可以有效地控制熟条定量
混合。用反复混合的方法进一步实现单纤维的混合,保证棉条的成分均匀,稳定成纱质量
成条。将制成棉条利用圈条盘有规则地放在棉条桶内,便于搬运,供下道工序使用
3 项目设计
3.1 设计概述
目前国产新型高速並條機設計速度一般在600-800m／min或以上，實開車速度多在360-420m／min,国产新型高速並條機目前大多为双眼出条，少数采用单眼结构但是多用于配置瑞士乌斯特自调匀整系统的机型。 新型高速并条机做了较大电气的变化，取消了原来一些机械结构，使用大量的电气控制，使机器性能大幅提高，新型高速并条机外观如图1所示。
3.2 设计项目
双眼输出；适纺纤维22－76mm；最高机械速度800m／min；采用开环控制的自调匀整系统，实现短片段的自调匀整，可改善棉条的不匀率和条干CV％值，加工出优质纱条；大量采用同步带传动，实现“无间隙”传动，噪声低，稳定牵伸，降低出条不匀；左右眼除自动换筒外其余均单独传动，可消除对牵伸传动的干扰；三上三下附导向皮辊压力棒双区曲线牵伸，上清洁采用回转绒布带或浮动金属棒、下清洁采用往复摆动式丁腈刮圈清洁装置；加压有气动加压和弹簧加压两种方式由用户选用，气体加压压力可调节；运用了可编程序控制器（PLC）、触摸屏显示、变频调速等技术，预留中央网络接口，可实现故障远程诊断；主电机变频调速，可实现平稳启动，加减速时间可调，自选最佳起动状态；液晶触摸屏显示实现人机对话，有中英文两种方式任选；加压摇架起落由气缸完成，按钮操作，圈条、前区、后区和导条四大张力牵伸均可实现多级调节，且无键连接，提高了适纺性能；吸风、上、下各由单独气管与吸棉箱联接，棉箱内自动拨落棉，保持吸风均匀，不会因落棉积聚过厚而影响吸风效果；具备自动剥棉、自动释压、自动换筒、自动润滑等功能 ，免去工艺变换轮，维护操作简单方便；自动换筒设有积极式断条机构，功能可靠；关键零件加工工艺先进，采用高精度是高质量熟条的保证；产品外型新颖美观。
4基于台达机电一体化技术的高速并条机
新型高速并条机采用全系列台达机电一体化技术实现单一自动化平台工艺控制过程。控制系统框图如图2所示。项目由DVP60ES00R2型PLC负责控制全机的运行,同时配备DOPA57GSTD或者DOPAS57BSTD型号触摸屏,PLC与触摸屏之间采用RS232方式通讯,运用中文与图形符号显示产量.条速.转速.定长.班次等参数,并对出现的故障进行实时显示,使控制更加人性化,即利于全机的操作,也方便了管理，而PLC与伺服驱动器以及E系列变频器之间通过MODBUSRS485方式实现数据交换和通讯控制。
图2 控制系统框图
本机主传动即一罗拉采用台达VFD055E43A型变频器驱动变频电机,通过台达ES3-06CG6941型光学编码器将转速信号送到后级台达ASDA1521MA型伺服驱动装置,由伺服电机驱动二三罗拉运行,其中伺服接受编码器脉冲信号由PLC依据标准定量与检测定量的差值运算结果后通过MODBUS总线方式发出指令改变伺服电子齿轮比,从而达到动态改变牵伸比的目的,直到检测定量符合国标工艺要求。
项目实现以前的机型基于单板机控制，数码管显示，系统操作界面麻烦，电控系统的稳定性导致经常更换电路板。现在把臺達的人機界面,ES系列可編程控制器,變頻器与伺服驱动器,編碼器等应用在並條機控制上大幅度提高了机器的可靠性, 因为不再需要先前的轻重牙齿轮机械装置，只需动态改变伺服电子齿轮比即可实现总牵伸倍数的改变，从而使得机器系统简洁可靠，操作维护简便,在变更生条种类时牵伸倍数由机器自适应调整,体現了在OEM设备上台达产品整合的优勢, 貯存和顯示內容廣泛，自調勻整，張力控制，轻松实现班产/总产量自动统计，数据掉电保存等系統功能。
5 结束语
该纺机厂该机型自从2007年5月份在江苏江阴宇华化纤有限公司试用成功以来，由于产品良好的性价比在国内诸如福建金源纺织/四川天娇纺织/荆门纺织等多家纺织企业进行大量的推广应用，截至如今已有120多台套机器投入商用，产品受到纱厂欢迎，市场反映良好，为纺机厂带来了显著的经济效益。
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