基于PLC的SGA726型剑杆织机控制系统

1  引言      剑杆织机是最早发明和推广应用于生产实践的一种无梭织机，早期的剑杆织机选色、送经、卷取、开口、绞边等机构都是机械式，淘汰型剑杆织机只有一个电动机，一个开关箱(电气控制箱)。随着电子技术、自动化技术的迅猛发展，各织机制造厂不断地采用新技术、新材料、新工艺、提高了剑杆织机机电一体化的程度。现在的剑杆织机幅宽至少是190cm的筘幅，宽至360cm或380cm筘幅，纬纱至少是4色或6色选纬，甚至是8色或16色选纬，采用计算机控制电子选色机构，这是机械式选色机构无法比拟的。当今计算机控制的剑杆织机除了主电动机以外，至少还有5-7台各种特殊功能的微电机，分别应用于送经、卷取、开口、自动找断纬、选色、织边、剪边纱等机构。这些特种电机都是由计算机控制，剑杆织机中的计算机还担负着监测、显示各种数据的功能。高档剑杆织机所采用的不是过去的单板机或8位机、16位机，而是32位计算机。计算机控制的特种变速电动机或变频调速电动机在织机中的应用，实现了织机在运行中任意变速，这是织机速度控制发展的趋势，它不仅在剑杆织机上使用，而且已在其它无梭织机上推广应用。    近年来日本津田驹公司和丰田公司、意大利的SOMET公司、比利时的PICANOL公司、瑞士的SULZER TEXTIL公司和STAUBLI公司等无梭织机，普遍采用新型高速可靠的微机群或计算机系统及人机界面，具有自诊断和数据采集管理功能，实现电子送经、电子卷取、电子选纬、电子多臂、电子提花等控制。国内的无梭织机其技术水平与国外差距较大，国产剑杆织机的产量很大，但使用的技术普遍是从国外80年代的机型改进而来，大多数采用商用微机，档次不一。    可编程控制器(PLC)以微处理器为基础，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术，面向控制过程，面向用户，适应工业环境、操作方便、可靠性高。近年来，中纺机、经纬纺机、龙力机械和杭州精加工等厂家都把PLC应用于剑杆织机的电气控制，把人机界面、操作按钮、编码器、断纱检测装置、多臂机、电磁离合器、选色器等通过PLC来控制剑杆织机的动作。PLC技术的应用对提高剑杆织机布面质量、扩大织物品种、提高织机的效率、简化操作、减低消耗、减轻劳动强度等方面起了重大作用。    本文介绍以欧姆龙CPM1A型PLC及一20EDT的扩展模块为核心，构成剑杆织机电气控制系统，完成织机角度检测、可编程控制器对选色电磁铁、主离合器、慢车及找纬离合器等控制。 2  SGA726型剑杆织机系统组成和特点        SGA726型剑杆织机电控系统充分采用当今先进的微电子技术和微机技术，采用欧姆龙可编程序控制器，解决现有的单片机系统无法解决的工艺差、稳定性差、抗干扰能力差、故障率高的缺陷，使整个电控系统的控制水平有了很大的提高，反映了当今国内纺机控制技术的发展方向，系统组成框图如图1所示。

电控系统角度传感器采用绝对值式光电编码器，准确给出织机任何定位角度，PLC为模块式,可根据需要增减输入输出模块。    经停按钮和停经片等组成经停检测装置，该按钮可在织机后部控制织机停车，拔出后用于织机调试。 (1) 开车按钮:当筘座位于起动区(310～40度)，且所有起动条件都满足时，按此开车按钮，则织机开快车; (2) 停车按钮:如果按下时间短，织机停车，并自动回转到330度，如果按下时间较长，则织机停车后不回转。回转过程中按此按钮则织机立即停止回转。若按住此按钮不放可封锁一切操作; (3) 点动按钮:按住点动按钮织机则慢车正向转动，当有些故障发生时可用点动按钮复位。 (4) 回转按钮;当筘座位于回转区(330度～260度)时，按此回转按钮，织机则慢车回转至330度，同样回转过程中按停车按钮，则织机立即停止回转; (5) 正找纬按钮:按此按钮，多臂机带动综框正向找纬; (6) 反找纬按钮:按此按钮，多臂机带动综框反向找纬; (7) 急停按钮:按住此按钮,可切断电柜电源; (8) 用一油压继电器检测织机油路系统油压情况。 2.1  主要电器          机上系统包括传感器7只、抬纬电磁铁1只、主电机、风机、慢车电机、储纬器、主离合器、制动器、慢车离合器、找纬离合器等。 2.2  控制电源        三相交流电源首先接入自动空气开关QF，其保护电流是20A，电源变压器提供二组交流21V电压，一组全波整流滤波后，产生直流24V电压，用于主离合器、慢车离合器线圈、光电编码器和报警灯电源;另一组交流21V半波整流后，用于正常低压制动;交流220V半波整流后，对储能电容器进行充电用于高压制动;电源变压器输出的交流110V经全波整流后用于找纬离合器线圈，交流110V还用于交流接触器线圈驱动;变压器输出交流15V经全桥滤波、7812稳压后，用于纬纱检测器、液晶显示器、传感器驱动。电机起动按钮和关机自锁按钮串入主交流接触器KM1线圈电路，KM1控制主电机、风机和慢车电机。慢车电机正反转KM2、KM3接触器接在主交流接触器KM1后，线圈由PLC控制。三只电机主电路各接入一只热继电器实现过载保护。织机主电路如图2示。

2.3  传感器和执行器件的配合        绝对值式光电编码器通常安装在织机主轴快车端上，以便检测出织机控制所需的任何角度。设计时把编码器改至剪刀轴上，有效减少了编码器的震动和不必要的损坏。慢车和找纬离合器上装有二只接近开关，一只为PXsm，当慢车离合器啮合时，禁止织机启动快车;另一只为PXpf，当找纬离合器脱开时使慢车离合器啮合，在找纬过程中封锁开车按钮、慢车按钮，找断纬过程完毕后使慢车离合器脱开。织机的引纬方向有一只纬纱检测器和一只抬纬电磁铁，在运动过程中以及倒车过程中抬纬，以排除不正常引纬。 3  PLC控制 3.1  断纱检测         织机的定位停车位置，由MPT001-C中文人机界面上设定，PLC根据绝对值式光电编码器的角度而实现,无须机械安装定位停车开关。    断经信号由经停片直接通过导线传给PLC，PLC根据用户设定的断经停车角度(MPT001-C中文人机界面上设定)和绝对值式光电编码器的角度信号实现定位停车。经纱品种不同时，通过调节PLC对停经片的灵敏度，可以准确实现定位停车，有效提高产品质量。    纬纱信号经过处理电路分两点(断纬、重纬)进入PLC，无须选纬传感器和定位停车开关，PLC程序将会根据用户设定的断纬、重纬停车角度和绝对值式光电编码器的角度信号实现定位停车。 3.2  编码器连接       绝对值式光电编码器轴旋转时，产生与位置一一对应的代码(二进制、BCD码等)输出。从代码大、小的变更，即可判别正反方向和位移所处的位置，而无须判向电路。它有一个绝对零位代码，当停电或关机后再开机重新测量时，仍可准确地读出停电或关机位置的代码，并准确地找到零位代码。一般情况下，绝对值式编码器的测量范围为0～360度，但特殊的型号也可实现多圈测量。本编码器的出口端引出10根线，其中2根分别接24V和公共(COM)端，其余8根不同颜色的线和PLC输入端的前8个端子即(00000～00007)相连接，利用剪刀轴带动编码器所转的角度传给PLC，再由PLC传给显示屏，这样就可以通过人机界面准确把握织机的停车角度、织机的转速、纬检开始角度、纬检结束角度、经停角度、纬停开始角度等。 3.3  可编程控制器(PLC)I/O接线         PLC的主体由CPM1A(30点输入输出)和20EDT晶体管扩展模块(20点输入输出)组成，CPM1A可编程控制器有两排进口端子和两排出口端子，分为上下两层，由一根通讯线连至显示屏，以监控织机的运行情况。图3示出PLC输入/输出接线图

PLC输入点00000～00007接编码器8根输出信号线，输入点00008与纬纱检测器输出ws相连，接收纬纱检测器的给定信号，00009点和手轮保护开关hw相连。为了及时检测接近开关和找纬接近开关的工作情况，把00010和00011点分别用来反映慢车接近开关和找纬接近开关的动作情况，所以把这两点分别接至织机的慢车接近开关(sm)和找纬接近开关(pf)。慢车和找纬接近开关动作情况通过PLC传到人机界面上，维修人员可以在织机突然停止情况下及时了解织机系何种原因停机。00100点和油压信号sp相连接，当油路出现故障时，PLC接收到sp信号，显示屏上即显示油压低的警告。00101点与经停开关(js)相连，当织机在正常开车时，一旦经停开关(js)动作，织机立即停止工作。根据操作需要，利用PLC的00102点和快车按钮相连接，00103和慢车按钮相连接，00104和点动按钮相连接，00105和回转按钮相连接。晶体管扩展模块输入点00200、00201、00202分别连接正找纬、反找纬和急停按钮。这样，横档操作面板上所有按钮都通过PLC控制织机运动。扩展模块输入点00203、00204、00205分别连至人机界面上的运行编程、上移纬和下移纬按钮，便于操作人员把所要设定的工艺参数通过人机界面输入到PLC中。扩展输入点00206与维修开关相连接，可以在维修时关闭PLC的动作，确保维修安全。扩展输入点00207～00209与班次组合按钮相连，方便统计每班组织机运行和生产情况。