随着市场的需求，纺织生产工艺的改变，转杯纺纱在纺织工艺过程中的应用越来越广泛。纺织企业对转杯纺纱机可靠性，易操作性提出了更高的要求。由于PLC可编程控制器可靠性高、抗干扰能力强、使用方便等优点，被广泛的应用于对转杯纺纱机的现场控制。传统的控制方式是采用开环控制，电机的运行频率通过变频器面板手工设置，这种方式存在控制精度差，人机交互性差等一系列问题，这就需要有一套更合理的控制系统来提高机器的运行精度和改善人机交互性。我们以台达DVP系列PLC为核心改进设计了一套控制系统，实现纺纱控制性能的提高。
1．系统构成
控制系统的构成主要是DVP32ES00R主机，VFD022B43A变频器，VFD037B43A变频器，PWS1711-CTN触摸屏。在控制系统中主要任务是：1、通过调整变频器的频率来提高运行精度，改变纺纱工艺；2、通过人机界面来显示和设置参数。
2．程序的设计
程序设计方针是以控制程序作为主程序，PLC与变频器之间的通讯，换班，工艺计算，产量报表，号数报表，作为子程序。我们把通讯，换班，产量报表，号数报表等子程序做成标准程序模块，这样缩短了程序的开发周期，增强了程序可读性。主程序由速度信号的采集，给棉电机和引纱电机初始频率的计算，全机动作的控制，给棉电机和引纱电机频率的调整等程序组成。其中信号的采集使用PLC中的高速计数器，初始频率的计算是根据细纱号数和捻度，转杯电机的理论值进行计算，动作的控制主要是控制转杯电机、分梳辊电机、引纱电机和喂棉电机的起停顺序。给棉电机和引纱电机的转速采用闭环控制，积分调整的方式，用来满足纺纱工艺的要求。还值得一提的是在新装设备调试初始，需要进行电机转向的调整和机械调整，这就需要电机点动的控制方式，为实现这一功能，我采用通过旋钮选择点动方式，控制人机界面显示点动画面，从而进行点动控制。
系统采用RS-485进行网络通讯，RS-485是一般工业控制所经常采用的网络通讯方式。它具有能够实现多机通讯（RS-485驱动器多可接32个从站），通讯距离长，抗干扰能力强等特点。台达DVP32ES00R主机具有RS-485通讯口，而台达VFD变频器也都有RS-485通讯口，并且提供了专用驱动指令。我们以PLC为主机，两个变频器为从机组成RS-485控制网络。每个从站被赋与唯一的本机地址。通讯采用主机轮询，从机应答的通讯方式，主机发出的信息可以被各从机接收，从机只能发出应答信息，从机间不能通信。从机接收到数据后，判断地址是否和本机地址相同，若相同则对数据进行处理后应答，若不同则不予理睬。通过通讯主要是控制给棉电机和引纱电机的起停和工作频率的修改，工作频率初值是PLC根据设定的细纱号数和棉条号数计算得出。在机器运转中，通过速度传感器检测，PLC进行计算比较，微调工作频率，使机器运转精度提高。其中需要注意的是在使用通讯进行控制变频器的起停一定注意程序的逻辑顺序，不然将会引起动作的混乱而不能达到预期的效果。
大屏幕触摸屏的优点是信息量大，操作简便直观。在本系统中采用PWS1711工业级人机界面，根据需要设计了各种画面，用来输入工艺参数，显示实测参数。
甲、乙、丙、丁班的产量分别计入各班的产量，作为当前记录，每天的产量在24点的时候，利用循环语句自动填入历史记录（包括日期）。把同一工艺的纱线产量计入号数表，号数作为填入的条件，也就是说只有在号数改变的时候，再重新记录。这项工作省去了产量记录员每天记录的麻烦，它可以记录35天的产量，其中15天是停电保持的，只有管理员才可以清零。
2.3自动化系统结构
（1）方案的确定：此系统要求张力小响应快。根据公式F=m*a，F为张力，m为质量，a为加速度，如果要求张力小，则要求F小；当F小时，要求a就小；如果要求响应快，则要求a大；当a大时，要求F就大。终决定采用加张力摆杆，收卷工作在张力闭环状态下。测量后摆杆的幅度为1VDC-8VDC。结构图如图3所示。变频器接线如图4所示。
图3自动化工艺结构 图4 变频器接线图
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（2）速度曲线设计：为了满足加减速时间，希望高速度保持在一定范围内，终决定将速度运行曲线做适当修改，除了加速过程和减速过程，还增加一个稳速过程，速度图形如图5所示。
如果按照以上曲线运行，当长度30m，变频器工作时间为9s时，将加速时间，稳速时间以及减速时间都设定为3s，则理论上带材快速度只需要300m/min，高线速度有所降低。
2.3张力控制系统
（1）放卷：采用恒线速度运行方式，当前线速度由PLC通过通讯方式给定；放卷电机安装有编码器，卷径通过厚度积分法来实现，需要设置材料的厚度；由于此系统配置HMI，材料厚度由客户自行设定。电机运转速度由当前线速度和当前卷径来计算。
（2）收卷：摆杆信号接入到收卷变频器。为了实现恒张力控制，就必须保证收卷跟随上放卷的线速度，即保证在整个运转过程中使摆杆稳定在某个位置。这就决定了需要收卷电机速度响应在控制上能够实现摆杆的快速稳定，特别是在加速过程和减速过程。为了提高电机的速度响应，电机尾部增加编码器，让变频器工作在闭环控制模式下；为了实现摆杆的快速稳定，使用了变频器内部的卷径计算模块和摆杆PID模块，卷径计算通过厚度积分法来计算。
3 系统调试
3.1放卷变频器
由于放卷电机安装有编码器，让变频器工作在闭环模式下。PLC实现卷径计算，设置材料的实际厚度以及线速度来源以及机械齿轮比。线速度通过通讯由PLC给定。
3.2收卷变频器
由于放卷电机安装有编码器，让变频器工作在闭环模式下。PLC实现卷径计算模块并设置材料的实际厚度线速度来源以及机械齿轮比。线速度通过通讯由PLC给定。
--以及摆杆PID模块。设置目标值以及反馈来源，摆杆的反馈电压范围为1VDC-8VDC。根据运行情况设置适当的P，I，D值以及PID限制。根据调试情况，为了满足快速响应性，P值需要适当设置大点，I值设置偏小；为了防止出现过冲现象，PID限制相对设置小。
限于篇幅，台达变频器具体参数设置略。
4 结束语
经过实际测试，卷绕出来的产品质量与运行速度上满足盘带机自动化要求。实际测试，当卷曲长度15m时整个过程时间在9.5s，变频器从启动到停止的时间为5.4s，卷曲长度为30m时整个过程时间在12.9s，变频器从启动到停止的时间不能大于8.8s，均小于工艺要求，客户十分满意。
2.2收卷系统分析
收卷采用泡沫卷心，并且是通过夹板与卷心之间的摩擦力来进行收卷，要求张力比较小。当张力较大时，容易让泡沫卷心变形，甚至粉碎。按照以图2加减速时间相等收卷速度设计，则有：L=1/2*T*V，（L为长度，T为时间，V为线速度）；经计算：当长度15m，变频器工作时间为6s时，带材高速度300m/min；当长度30m，变频器工作时间为9s时，带材快速度400m/min
π*D*n=V，其中D为直径，n为转速，V为线速度；如果按照小工艺卷径D=38mm计算，当线速度为300m/min时，变频器运行的频率为84hz（2515rpm）；当线速度为400m/min时，变频器运行的频率为112hz（3352rpm）。
图3自动化工艺结构 图4 变频器接线图
1 引言
中国作为世界纺织大国，棉纱、棉布、呢绒、丝织品、化纤、服装等产量均居一位,服装出口也多年来始终保持着一位。纺织产业在中国占有举足轻重的地位。纺织织带是指以各种纱线为原料制成狭幅状织物或管状织物，其品种繁多，广泛用于服饰、工业、农业、军需、交通运输等各产业部门。欧美等发达国家的织带行业起步较早，已完全进入成熟期，由于生产成本高等因素将织带行业转到发展中国家生产。目前中国是世界上大的织带生产企业，近年由于印度、越南等地拥有的劳动成本优势正在成为中国纺织业的竞争对手，通过提高以自动化为核心的技术竞争力才能保持一的产业优势。
2盘带机自动化系统设计
2.1盘带机工艺
（1）工艺原理：纺织织带盘带机设备工艺目的是把大卷的带材卷成长度一定的小卷。系统结构以及收卷结构如图1所示
图1盘带机系统工艺与收卷结构
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图2收卷速度分析
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（2）工艺指标设计：带材上的张力要恒定，从而保证卷曲材料的内外卷曲张力恒定。每一个工序从空芯安装到机器上到满卷停车成品下线，需要卷曲长度为15m的时间不大于12s，卷曲长度为30m的时间不大于15s，包括变频器启动停止时间以及机械动作时间（从上空卷到满卷产品完成）。经过测量，机械动作时间会占用6s左右，当卷曲长度15m时变频器从启动到停止的时间不能大于6s，卷曲长度为30m时变频器从启动到停止的时间不能大于9s。由于用户要求停止后定长切割，在牵引轮上安装有编码器用来测量长度，系统要jingque停止。
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,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。
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。
Motor
RS232通讯
MODBUSRS485通讯
脉冲命令信号
pg
Motor
图2控制系统框图
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；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。
图1新型高速并条机
SMT印刷机自动化系统
在SMT工艺制造过程中，锡膏印刷工艺是非常关键的一环，它的品质将直接影响于是后段工序的品质，要保证整个SMT工艺的品质，必须保证印刷工艺品质。统计表明，PCB（印刷电路板）不能通过测试而须返工的60%原因是由于锡膏印刷质量差而造成的。锡膏印刷机在电子生产流水线上重要的一环。
2.1 自动化系统设计
电控系统基于台达PLC自动化系统集成。触摸屏人机界面在PLC驱动下实现全自动控制，具有操作简单、学习方便的特点。PCB传动与输送机构采用精密稳定的进口电机，多种运行模式选择设定简单。基于台达PLC自动化平台的SMT印刷机系统架构如图1所示。DVP-14SS11R是台达薄型輕巧的单元型PLC，提供簡易且基礎使用的順序控制功能。DOP-A57BSTD是台达5.7吋8灰阶触摸屏人机界面。VFD004M21A是台达M系列低噪音变频器，体积小价格低，适用于一般要求应用环境。
2.2自动化印刷功能
（1）设备操作界面由触摸屏提供。分为全自动、半自动、手动选择3种运行模式，且在此3种模式下各有LCD、SMT子模式选择。在SMT模式下还有单向、双向模式选择，LCD模式下有停左、停右模式选择，且各自动作都是不同的，用户可以根据自己的需要灵活选择，触摸屏典型操作显示画面案例如图2所示。
（2）上电如在SMT模式下要求判断篮架中是否离板在上限以及刮刀是否在左右极限，如不在启动位置，按启动则会出现报警，提醒用户需手动调至启动所需要的位置。而在LCD模式下则不用判断刮刀是否在左右限，如不在左右限，则只需在人机上按启动或者停左、停右选择时就会自动根据你的选择，刮刀停在你选择的极限，如图3所示。
（3）设备启动自动判断刮刀在左极限还是有极限，如在左极限则启动左极限程序，如在右极限则启动右极限的动作。
2.3 典型自动化工艺流程
（1）SMT模式下单向模式（初始停在左极限）：离板下降—下降到下限—定时—下左刮刀—定时—刮刀右行—刮刀右极限—定时—收左刮刀—定时—离板上升到上限。
（2）SMT模式下双向模式（初始停在左极限）：离板下降—下降到下限—定时—下左刮刀—定时—刮刀右行—刮刀右极限—定时—收左刮刀—定时—下右刮刀—定时—刮刀左行—刮刀左极限—定时—收右刮刀—定时—离板上升到上限。
（3）LCD模式下停左模式（初始停在左极限）：离板下降—下降到下限下左刮刀右行—到离板下限及刮刀右限—定时—刮刀左行—刮刀左限—定时—收左刮刀—定时—离板上升到上限。
在正常的生产过程中，自动运行和手动运行切换时，系统先全部停机再切换到相应的工作状态，以确保操作的安全性。在设备动作过程中要进行生产计数，产量到达以后自动停机，提醒用户更换板子。
2.4 PLCI/O接口设计
PLCI/O接口设计如表1所示。
3 设计概要
3.1 编程指导
在编写程序时要把工艺要了解得透彻，要了解到各种情况下，应该走得流程动作（根据你所需要的模式LCD、SMT单向、双向、停左、停右、全自动、半自动、手动各种动作，否则就会在编写程序时会杂乱无章，致使误动作层出不穷。记住各种警报变量，要把警报变量烂熟于心，调试时好判断故障。
3.2PLC输出触点保护
一般正常的情况下,为了保护PLC的输出触电,对于直流感性负载如:24V电磁阀,在电磁阀线圈的两端应该加反向续流二极管.因为在线圈通电失电的瞬间电流变化较大,由此产生的感应电动势在闭合回路中产生的感应电流需要通过反向续流二极管续流或者用中间继电器过渡,否则长时间运行,可能回将PLC的输出点烧毁.
3.3 重视接地设计
PLC接地点是为了在整个设备包括电气柜在可靠接地的情况下,降低各种干扰对PLC的影响.但在实际客户端,可靠接地很少引起用户的足够重视,导致整个设备接地形同虚设.在这种情况下,如果将PLC的地与设备接地端连接起来,反而有时会把设备和电柜中的电气干扰引入PLC,使PLC工作不正常,甚至会导致PLC出错即ERROR灯闪烁,PLC无法运行.解决办法:建议客户将设备可靠接地,如果现场不容易做到,可以将PLC的接地端去掉或将PLC的接地端与开关电源的24V负极连接.
4 结束语
该精密公司产品过去因为新产品开发过程中电控系统OEM售前技术支持和售后服务问题，影响到公司信誉。本案使用台达机电自动化平台全套产品为其成功地开发了印刷机、送板机、收板机。锡膏印刷机。采用台达机电产品在锡膏印刷机上的成功的应用，实现了全自动控制，较大地提高了印刷机的工作效率，方便了用户操作。