一、引言
近十多年来，我国纺织机械行业的自动化水平有了明显的提高，在新型纺织机械上普遍采用了自动化技术。这项技术的内容包含了先进的信息处理和控制技术，即以计算机为核心，有PLC、工控机、单片机、人机界面、现场总线等组成的控制系统。先进的驱动技术，有变频调速、交流伺服、步进电机等，检测传感技术和执行机构等。棉纺织设备较有代表性的机电一体化产品，例如新型的粗纱机，应用了自动化技术后机构简化，性能改善，质量提高，操作方便，提升了设备的档次和水平。采用触摸屏人机界面，操作简单方便。变频调速降低了设备的噪音和功率，减少了机械损耗，并且随着业内人士对纺织工艺的更深入了解，粗纱机的功能更加的完善，使国产粗纱机比进口粗纱机更加适合在国内应用。
二、台达自动化产品的介绍
随着自动化产品的发展，台达已由单一的变频器生产研发厂家发展到现在能为客户提供PLC、温控器、计数器、人机界面、变频驱动器、伺服驱动器、数控系统等多元化产品，在冶金、纺织、医药等几十个行业都有更广泛的应用。尤其在纺织行业占据了很大的市场份额。河北太行纺机公司是生产纺织机械的企业，有多种机型采用了台达成套解决方案——精梳机FA298A、并条机FA361A、粗纱机FA421A/THFA4421、细纱机FA561A等关键纺织设备，既为生产品质提供了技术保证，也提升了企业的产品价值与综合竞争力。
三、系统开发的简介
3.1硬件构成
（1）控制的核心部件是PLC，在整个控制系统起着举足轻重的作用，选型的时候要考虑其存储容量和处理速度。根据控制要求需要的输入24点、输出24点，并且需要两个通讯端口，其一RS485通讯端口来控制时时给定频率，来达到电机的时时速度控制，还要根据纺纱工艺要求写入变频器的参数；其二连接上位机触摸屏（HMI），来实现人机对话。依据上述要求选型为主模块DVP32E（数量1个）、扩展模块DVP08（数量2个）。
（2）整合计算整机的实际功率为8-9kw（每台设备安装时的机械间隙不一样，导致设备的实际功率也有所不同），选用10kw的电机，驱动变频器选型为VFD150B43A，遵循适当放大的原则。这样可以有效的一致新设备在初运行时由于机械没有磨合好产生的误报警。
（3）人机界面的选择很重要，它是人机交流的主要途径，每天设备和人接触多的就是人机界面，它不仅要求外型美观，还要耐用，在纺纱厂环境这样比较恶劣的条件下24小时能够保障无故障长时间运行。台达DOP57STD界面为蓝白双色，色调柔和，，是个很不错的选择。
（4）控制框图
图1 控制结构图
3.2功能介绍
在80年代我国悬锭粗纱机已经广泛的应用了变频调速技术，但当时由于PLC在纺织领域没有很广泛的应有，在粗纱机功能上也没有深入的开发。随着工控产品本身功能的增强和对纺织工艺更深入的了解，粗纱机的功能有了新的开发。
（1）通讯参数写入
现代变频器被更广泛的推广，但由于有些纺纱厂的技术力量薄弱，对变频器的参数设定有一定的难度，纺织工艺的变动，往往需要设备生产厂家的技术工程师来更改，这样既耽误生产，又增加了售后服务成本。基于这点考虑开发的变频器参数通讯写入，只需在人机界面修改参数，点击写入即可。既方便有降低了操作难得。
（2）定位停车
在粗纱机生头、断纱接头时，都需要把锭翼停到一个固定的角度，这样挡车工才易于操作，在早期的粗纱机是没有定位停车功能，需要挡车工手动扳动锭翼，这种错误操作往往对纱线的质量产生破坏，容易产生细节。定位停车功能就能解决这个问题，当粗纱断纱报警停车停车时，锭翼停在一个易于接头的角度，不用再手动扳动锭翼，降低了劳动轻度，提高了纺纱质量。
（3）无极调速
由于锭翼通道对速度的变化产生的摩擦力是不一样，速度的大幅跳跃会对纱线的张力长生很大的影响，本功能是根据纺织工艺的要求，在小纱低速时逐渐的调高输出频率，中纱恒速，大纱逐渐的降低速度，每次根据换向次数跳动很小的频率，是变化频率不造成对纱线张力的负面影响。
四、软件开发
（1）人机程序的开发
人机界面开发要遵循简单明了，易于操作的原则，实现数据的监控，主要包括监视画面、CCD张力控制画面、运行控制画面、参数设置画面、班产数据画面、输入输出点监视画面、帮助换面。主要画面参见图2、图3、图4。
1.1监视画面（见图2）
根据纺纱工艺要求，有些数据要随时能查看，例如一落纱长、纺纱定长、纺纱速度、罗拉转速、锭翼转速等，把这些数据放在同一画面方便查看。
图2 监视画面
1.2运行控制画面（见图3）
粗纱机所有的控制操作都能在此画面上实现，包含起动、点动、停止和落纱三自动的实现。
图3 运行控制画面
1.3变频器参数写入画面（见图4）
设置好的变频器参数 后此按钮就会显示 ，等待大约10秒后，参数设置完毕，按钮状态恢复。
图4 变频器参数写入画面
（2）PLC程序的开发
按照工艺要求和功能的构思，规划好每个输入输出点的含义后就是程序的编制，考虑到程序的容量和开发程序的简洁易读性，该程序大量应用了子程序，程序分块结构，方便程序的修改和查找。P0：变频器参数写入,在执行变频器参数写入时调用该子程序；P1：即时给定频率，变频器输出频率根据粗纱换向次数来给定，按照升速曲线来变换速度：
P2：落纱三自动。程序收到满纱信号后，调用落纱三自动子程序。给松皮带信号→ 松紧皮带电机正向起动 → 松皮带到位接近开关亮 → 松皮带电机停止运转 → 步进电机反转起动复位皮带 → 皮带复位行程开关打开 →步进电机停止运转 → 下龙筋升降电机正向起动 → 下龙筋超将到位 → 下龙筋升降电机停止。
P4：密码验证程序。需要密码进入工艺参数设置画面，设置参数时条用密码验证子程序，密码验证通过才能进入。
五、结束语
随着工控产品的高效、成熟以及技术价值日益的提高，纺织机械自动化程度也越来越高，但设计的出发点还要以用户简单、好用为根本，厂商应在不增加系统硬件的基础上尽量开发即结合工艺又实用的功能，使我国的纺织机械向更高水平发展
1引言
剪折机是服装、鞋类等行业的商标加工类设备。剪折机用于带状商标剪切和折烫成型加工，通过切刀对商标进行冷切或者热切，经过模具对剪切完成的商标进行各种形状的折烫，可以实现对商标的切片、两边折、对折、中间折等，实现带状商标加工。自动剪折机外观如图1所示。模具和各种剪折方式如图2所示。
传统的剪折机是以仪表显示为主，采用单板机等嵌入式专用系统实现控制，商标长度通过机械调节。为了市场需求和自身发展要求，应用PLC和变频器以及触摸屏等通用电气自动化平台技术开发全自动化剪折机，是剪折机设备厂家的迫切需求。
图1 自动剪折机外观图
图2 模具和各种剪折方式
2系统设计
2.1系统分析
原剪折机是由电机带动凸轮机构使送料机构送料、模具来回运动和切刀上下运动，一个行程完成送料、剪切和折烫等动作，电机速度、手自动启停控制、状态检测和故障判断则由单片机控制板控制，每次加工不同长度的商标之前，需要手动调整转盘，从而设置出所需长短尺寸，用户反应该电气配置存在配件采购麻烦，控制板电气保护差、维护困难的缺点，希望能通过电气改造提高机器的性能和使用便利性。
2.2台达自动化平台设计
根据机器的特点和用户需求，项目设计基于台达自动化体系平台。选用台达的SC系列PLC来替代控制板做为控制用，M变频器进行电机控制，3.8吋触摸屏取代面板按钮；计数器，定长送料部分则由步进电机控制。
（1）PLC部分：选用台达12SC11T主机，如图3所示。
图3 SC主机外观图
该主机是台达S系列中偏向运动控制的一款，非常适合需要高速控制定位的场合，比如伺服位置控制，数控加工等，本机配置点数比较精简，可以通过其强大的扩展功能轻易实现多点数，本项目中加16SP（DI8点，DO8点）做为I/0扩展用。
（2）变频器部分：选用台达M系列015M21A型变频器，如图4所示。
图4 台达M系列变频器
特点：
·输出频率0.1~400Hz
·可设定V/F以及矢量控制
·载波频率可达15kHz
·支持MODBUS通讯
·内含PID反馈功能
·零速力矩保持功能
M系列台达变频器家族中的迷你高功能型，应用广泛，本项目中主要利用其变频和通讯功能，通过MODBUS通讯可以很方便地实现上位机对变频器进行参数设定和读取，从而实现对机器速度的准确实时监控。
（3）人机界面：选用台达3.8吋AS3.8BSTD型触摸屏，如图5所示。
图5 台达AS触摸屏
特点：
·8灰接蓝白STN，256色
·解析度：320*240像素
·支持RS485/RS232/RS422通讯
·支持USB存储、鼠标、打印
通过台达人机可以方便地控制和监视，原按钮和计数器功能都可以通过画面实现，使控制箱面板更加简洁，提高了产品的档次，适应了市场需求。
3控制系统设计
3.1主驱电机
主机要求速度达到0~150切/分，送料长度控制在0.2mm精度，工作长度范围在40mm-240mm。电机减速比设计为1：10，若要求达到200切/分，则当电机转速：n=150*10=1500转/分，要求输出频率为：f=n·p/60=1500·2/60=50Hz，速度要求满足。
3.2送料步进电机
送料长度由步进电机控制，要求控制精度为0.2mm，送料辊周长115mm，减速比1:2，设置步进驱动器细分数使每转一圈对应脉冲数为600，送料辊每转1圈电机需转2圈，则每个脉冲对应送料长度为：L=115/2*600=0.096mm<0.2mm，满足控制要求。
3.2PLC高速脉冲输出接口
送料长度范围40mm~240mm，则要求每次发送脉冲数为416~2500。大速度150切/分，每完成一次动作的短时间为0.4秒，每次送料占用时间是总行程的1/2，则送料短时间为0.2秒，由于加减速时间和找标的时间大致为0.1秒，要求脉冲发送频率高：2500/0.1=25000脉冲/秒，SC高可以输出频率达到200kHz，SC系列PLC高速脉冲输出接口完全满足要求。
3.4定标实现
带状商标上有位置色标，色标间隔反应了商标的长度。定标送料就是通过光学传感器检测色标位置，每次检测到色标就停止送料，等待切刀完成剪切动作。由于步进电机的特点，当起始发送脉冲频率过高则容易出现失步堵转，需降低起始频率，通过一个加速和减速过程，即以较低的速度起动，而后逐渐加速到某一速度运行，再逐渐减速直至停止。进行合理、平滑的加减速控制是保证步进驱动系统可靠、高效、jingque运行的关键。
定标采用两步走的方式，先按设定长度高速走一段定长，通过D1340设置加减速时间，离色标还有1~2mm的距离时开始低速找标，色标检测到则产生一个中断信号进PLC，在中断程序中对M1334进行置位，使DDRVI的Y10立刻停止脉冲输出，电机马上停止。
3.5PLC接口设计（表1）
表1 I/O接口定义
注：晶体管输出信号经过继电器转接后控制外部电路。
4结束语
经过全新电气改造的自动剪折机，无论从产品外观还是性能上都有了提高，经过上带连续生产，证实了产品性能上完全达到了用户的要求，由于采用了人机界面使得在操作便利上有了非常大的提高，产品的控制点数不多，却涵盖了台达从PLC、变频器到人机界面几大产品的应用，是台达自动化产品和机械的又一次成功结合