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产品描述
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片梭织机的换纬是通过控制挑纬器动作来实现的。新型片梭织机由电脑控制电磁铁，进而由电磁铁驱动挑纬器工作，可实现任意比例混纬。PU130型片梭织机通过机械带动两个祧纬器工作，只能织制1：1比例混纬产品。为适应市场对多比例混纬产品的需求，针对PU130片梭织机特点，我们经过精心设计，积极攻关，研制出适合PU130进口片梭织机特点的自动混纬系统。系统以气源为动力，由电磁阀控制气缸、再由气缸活塞带动挑纬器按工艺要求动作，而电磁阀由PLC可编程控制器按程序来控制，改变程序很容易实现多比例自动混纬。该系统简单、实用、性能稳定，投资少。
1问题提出
由瑞士生产的PU130型片梭织机，属于二十世纪八十年代的产品。该设备九十年代初引进时性能较为先进，主要生产 7*6、7*7等厚重常规品种牛仔布，产品质量稳定均能达到客户的满意，在生产中发挥着重要作用。也给企业带来了新的产品市场，创造了良好的经济效益。但是，随着社会经济的不断发展，社会需求越来越高，牛仔布品种越来越多样化。老产品已不适应人们的需求，取而代之的是不同支数、不同颜色、不同比例的多比例混纬牛仔布新产品。而且需求量越来越大，占据了市场的主流。PU130型片梭织机只能单一比例混纬，产品品种单一，严重制约了新产品开发。虽然PU130型片梭织机已经更新换代，但是，新设备的自动换纬系统复杂昂贵，再次引进更换新设备已不现实。
PU130片梭织机是二棉分公司的重点设备之一，在织造车间所占比重较大，对企业生产经营产生着举足轻重的影响，随着新型进口设备自动化程度的不断提高，该设备的不足也愈显**。另外，该设备在经过十多年使用后，元器件老化，故障率增加，再加上该型号进口设备已经更新换代，配件价格昂贵而且难以买到，致使维修难度增大、维修费用增高，常常因此而影响生产和产品质量。品种调整时改机时间长，投入资金愈来愈多。因此，在PU130片梭织机上实现多比例混纬，继续充分发挥该设备的作用就成了摆在我们面前的重大课题。
2研制方案的确定
PU130型片梭织机有两个挑纬器，每个挑纬器带动一根纬纱，由机械带动依次轮流工作，达到1 ：1混纬。若要实现n ：1混纬，则必须使其中一个挑纬器连续工作n次后，另一个再工作，从而实现多比例混纬的目的。通过调研和反复研究、论证，形成设计思路如下：
一、采用气源为动力，带动挑纬器工作。气源由电磁阀控制，而电磁阀由可编程控制器按程序来控制，从而控制挑纬器动作，实现多比例自动混纬。
二、通过一定程序完成停车、断纬、或其他原因造成的停车补纬工作。
三、可编程控制器控制的电磁阀动作要与织机的运动协调一致（同步）。
四、由于挑纬器每分钟要完成300个动作，要求选用的所有元件质量稳定且能满足高频率、长期工作的要求。
3系统组成及工作原理
3.1系统组成
空气压缩机：作为动力源输源驱动汽缸进而带动挑纬器工作，气压0.7—0.85MPa。（企业已有且正在用于生产，不需单独购置）
可编程控制器：选用日本三菱FX1n—MR24型，其具有性能稳定，动作可靠、价格低等特点。传感器选用频率在50HZ以上NPN型，其工作电压与所选用可编程控制器提供电压一致（24V）。
电磁阀：电磁阀的选用要满足动作频、响应速度快的要求，由DC12V或24V电源供电。经过多次试验，最后选用闽台产型号为T180—4E1—PSL的电磁阀。
汽 缸：气缸要求具有动作频、润滑好、耐摩擦、温升低等特点，由专业生产厂特殊加工。自行设计制造了**连杆接头、支架接头等系列部件。
挑纬器：采用原机上带的。
3.2工作原理：以气源为动力，驱动挑纬器按工艺要求工作，通过PLC控制而实现多比例自动混纬。系统工作过程：由电磁阀控制进入气缸的两个阀门，进入汽缸的空气驱动气缸活塞运动，气缸活塞通过连杆接头带动挑纬器动作，通过PLC可编程控制器按程序来控制电磁阀，进而控制挑纬器按要求动作，达到不同比例混纬的目的。
4系统调试及运行参数的确定
4.1 把可编程控制器开关打到运行状态，然后短接一下X2---- COM，启动布机，此时，应按2 ：1工艺运行。依此类推，短接一下X3---COM， 然后启动织机，应按3 ：1工艺运行。依次有：X4对应4 ：1比例混纬；X5对应5 ：1比例混纬；X6对应6 ：1比例混纬。4.2使布机运行在6 ：1状态，在运行到单纬位时停机，由值车工抽出最后一纬，然后开车，或者在运行到单纬时，挑断纬纱（不须抽纬纱），然后开车，布匹上该单元纬纱应不缺失。
4.3使布机运行在6 ：1状态，且在织多纬时停机或挑断纬纱，由值车工抽掉最后一纬，然后再开机，多纬数应该是6根。在织多纬情况下，不论何原因停车，可编程控制器输出Y0应闭合，此时，电磁阀吸合（工作状态）带动气缸工作。
4.4工艺参数设定：D128值为工艺要求值，必须在运行前由常数K设定初始值。因为K值小于20n毫秒时，织多纬时容易少纬；而K值大于1秒时，又容易造成多纬。所以，定时器T201的K值设定应大于20n毫秒的2—3倍，而小于1秒。例如：表1中是2 ：1比例混纬程序，T201设置为320毫秒（大于20*n=20*2=40毫秒，小于1秒）。
表1
LD X2 LD X0 ANI X1
MOV K2 OUT C16 D128 OUT Y10
D128 LD C16 LD Y10
LD X3 OR Y0 ANI X1
MOV K3 ANI Y1 OUT T201 K320
D128 OUT Y0 LDP T201
LD X14 LD X1 DECP C16
MOV K4 OUT C17 K1 END
D128 RST C16
LD X5 LD C17
MOV K5 OUT Y1
D128 LD Y1
LD X6 RST C17
MOV K6 LD X0
D128 OR Y10
5结语
基于PLC的PU130进口片梭织机多比例自动混纬系统功能完善，结构合理，性能可靠，使用方便，达到了设计要求。我们的体会是：
1、对设备、操作、工艺进行详细的了解和摸底，特别是对设备的控制系统存在的问题及其对生产造成的影响和混纬牛仔布生产工艺的特点等进行深入的分析和市场调研是研制成功的基础。熟悉设备的工作原理、机构和性能，在充分利用原有设备特点的基础上，控制挑纬器的动作是实现多比例混纬的关键。
2、自动混纬机构动作单一，频率较高。所以，可编程控制器、动力源、电磁阀、汽缸等器件的频率特性、运行稳定性和寿命是多比例混纬系统稳定运行的保证。试生产初期，由于气缸选型不当，缸体生热，不利长期工作，易损坏。火塞杆受力不平衡，易折断。经过多种型号气缸的比较试用，同时，研究改进与气缸相联的连杆接头的结构，使运行保持平稳，满足了工艺的要求。
3、新型织机的混纬系统由电脑控制，功能全面、性能稳定、效果好，但系统复杂价格高。根据PU130进口片梭织机的特点，采用可编程控制器控制电磁阀，电磁阀控制气缸进而驱动挑纬器工作，实现多比例自动混纬的设计思想清晰明确，系统简单、实用、针对性强，且投资少，具有良好的推广应用前景。
1 引言
在整个电力自动化市场中，大部分的关键监测、控制产品都以国产为主，而且国产设备的技术、性能、水平、均体现出明显的优势，比如：高压及**高压变电站现地控制装置、继电保护设备、线路和机组同期设备以及绝大部分中低压测控设备。而水电站测控设备长期以国外PLC为主。传统的PLC是作为通用工业控制器而设计的，没有考虑水电厂应用的特殊性，对于水电厂监控系统中要求的时钟同步、事件顺序记录功能无法实现。在使用过程中发现了另外一些问题，如：开出回路太简单，无相应安全措施，在强干扰情况下有时会产生误动；通信扩展能力差；在实现复杂控制过程时，使用梯形图等语言显得非常烦琐；控制流程调试不方便等等。伴随着电厂单机容量的日益增大，控制过程越来越复杂，对电厂计算机监控系统提出了更高的要求。主要表现在：需要功能更强、速度更快、容量更大的PLC产品，以完成大型的控制项目；实现网络化及更强的通讯能力；要求控制更加可靠，性能更加稳定；提供多样化的更方便的编程语言等。传统的PLC已无法满足日益复杂的实际应用的需求。
国电自动化研究院多年来一直致力于电力系统自动化，特别是水电站自动控制的研究与开发工作，产品已在葛洲坝、龚嘴等多家水电站获得成功应用，并在水利、风电、水处理等其它控制领域得到广泛应用。MB系列iPLC是在总结多年在自动控制方面的成功经验，深入研究了当前主流PLC产品的优点及不足之处，并积极关注PLC的较新发展趋势，应用一系列新技术开发的新一代硬件平台，是对传统PLC功能的有针对性提升。
MB系列iPLC继承了传统PLC的长处，又弥补了传统PLC的一些不足，同时采用了大量先进技术，充分体现了本院多年来在水电站监控系统的研究成果，是多年工程经验的集中体现。该产品集智能、可靠、开放、灵活于一体，适合多种复杂控制领域的应用。MB系列iPLC采用了嵌入式软件、硬件技术和现场总线技术等技术开发的。针对不同的应用开发了MB80型大型PLC、MB60型中型PLC、MB40型小型PLC及MB20型微型一体化PLC等四种不同类型的PLC，分别应用于大型水电站、中小型水电站及辅机、闸门等不同的应用场合。本文将从MB系列iPLC体系结构、系统配置、技术特点、工程应用实例等几方面介绍MB系列智能可编程控制器及水电厂的应用。
2 MB系列iPLC体系结构与系统配置
2.1 体系结构：
MB系列智能可编程控制器采用LAN/FieldBud系统体系结构（如图1所示），提供标准的以太网接口完成与上微机系统的通信，通信规约采用开放的、标准ModBus TCP规约。CPU模件和I/O模件之间采用现场总线作为内部总线及扩展总线，现场总线特有的高可靠性和对现场环境的适应能力，使得MB系列PLC系统配置的灵活性和可靠性也大大提高。图1以双CPU双以太网热备冗余、单CPU双以太网和单CPU双以太网三种典型的应用。为水电厂的应用提供灵活的系统配置方式，适用于更加广泛的现场应用。
2.2 系统配置：
MB系列iPLC提供三种系统配置，包括单CPU单以太网模式、单CPU双以太网冗余模式、双CPU冗余模式，多种灵活的系统配置模式可以更好地适用多种不同的实际应用。提供了多种类型模件包括电源模件、三种不同类型的CPU模件、串口通信模件（提供8个标准的RS232/RS485）、开关量输入模件、SOE模件、开关量输出模件、模拟量输入模件（电流型和电压型）、温度量模件等。
二、升级理由：
有刷直流电机具有调速范围广,较硬的机械特性；大负载下起动性能良好,且平滑性、经济性较好。这些性能对生产机械的拖动是十分重要的。但有刷直流电机的可靠运行，在很大程度上取决于电机的起动和换向情况。因为有刷直流电机在运行时,在电刷和换向器片间会出现电火花。如果火花**过一定程度，会使换向器和电刷很快损坏，以至电机不能继续工作。这种火花较易产生在高速起动和换向过程之中。如果不加以控制易损伤电机和造成大负载下直流电源的损坏。因此要求有刷直流电机在起动和换向时必须工作在低电压小电流下。而龙门铇正是工作在:起动－－->升速－－->高速运行－－->降速－－->断电－－->制动－－->转向－－->再起动的循环运动之中；控制节点紧凑短暂；加之以前受技术条件的制约，对这种较复杂的控制要求也只能采取继电器加行程开关的模式来完成机器的自动需求，使得继电操控步骤繁琐、联互触点繁多，老化后经常造成控制动作失常，经常发生掉轨、失速等现象；连续运行工作不能得到保证，设备维修难查量大,影响生产加工进度。较难满足现代工业生产的需要。
针对上述种种不利因素，我们提出了相应的改造方案，使用比较先进的技术平台－－－－-通用型可编程序逻辑控制器（PLC）替换原有的继电控制回路。
三、系统构成：
此设备直流电源部分为原国标版的FKZ-I型可控硅直流电源柜，励磁整流电压为150—220VDC,电枢电压为半控桥式可控硅电源，触发装置为*同步信号的阻容移相触发器，电源装置基本完好；因此，为控制升级改造成本，改进原则是不对直流电源做出改进,只对原继电控制回路进行升级改造。继续使用原机原有的接触器配件，全新设计控制系统,按机器运行特点编制相应的应用程序。转向、限位反馈信号选用无接触式接近开关，减化操作步骤，系统地完成此设备自动控制的技术升级
二、升级理由：
有刷直流电机具有调速范围广,较硬的机械特性；大负载下起动性能良好,且平滑性、经济性较好。这些性能对生产机械的拖动是十分重要的。但有刷直流电机的可靠运行，在很大程度上取决于电机的起动和换向情况。因为有刷直流电机在运行时,在电刷和换向器片间会出现电火花。如果火花**过一定程度，会使换向器和电刷很快损坏，以至电机不能继续工作。这种火花较易产生在高速起动和换向过程之中。如果不加以控制易损伤电机和造成大负载下直流电源的损坏。因此要求有刷直流电机在起动和换向时必须工作在低电压小电流下。而龙门铇正是工作在:起动－－->升速－－->高速运行－－->降速－－->断电－－->制动－－->转向－－->再起动的循环运动之中；控制节点紧凑短暂；加之以前受技术条件的制约，对这种较复杂的控制要求也只能采取继电器加行程开关的模式来完成机器的自动需求，使得继电操控步骤繁琐、联互触点繁多，老化后经常造成控制动作失常，经常发生掉轨、失速等现象；连续运行工作不能得到保证，设备维修难查量大,影响生产加工进度。较难满足现代工业生产的需要。
针对上述种种不利因素，我们提出了相应的改造方案，使用比较先进的技术平台－－－－-通用型可编程序逻辑控制器（PLC）替换原有的继电控制回路。
三、系统构成：
此设备直流电源部分为原国标版的FKZ-I型可控硅直流电源柜，励磁整流电压为150—220VDC,电枢电压为半控桥式可控硅电源，触发装置为*同步信号的阻容移相触发器，电源装置基本完好；因此，为控制升级改造成本，改进原则是不对直流电源做出改进,只对原继电控制回路进行升级改造。继续使用原机原有的接触器配件，全新设计控制系统,按机器运行特点编制相应的应用程序。转向、限位反馈信号选用无接触式接近开关，减化操作步骤，系统地完成此设备自动控制的技术升级
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