西门子6ES331-1KF02-0AB0

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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，最后选用中国台湾产型号为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。

    （14）联合站集中监测、显示系统:

    2.4技术方案与解决途径

    （1）将光纤传感技术引入联合站

    将光纤传感技术引入联合站，就是运用光纤传感技术具有:实现非电检测，真正本质安全、防爆;实现非接触式检测，无污染、高绝缘性、抗电磁干扰能力强、检测精度高等特点，解决储罐液位检测和报警，解决储罐负压检测和报警，解决流量检测和信号远传，解决三相分离器油、水液位检测与信号远传。

    （2）研制和开发相应的光纤传感器

    由于光纤传感产品进入油田联合站很晚，目前还谈不上规模化应用，因此现在成熟光纤传感器无法全面满足联合站检测的需要。要完成项目研究的技术内容，实现项目的总目标，就必须结合联合站工艺过程检测具体工况，研制和开发相应的光纤传感器。

    （3）开发光纤浮球液位变送器

    开发用于油、气、水三相分离器油、水液位检测的光纤浮球液位变送器，用以替代现在用的气动仪表，解决传统气动信号在传输过程中堵、漏、冻现象，提高控制的性、和控制的可靠性。

    （4）开发光纤流量计量仪

    应用容积式流量原理采用光纤转换和传送方式实现流量检测与远传，解决传统电动仪表因传送距离长抗干扰能力低的问题，避免强干扰下，检测系统的误操作。

    （5）开发储罐光纤负压报警器

    解决储罐负压检测与报警问题，可有效预防因呼吸阀堵塞，造成负压瘪罐事故的发生。

    （6）油井掺水系统自动控制和外输平稳输油自动控制

    运用变频器与压力检测构成闭环回路，确保机泵在经济区运行，实现节能降耗，降低设备维护率，提高设备使用寿命。

    （7）生产过程控制系统和安全监控系统，实现联合站生产

    采用目前国际上非常流行的分布式控制技术和现代网络技术组成先进的生产过程控制系统和安全监控系统，实现联合站生产、安全实时监控与管理，并将联合站实时的生产和安全信息联入油田开发网和安全信息网，为油田经营管理层的决策工作提供及时、全面、准确的信息资源。

    3光纤传感与控制技术在联合站的应用

    3.1系统组成及特点

    在系统组成上，现场一次仪表采用光纤传感器、本安型压力变送器和温度传感器，控制系统运用当今较为先进的“整体解决方案”技术，为了进一步提高增加系统全面性、可靠性、稳定性和安全性，在软件设计上运用国际行的MVC技术，即将表示层、控制层、及数据层相分离，三层相辅相成，在使用上很直观地体现出了现场级、监控级、工程师及操作员级、企业管理级多级工作方式，实现真正的工厂综合自动化理想平台、真正的流程工业生产过程的先进控制，优化调度和管理模式。

一、前言

锅炉节能降耗主要的控制指标在於煤耗及用电效率，传统方法多用风门档板、阀门和机械调速来控制鼓（引）风机、给水泵、循环泵的流量及炉排的运行速度，其设计上并未考虑节能目的，同时，工艺及生产任务的不同，蒸汽需求量变化时，需改变给煤（喷降）量，以达到率燃烧，传统的控制方式采用人工操作、耗电高、控制精度低，且易因操作不当而产生环境污染（烟囱冒黑烟）。

二、锅炉供水控制系统的改造

水泵的工作原理
由水泵的工作原理可知流量Q与转速N成正比，扬程H与转速N的平方成正比，轴功率P与转速N三次方成正比，电机的转速N与电源频率F成正比，因此改变电源频率，可改变电动机即给水泵的转速，从而达到调节给水流量的目的。
原设备工况
现锅炉给水泵是连续恒速运行的，且流量的控制是通过调节管路中调节阀和支路回流实现的，采用调节阀调节时，由于阀门的开度的减小，水泵出口的压力上升，阀门两边的压差将增大，造成能量的浪费同时还易损害阀门和轴承的磨损；采用支路回流调节时，大量水的回流也同样造成能量的消耗。
给改造方案
原系统加装伟创AC32水泵、风机**变频器，并保留原系统工频设备做备份，变频器故障输出继电器常开触点连延时继电器再连原工频主回路接触器，确保变频器故障情况下锅炉给水系统正常运行，同时控制室声、光报警，提示操作人员及时排除问题；变频器设下限频率，保证锅炉给水量在安全值以上运行；
变频器工作状态
操作人员在控制室可根据汽包水位的变化实时对变频器进行频率调整，满足蒸发量和给水量的同时力求变频器运行在较佳经济状态。
现场实测：给水泵相对原调节筏控制节电率达24%，并且水泵磨损大大减少，延长设备使用寿命。

三、锅炉鼓(引)风控制系统的改造

原现场工况
锅炉的鼓（引）风机的风量随汽量变化而经常产生变化的，原现场采用阀门调节，锅炉的控制室到阀门的距离较远，操作不便还不易控制准确，风量调节过大，空气含氧量**标，浪费了热能；风量调节过小，煤渣残留碳份**标燃烧不尽又增加了煤耗；高速运行的风机产生的噪音对环境也产生较大的污染；由于长时间高速运行，风机轴承和电机温升都很高，设备的使用寿命降低。
变频器工作状况
安装伟创AC32系列变频器后，操作人员在控制室根据用汽量的变化，随时调整鼓（引）风机的转速，减少了噪音对环境的污染（电机均运行于额定转速以下，风的噪音随之下降），由于鼓引风机长期低于额定转速的状态之下运行电机及风机的轴承不易损坏，延长了使用寿命，电机的发热量也减少了，维修量下降。停机时间减少，节约了大量的维修费用。
节能效果
一般设计机、水泵设备额定的风量、通常都**过实际需要的风量、流量，且运行量、都是实时变化的，而目前，采用档板或阀门来调节风量和流量的调节方式较为普遍，虽然方法简单，但实际上是通过人为增加阻力的办法达到调节的目的，这种节流调节方法浪费大量电能，回收这部分电能损耗会收到很大的节能效果。
从流体力学原理知道，风机风量与转速及电机功率的关系，用下述关系式表示：
式中，Q－风量(流量)Ｈ－风压（扬程）P－轴功率n－转速
当风量减少风机转速下降时，其电动机输入功率迅速降低，例如风量下降到80%，转速(n)也下降到80%时其轴功率则下降到额定功率的51%；若风量下降到50%，轴功率将下降到额定功率的13%，其节电潜力非常大，因此对风量、流量调节范围较大的风机水泵，采用变频调速控制来代替风门或阀门调节，是实现节能的有效途径。
变频调速的特点是效，没有因调速带来的附加转差损耗，调速的范围大，精度高、无级调速。容易实现协调控制和闭环控制，由于可以利用原鼠笼式电动机，所以特别适合于对旧设备的技术改造，它既保持了原电动机结构简单、可靠耐用、维护方便的优点，又能达到节电的显著效果，是风机水泵节能的较理想的方法。

四、炉排电机的变频改造

原现场工况
炉排电机因为比较小，许多厂家都忽略了对其的改造。炉排电机是控制煤在炉内的停留时间，其速度的快慢和煤的燃烧率息息相关。传统的调速方式是机械换档，精度低，煤燃烧后留碳份**标严重。
现场其炉排三级调速档已锈死，只有高速档可以运行，煤渣出来呈黑灰色且脚踩有硬感，明显没有燃烧完全。
变频改造效果
采用变频调速后情况大为改观，由于可实时调整，煤块燃烧充分，热效提高，煤渣出炉后呈灰白色，同时烟囱冒黑烟的现象也基本没有，煤耗降低10%左右。

综上：使用伟创变频调速器取代风门、档板、阀门控制流量，并控制炉排后，其整体改造效果如下：
1、综合节电约35%，约9个月回收投资。
2、提高燃烧效率，节省用煤10%左右。
3、降低排烟浓度，避免冒黑烟的环境污染。
4、提高设备自动化程度，控制更精确、更方便、更及时。
5、实现电机软起动，减小冲击电流
6、降低设备运行损耗，延长设备使用寿命。