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产品描述
西门子中国代理商通讯电缆供应商
1. 引言
清梳联是纺纱工艺的道工序，完成棉包的开松、除杂、混合、输送和梳理等任务，制成合格的棉条(称作“生条”)供精梳和并条工序。清梳联的除杂效率可达99%，是纺出品良的棉纱、化纤纱或混纺纱的基础。
清梳联系统由一组开清棉机联合机(抓棉机、混棉机、除杂机等)和6～12台梳棉机组合而成，以抓棉喂入为尾端、棉条输出为始端对原棉进行循序加工。在加工过程中，实现各机组之间的联锁控制，保证后方机台对前方机台喂棉不脱节、不跑空，提高单机的运转效率，制出合格的棉条；其次各机组需要配备用于操作和运行状态显示的人机界面，以实现防范、故障报警和处理等联锁控制，保证生产的正确性和性。因此，从系统控制角度看，需要将整个清梳联系统当作一个整体，即采用一个PLC对整个系统进行控制，而各单元机可通过现场总线以远程I/O的方式进行控制。
1 概述
开棉设备是集机、电、气等于一体的纺织机械设备。作为各种工艺流程的前纺设备，在提高纺织产品档次与质量中起着重要作用。我公司(原郑州纺织机械厂清梳联工程公司)在消化、吸收世界纺织技术的基础上，自行研制开发了FAl02、FAl03、FAl04、FAl06、FAl08系列等多种型号规格的开棉设备。近年来，经不懈地改进、完善和提高开棉设备的设计和制造水平，缩短了我国开棉设备与水平的差距。根据国外纺机的发展动态和国内外用户的要求，现研制开发了FAll3型单轴流开棉机。
该机具有高产量、高除杂效率、高自动化等特点，在生产使用中体现了其设计合理，工艺性能好，机电一体化水平高。
2 主要结构特点及技术规格参数
2．1结构特点
导流板采用在其上面焊接与开棉辊筒线成64*夹角的若干导流片，以便配合在上面装有螺旋状排列的角钉的开棉辊筒，从而使原料沿导流板围绕开棉辊筒外表面螺旋前进。开棉辊筒为直径750mm的V形角钉辊筒，分16排呈螺旋状排列，每排9枚，原料在螺旋前进过程中，受密集角钉的打击，开松效果好，除杂；开棉辊筒的简体采用整张钢板卷制而成，表面光滑，圆整度好。
开棉辊筒传动轴与另一端非传动轴为两根立的空心短轴，且均采取涨套连接，相对于采用传统的一根通轴，既重量轻、运转平稳、振动小，又节约了材料，降低了成本。开棉辊筒转速和尘格角度可以在线自动调节，并可同时设定不同的工艺参数，还可适应抓棉机对不同的原料进行分组抓取，同时供应两条清花线，工艺参数自动转换。尘棒分左右两组，可通过两只步进减速电机带动连杆机构对两组尘棒进行同步调节。排杂装在落杂收集箱里，落杂收集箱下面装有滚轮，可由机器内拉出，以便察看落杂情况，也可通过其上装有的两个视窗察看落杂情况。
开棉辊筒侧面装有除尘装置，有利于排除微尘和短绒。全机控制系统采用PLC控制，操作显示屏可显示、设置不同的工艺参数，实现了监控及信息处理，自动化程度高，操作方便，性能。在整机设计过程中，体现了“”的指导思想。整机设有多处保险装置，为确保劳动者的人身提供了重要。整机设计合理，结构紧凑，外形美观，在开清棉或清梳联流程中与其他设备浑然一体。
2．2技术规格参数
机幅1600mm；产量1200kg／h；开棉辊筒型式V形角钉；直径750nun；转速480～960r／min(变频调节)；尘格装置尘棒型式三角尘棒；尘棒数量72根(分左右两组，每组36根)；调节方式步进电机在线自动调节；排杂装置排杂型式6叶翼片式；排杂直径350mm；排杂转速16r／rain；进棉管直径300mm；风量2160—2880m3／h；静压+50～+150pa；出棉管直径300mm；风量2160～3600m3／h；静压-50～-200pa；排尘管直径220mm；风量1440～1800m3／h；静压-400～-700pa；排杂(吸落棉)管直径160mm；风量1800m3／h；静压-700pa；电机功率主电机11kW；排杂电机0．37kW；尘格电机96W；控制系统PLC控制。
3 主要机构性能分析
3．1开棉辊筒部分
开棉辊筒为本机的重要组成部分，由简体、角钉、法兰、空心轴等组成。
装在筒体上的角钉呈螺旋状排列，由进棉口喂人的原料沿切线方向进入，在后方风机的作用下，围绕外表面螺旋前进，其优点是延长了原料在本机中停留的时间，增加了原料受打击的次数，从而开松效果好，除杂，成为本机的显著特点之一。本机的另一个显著特点是开棉强度即开棉辊筒的转速具有在线调节功能。
为方便工艺参数的，开棉强度分为l～10档，通过PLC的程序自动转换成开棉的转速(480～960r／min，每档转速差约48)，控制开棉变频器的工作，以实现转速的在线调节功能。相对于改变转速须停车换皮带轮来说，其优越性不言
自明。
3．2尘格装置部分尘格装置亦为本机的主要组成部分，由尘棒、调节板、连杆机构及步进电机等组成。尘棒分左右两组，其安装初始角度为10’，大角度40‘。
本机通过两只步进减速电机带动连杆机构对两组尘棒进行同步调节，尘棒安装角度可根据原料情况和工艺要求在控制面板7档设定，每档之间安装角度相差5同样，尘棒安装角度的改变为在线调节。
3．3排杂装置部分
排杂装置为本机不可缺少的组成部分，主要由落杂收集箱和排杂组成。落杂收集箱为梯型箱体，下部装有排杂，为6叶翼片式，由齿轮减速电机通过滚子链传动，其排杂状态通过在线调节，既可设定为连续排杂，亦可设定为间隔排杂(排杂时间和排杂间隔时间根据工艺要求可任意设定)。
落杂收集箱一侧与排杂(吸落棉)管道相连，落棉杂质可通过此管道被吸到滤尘系统。底面装有滚轮，可由机器内拉出，以便察看落棉情况。
3．4气动控制系统
当前方机台风机未开时，开棉辊筒不能启动，这样可有效防止堵车，避免机器损坏，维护正常生产．
3．5电气控制系统全机控制采用西门子S7-200系列PLC实现自动控制。通过CPU226可编程控制器与TD200显示面板进行逻辑控制、计算和操作。
由TD200显示面板可直接输入转速、尘格角度、排杂时间、排杂间隔，在调试阶段可用手动操作来实现各部分的动作，并可直观地显示机器运行状态、故障部位、原因，同时发出警报。高质量的PLC与I／O的直观性不仅提高了整机的性、稳定性，也使得所有操作简便、快捷。
4生产使用情况
本机于2001年9月安装在无锡纺织机械试验进行生产运转实验。专项试验数据表明：在工艺选择优化的条件下，低含杂(1％～1．2％)原棉或较高含杂(3．5％)原棉经过本机处理后，实际除杂效率可达35％一37．5％，棉结增长率可控制在3．5％，短绒增长率变化较小，有时还可达到负增长。
用该机所在的成卷系统生产的C14．6tex棉纱，成纱条干CV％值达到了97公报的25％水平，km细节、km粗节达到了97公报的25％---50％水平，km棉结达到了97公报的5％～25％水平。
由此可以看出，本机是一种除杂，棉结增长少，适应原棉含杂范围较广的预开棉机。本机自投入批量生产以来，在短短的一年时间里，用户使用效果良好，已巴基斯坦等东南亚国家，为企业创造了良好的经济效益。
5结束语
FAll3型单轴流开棉机的研制成功，在开清棉或清梳联流程中为国内纺织厂设备改造和技术进步提供了一种新机型。
为保持和扩大我国纺织机械在市场上的地位，随着生产使用范围的不断扩大，我们仍将根据国外纺机的发展动态和国内外用户的要求，不断地进行改进提高。我们深信FAll3型单轴流开棉机无论在国内还是都会有广阔的市场前景。
1 引言
近年来，我国新建或改造的大中型水泥生产线基本采用计算机控制系统，控制方式已由过去的仪表、继电器或计算机单机小系统转向了整个生产线的计算机集中操作与分散控制，但目前国内随主机配套的润滑油站电控产品，大多还停留在过去传统的控制方式上，与当前的生产管理方式和控制水平不相适应。由于传统方式控制柜均采用继电器硬连线实现电控与联锁保护，存在着诸如性低、联锁保护功能少及故障率高等许多问题；与计算机全线监控系统的信号联锁很少甚至没有，影响了现场巡检、中控集中操作管理；且在实际使用过程中，由于现场情况的变化，使得传统方式下的控制柜安装与调试存在较大难度。针对这种情况，我们采用可编程控制器(PLC)对润滑油站进行控制，设计开发了CPO-OSC(Cement Process Optinum Control-Oil Station Control)系列润滑油站控制系统，并在山东鲁碧及福建南平等水泥厂的生产线上使用，了较为满意的应用效果。
本文以山东鲁碧建材有限公司日产1000t水泥熟料生产线上的大型设备润滑油站电气控制为例，介绍PLC在这些油站控制中的使用情况。
2 润滑油站系统的控制方案
鲁碧建材有限公司水泥生产线生产规模为日产熟料1000t，全线计算机监控采用美国Honeywell公司的Micro TDC 3000集散控制系统(DCS)实现，分为生料、烧成和煤磨三个现场控制站，中控室集中操作管理。该生产线有五个大型设备润滑油站：生料磨头轴承、生料磨尾轴承、生料磨主减速机、生料磨主电机和高温风机润滑油站。
2.1 生料磨润滑油站
生料磨采用Φ3.5m×10m中卸烘干磨系统，由唐山水泥机器厂制造，生产能力为75t/h，为保护磨机主轴承，在前后轴承各设置了一个润滑油站，用强制循环给油方式进行润滑。每个供油站备有1台高压泵和2台低压泵，两个润滑油站由一套CPO-OSC系统控制。
2.2 主减速机及主电机润滑油站
主减速机及主电机主要参数如下：
主电机：型号YR1400-8，功率1400kW
转速742r/min
电压6000V，电压频率50Hz
主减速机：型号JS110-B
输入转速742r/min，输出转速16.9r/min，输入功率1400kW，传递功率1400kW。
为了保护主减速机及主电机的运行，也设置了强制润滑油站，各备有2台低压泵，两个润滑油站由一套CPO-OSC系统控制。
2.3 高温风机润滑油站
高温风机电机容量630kW，转速1430r/min，配有：
1)YDT63/15液力偶合器，传递功率350～650kW。
2)进风口装百叶阀门，配有电动执行器。
3)高温风机轴承润滑油站，配置两台油泵进行强制润滑。
为了确保大型主机设备的运行，提高系统的性，我们采用以SIEMENS公司S7 PLC为主控器开发的CPO-OSC润滑油站控制系统，实现生料磨减速机及主电机润滑油站、磨头及磨尾轴承润滑油站及高温风机润滑油站的电气控制及联锁保护。
因生产现场条件差，电噪音干扰大，系统的输入输出模块均采用高电压等级模板，以避免干扰信号而产生误动作，造成系统损坏。
为了实现数据共享，便于中控室的监控及管理，我们将润滑油站控制系统与其他优化控制系统(生料质量控制系统、窑优化控制系统)联成了一个计算机通讯网络.
3 控制系统的组成及功能
3.1 润滑油站提供给TDC3000的信号
1)备妥信号
2)允许启动信号
3)联锁停车信号
3.2 TDC3000提供给润滑油站的信号
启/停信号
3.3 信号的处理
3.3.1 备妥信号
包括以下内容：
1)“集中/机旁”控制方式中选择开关置于“集中”位置；
2)总电源空气开关的辅助接点闭合；
3)控制电源空气开关的辅助接点闭合；
4)油泵主回路空气开关的辅助接点闭合。
3.3.2 允许启动信号
“允许启动信号”应由以下几个条件组成：
1)高压压力建立并达到整定值；
2)低压压力建立并达到整定值；
3)油温不下限；
4)油流不下限；
5)油位不下限。
3.3.3 联锁停车信号
在一般的油站控制系统中，联锁停车信号是根据运行时“压力低”建立的。由于在本控制系统中采用了功能强、灵活性大的PLC，因此，我们也将大型设备的保护功能编制到系统中。如在减速机油站系统中，我们将减速机温度的上限报警信号引入联锁停车中；在磨机主轴承及高温风机油站中，将轴承温度上限报警信号引入联锁停车中。考虑到油压波动情况以及温度出现瞬时干扰，对于跳闸信号，我们对其加以10s延时后再送出。
3.3.4 备泵控制
低压备用泵的自动投运，一般是利用压力信号来处理的，包括备泵起动压力信号及备泵停止压力信号，当油压备泵起动压力值时，启动备泵；当油压备泵停止压力值时，关闭备泵。
3.4 其他要点
润滑油站在集中方式下的启动及停车，应由中控人员决定。在正常情况下，润滑油站只能顺从地为主机服务，而不对上级控制有制约条件，如主机停车后润滑油站自动停车。
由于DCS系统的SSR输出模板普遍存在漏电流过大，致使信号关断时仍存在电压(在Micro TDC3000及N-90等系统中均存在)，因此，由TDC 3000系统发送的油站启停信号都采用中间继电器加以隔离。
3.5 通讯网络
在一般的应用情况下，可单使用CPO-OSC系列润滑油站控制系统，但CPO-OSC控制系统具备良好的开放性及网络功能，可根据用户的实际需求，联成不同形式的通讯网络。在鲁碧公司，我们建立了一条包括8个站点的MPI控制网络，将现场油站信号参数引入中控室的上位监控系统。
多点接口MPI是一个集成在SIMATIC S7-300 CPU内的通讯接口，MPI能同时连接如下站点：
1)IBM PC兼容机；
2)编程器(PG)；
3)操作员界面(HMI)；
4)S7-300、M7-300；
5)S7-400、M7-400。
连网的CPU可利用“全局数据通讯”服务，周期性地相互交换数据。它多可连接32个MPI站，其传输速度为187.5bps，且其相邻的MPI站点的距离大可为9100m，(使用10个中继器)。
在使用过程中，我们发现：通讯电缆的敷设应引起重视，若通讯电缆与高压电缆敷设在一起，会出现干扰，引起通讯错误，因此通讯电缆应单敷设，以提高系统的性。
4 上位监控系统
上位监控计算机采用PC总线工控机，配置SIMATICMPI通讯网卡，采用bbbbbbS中文操作系统，通讯波特率为1.5Mbps。通过数据通讯对各油站数据进行检测，并在上位机上实时显示当前运行状态，以便操作员对现场情况随时进行处理。
在MPI网络中，配置有两台操作员站，分别运行生料磨优化系统(CPO-QCS)及窑优化系统(CPO-KOS)。
润滑油站监控系统运行于生料磨优化操作站上，其监控画面示于图2。
5 工程师工作站
为便于今后系统维护及监控，如对现场PLC控制柜中的程序进行修改、下装等工作，我们利用鲁碧公司原有的一台联想Pentinum166MHz商用机，配置CP5411通讯卡，联入MPI网，成为一个在线工程师工作站，工程师站采用bbbbbbs95操作系统，安装STEP7软件包。
STEP7是用于S7系列PLC编程的应用软件包，包括：
1)SIMATIC管理器；
2)符号编辑器，用于定义符号名称、数据类型等；
3)硬件组态，用于为自动化系统组态和各模板参数设置；
4)通讯，用于定义MPI、PROFIBUS或工业以太网的；
5)程序编辑器。
允许使用梯形逻辑图(LAD)、语句表(STL)和功能块(FBD)任何一种来编写程序，并进行在线调试及监控。
6 结语
通过在几条水泥生产线上采用可编程控制器实现润滑油站控制的实践证明，利用可编程控制器实现大型设备润滑油站的控制已成为一种必然趋势，它与以往的继电器控制柜相比，性及扩展性有了很大的提高，了较好的应用效果。但在使用过程中也发现一些问题，例如柜体设计时没有后开门，导致在现场调试仪表时发生困难。此外，由于现场仪表的油流、油位及压差信号不准确，因此在具体实施时，未将这些信号考虑进去，避免因允许启动信号难以建立而延误投料时间。因鲁碧公司现场油站所用的电接点压力表损坏较多，我们只根据压力正常信号来启停备用泵，若压力未达到整定值，则启动备用泵；若压力达到整定值，则停止备用泵。采用这种控制方式，若在运行时，工作泵体损坏，则会出现备用泵频繁开停车的振荡现象，易损坏泵体和电机。因此，拟在今后的控制系统中做如下改进：若“驱动信号”已发送，选定“工作”泵已工作，在时间内，例如20s，若压力仍不能建立，则“备用”泵自动转为主泵投入运行，原“工作”泵转为备用。
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