電氣控制及調(diào)整在清梳聯(lián)系統(tǒng)中的重要作用

李 旭

（青島宏大紡織機械有限責(zé)任公司，山東 青島 266101）

清梳聯(lián)是一個系統(tǒng)，各機臺之間相互聯(lián)鎖、相互控制，往往一個比較簡單的電氣故障，若不能及時解決，就會導(dǎo)致全線停產(chǎn)，造成較大的能耗浪費，且對生條和成紗質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定極為不利。青島宏大通過多年對國內(nèi)外客戶的調(diào)試和走訪工作，總結(jié)出了在現(xiàn)代可編程控制器的控制下對清梳聯(lián)的電氣部分調(diào)整以達到系統(tǒng)穩(wěn)定的方法，可完成指標(biāo)優(yōu)化，減少機臺的故障率，提高設(shè)備的運轉(zhuǎn)效率。青島宏大清梳聯(lián)采用智能化、模塊化、傳感器、信息化及變頻調(diào)速等先進科技，工藝流程短，單機臺產(chǎn)量高，配備數(shù)量少。其常規(guī)流程如下：JWF1009→FT245→FT214A→AMP3000→FA125→JWF1107→JWF1029→JWF1115→FA156→119A Ⅱ→FT202A →（JWF1171+JWF1203+FT025B）×n（n為梳棉機臺數(shù)）。系統(tǒng)互聯(lián)示意圖見圖1。

圖1 清梳聯(lián)互聯(lián)線示意圖

1 清花設(shè)備的電氣控制以及調(diào)整

清花設(shè)備的主要功能是開松并且均勻混合原料，去除原料里面的金屬和雜質(zhì)，將原料均勻地送到梳棉機并供其使用。每臺清花設(shè)備自身都有一套符合設(shè)備使用要求的電氣自動控制系統(tǒng)，各單元的全部設(shè)計動作、功能主要由這部分系統(tǒng)來控制完成，清花設(shè)備之間通過連鎖互相控制。

往復(fù)式抓棉機是清梳聯(lián)電氣控制最復(fù)雜的設(shè)備，采用西門子的PLC和人機界面，施耐德的變頻器控制。雖然控制復(fù)雜，但是操作簡單，主要是調(diào)整好抓取深度和行走速度，保證供棉充分，保證機器的運轉(zhuǎn)效率。根據(jù)產(chǎn)量情況，仔細(xì)調(diào)整JWF1009抓包機的抓取深度、運行速度，保證JWF1029多倉混棉機倉內(nèi)原料的密度，使JWF1009抓包機的機械運轉(zhuǎn)率達到92%以上。只要運轉(zhuǎn)效率保證，供棉才能充分，才能保證指標(biāo)。

JWF1029多倉混棉機采用西門子可編程控制器控制，控制部分包括開關(guān)量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊。平簾、斜簾和輸棉風(fēng)機都采用施耐德變頻調(diào)速。人機界面采用西門子TP27觸摸面板，可以直接設(shè)定和修改各種工藝參數(shù)，手動調(diào)試，隨機監(jiān)控運行狀況及故障報警。調(diào)整時注意進棉風(fēng)機頻率和濾塵回風(fēng)壓力，一般保證多倉內(nèi)壓力為-30～50Pa，調(diào)整好上下限壓力，保證棉倉內(nèi)棉花充分。根據(jù)后級JWF1115需求調(diào)整平簾、斜簾的速度，一般調(diào)整為平簾速度較慢，斜簾稍微快速，防止平簾帶太多棉花過重卡住斜簾。只有多倉供棉充足了，整個清梳聯(lián)系統(tǒng)供棉才能正常，這是保證清梳聯(lián)系統(tǒng)供棉穩(wěn)定的一個前提條件。

JWF1115精開棉機也是采用西門子可編程控制器控制，給棉羅拉由變頻控制，由壓力傳感器檢測梳棉管道壓力，進入到可編程控制器換算出模擬量送到變頻器從而改變給棉羅拉轉(zhuǎn)速，保證梳棉管道壓力穩(wěn)定并保持供棉的連續(xù)性。儲棉箱由一對對射式光電控制原料密度，光電動作，多倉停止供棉；光電不動作時多倉斜簾平簾停止運行，一般要求多倉在壓力穩(wěn)定下向JWF1115供棉，一分鐘內(nèi)保證棉位對射式光電至少要動作，否則就要加大多倉平簾斜簾的速度。JWF1115 的參數(shù)設(shè)置比較關(guān)鍵，直接影響到梳棉管道的壓力。參數(shù)如下設(shè)定壓力、穩(wěn)態(tài)壓力值：根據(jù)系統(tǒng)實際供棉情況來定，設(shè)好后設(shè)備就靠近該值（目標(biāo)值）；比例系數(shù)，調(diào)整時間；積分時間為輔助調(diào)整參數(shù)，當(dāng)比例系數(shù)和積分時間兩項調(diào)整正常后，就不要再改動，將來產(chǎn)量變化只須調(diào)整后級單產(chǎn)即可；手動給棉速度，一是作為反轉(zhuǎn)和檢查電機正、反轉(zhuǎn)用，二是為首次通電用來充滿管道原料選擇充滿速度用?？删幊炭刂破饔袃蓚€旋鈕，左邊的旋鈕選擇是否使用PID 控制，一般設(shè)置為順時針最大，第二個旋鈕是選擇產(chǎn)量（窄幅或?qū)挿?，根?jù)需求進行調(diào)整，一般根據(jù)后臺梳棉機產(chǎn)量和臺數(shù)設(shè)置好設(shè)定壓力，觀察梳棉機末臺上棉箱棉位情況，調(diào)整到邊角稍有缺口即可；比例系數(shù)反應(yīng)響應(yīng)時間的快慢，一般設(shè)置在0.3左右即可，不需要大范圍調(diào)整。積分時間一般設(shè)置為0.16即可，對供棉影響較小。調(diào)整的結(jié)果是盡量保證其連續(xù)給棉，壓力波動在50Pa以內(nèi)。調(diào)整好后的管道壓力波動圖如圖2所示。

圖2 管道壓力波動示意圖

2 梳棉設(shè)備的電氣控制以及調(diào)整

JWF1203梳棉機配置JWF1171型喂棉箱加上新型長、短片段混合環(huán)自調(diào)勻整儀FT025B，全機配置自主開發(fā)的電氣專用控制系統(tǒng)，采用可編程控制器等技術(shù)將梳棉機、棉箱和自調(diào)勻整集成為一體，完成所有的監(jiān)控及工藝調(diào)整的功能，全機采用多電機單獨傳動，變頻控制，通過現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)棉箱給棉、梳棉機給棉、道夫及圈條器等各部分傳動的同步，工業(yè)觸摸屏顯示各種工藝參數(shù)。

JWF1171棉箱檢測進入自調(diào)勻整的壓力，自調(diào)勻整經(jīng)過數(shù)據(jù)采集處理通過輸出模擬量改變棉箱給棉羅拉轉(zhuǎn)速，保證棉箱壓力的穩(wěn)定，PID 控制參數(shù)如下：壓力超限報警值：壓力超過壓力超限報警值后，停止棉箱給棉電機運轉(zhuǎn)，推薦為在標(biāo)準(zhǔn)壓力基礎(chǔ)上增加7～10Pa，一般增加8Pa即可以。例如棉箱標(biāo)準(zhǔn)壓力設(shè)定為50Pa，則壓力超限報警值為50Pa+8Pa；棉箱標(biāo)準(zhǔn)壓力設(shè)定棉箱在手動狀態(tài)，運轉(zhuǎn)梳棉機在高速狀態(tài)，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，調(diào)整勻整器和棉箱，使輸出棉層基本合乎要求，此壓力就應(yīng)設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)壓力。棉箱系數(shù)k：該系數(shù)為棉箱手動時調(diào)節(jié)棉箱給棉電機速度，系數(shù)越大速度越快，推薦范圍為8.00～30.00，建議設(shè)置為20；PID 調(diào)節(jié)僅在棉箱自動狀態(tài)下生效。調(diào)試實行先比例、后積分、再微分的反復(fù)調(diào)整。首先調(diào)整比例數(shù)kp，將其由小變大，使系統(tǒng)響應(yīng)略有超調(diào)。此時如果認(rèn)為壓力偏差小到允許范圍內(nèi)，并且認(rèn)為壓力響應(yīng)曲線已經(jīng)滿意，那么只須用比例調(diào)節(jié)即可，而最優(yōu)的比例系數(shù)kp也就相應(yīng)確定下來。其次在調(diào)節(jié)比例系數(shù)的前提下，如果壓力系統(tǒng)靜差太大，則須加入積分環(huán)節(jié)。這時先將比例系數(shù)kp略微減少，再將積分系數(shù)ki由小連續(xù)變大，使得在保證壓力系統(tǒng)良好動態(tài)特性的前提下消除靜差，這一步可以反復(fù)進行。經(jīng)過兩步調(diào)節(jié)后，如果動態(tài)過程不能令人滿意，可加入微分環(huán)節(jié)，從而實現(xiàn)PID 控制。整定時，先將微分系數(shù)kd設(shè)為零，再增加kd，同時相應(yīng)地進行調(diào)整。如此反復(fù)多次，直到令人滿意為止。

FT025B自調(diào)勻整器的功能是根據(jù)棉箱輸出棉層的不同厚度，保持梳棉機有穩(wěn)定的纖維喂入量，以保持恒定的棉條定量輸出。勻整器由傳感器部分、變頻調(diào)速器和給棉電機、微機控制器三個部分組成。其中傳感器部分包括給棉羅拉處的兩個棉層厚度檢測傳感器、給棉羅拉速度傳感器和道夫速度傳感器。工作原理是勻整器的微機控制器通過接近開關(guān)來跟蹤檢測給棉羅拉和道夫的速度，通過兩個厚度位移傳感器檢測輸入棉層的厚度。通過出條部分棉條厚度傳感器檢測棉條厚度。FT025的微機控制器通過安裝在道夫皮帶輪上的接近開關(guān)檢測道夫轉(zhuǎn)速。以此速度作為控制給棉電機速度的基礎(chǔ)。當(dāng)喂入棉層完全均勻時，給棉羅拉以一固定比例跟隨道夫運行。微控制器通過接近開關(guān)檢測給棉羅拉轉(zhuǎn)速，當(dāng)喂入棉層厚度變化時，微控制器通過厚度傳感器檢測到棉層厚度變化信號并進行運算分析處理，計算出牽伸補償量，通過改變給棉電機轉(zhuǎn)速來改變給棉羅拉與道夫的牽伸比，從而保證恒定的棉條定量輸出。

在安裝FT025B 型勻整裝置時，必須同時調(diào)整加壓彈簧壓力，左右加壓一致。首先將位移感應(yīng)器外殼體固定在給棉羅拉軸承座上，然后將彈簧放入傳感器殼內(nèi)，用圓形扳手旋轉(zhuǎn)（順時針）裝有檢測頭的螺柱，使彈簧輕微受壓，并做好標(biāo)記，旋轉(zhuǎn)扳手6圈，彈簧受壓縮12 mm，產(chǎn)生60kg，將螺柱縮緊（用殼體上的內(nèi)六角螺釘），加壓調(diào)整完畢。用萬用表在位于勻整器主板上的四個測量點（TP1、TP2、TP3、GND）直接測量，將TP1，TP2測出位移傳感器的直流電壓信號調(diào)整為360～370mV，左右位移傳感器電壓值必須調(diào)整一致（+5mV）。

FT025B勻整器主要參數(shù)的調(diào)整：高速調(diào)整，根據(jù)道夫高速時條重來設(shè)定，和條重成正比，改變10個點條重變化1g／5m；低速調(diào)整：和高速調(diào)整相同，不同的是改變道夫低速時的條重；異物檢測系數(shù)：保護設(shè)備安全，當(dāng)給棉羅拉進入異物時，給棉羅拉停止轉(zhuǎn)動，一般放在40左右；原料特性系數(shù)：不同的原料其剛性不同，合適的“原料特性系數(shù)”可以使勻整器適應(yīng)棉層波動的范圍變大，紡純棉一般可放在25 左右，化纖在37 左右；標(biāo)準(zhǔn)棉層：合適的棉層可以更好地發(fā)揮自調(diào)勻整器的作用，一般可放在1300～1600左右。

3 結(jié)束語

通過在山東區(qū)域一用戶走訪并用上述方法對清梳聯(lián)系統(tǒng)全面優(yōu)化，在保證同樣產(chǎn)量的前提下，減少了設(shè)備運行時間，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了能源。生條質(zhì)量穩(wěn)定，不勻率由以前的2.0%降低到1.2%，設(shè)備故障率也大大降低，這樣既增加了設(shè)備穩(wěn)定性，又提高了經(jīng)濟效益和社會效益。

［1］張揚，蔡春偉.S7-200PLC原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2008.

［2］張喜昌，于修業(yè)，張海霞.清梳工序?qū)ι鷹l質(zhì)量的影響［J］.鄭州紡織工學(xué)院學(xué)報，1998，（4）：39—42.

［3］張宏建.自動檢測技術(shù)與裝置［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［4］趙志剛，楊麗麗.連續(xù)喂棉技術(shù)在清梳聯(lián)電氣控制中的應(yīng)用［J］.山東紡織科技，2003，44（6）：25—27.