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(jī)械有限責(zé)任公司，山東 青島 266101）

清梳聯(lián)是一個(gè)系統(tǒng)，各機(jī)臺(tái)之間相互聯(lián)鎖、相互控制，往往一個(gè)比較簡單的電氣故障，若不能及時(shí)解決，就會(huì)導(dǎo)致全線停產(chǎn)，造成較大的能耗浪費(fèi)，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(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定的方法，可完成指標(biāo)優(yōu)化，減少機(jī)臺(tái)的故障率，提高設(shè)備的運(yùn)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(jìn)科技，工藝流程短，單機(jī)臺(tái)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(jī)臺(tái)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(jī)并供其使用。每臺(tái)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(dòng)控制系統(tǒng)，各單元的全部設(shè)計(jì)動(dòng)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(jī)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(jī)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(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。根據(jù)產(chǎn)量情況，仔細(xì)調(diào)整JWF1009抓包機(jī)的抓取深度、運(yùn)行速度，保證JWF1029多倉混棉機(jī)倉內(nèi)原料的密度，使JWF1009抓包機(jī)的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到92%以上。只要運(yùn)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(jī)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(jī)都采用施耐德變頻調(diào)速。人機(jī)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(dòng)調(diào)試，隨機(jī)監(jiān)控運(yùn)行狀況及故障報(bào)警。調(diào)整時(shí)注意進(jìn)棉風(fēng)機(jī)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(jí)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(gè)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(gè)前提條件。

JWF1115精開棉機(jī)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(jìn)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(chǔ)棉箱由一對對射式光電控制原料密度，光電動(dòng)作，多倉停止供棉；光電不動(dòng)作時(shí)多倉斜簾平簾停止運(yùn)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?jiǎng)幼鳎駝t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(shí)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(shí)間；積分時(shí)間為輔助調(diào)整參數(shù)，當(dāng)比例系數(shù)和積分時(shí)間兩項(xiàng)調(diào)整正常后，就不要再改動(dòng)，將來產(chǎn)量變化只須調(diào)整后級(jí)單產(chǎn)即可；手動(dòng)給棉速度，一是作為反轉(zhuǎn)和檢查電機(jī)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。可編程控制器有兩個(gè)旋鈕，左邊的旋鈕選擇是否使用PID 控制，一般設(shè)置為順時(shí)針最大，第二個(gè)旋鈕是選擇產(chǎn)量（窄幅或?qū)挿鶕?jù)需求進(jìn)行調(diào)整，一般根據(jù)后臺(tái)梳棉機(jī)產(chǎn)量和臺(tái)數(shù)設(shè)置好設(shè)定壓力，觀察梳棉機(jī)末臺(tái)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(shí)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(shí)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(dòng)在50Pa以內(nèi)。調(diào)整好后的管道壓力波動(dòng)圖如圖2所示。

圖2 管道壓力波動(dòng)示意圖

2 梳棉設(shè)備的電氣控制以及調(diào)整

JWF1203梳棉機(jī)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(jī)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(jī)、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(jī)采用多電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)，變頻控制，通過現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)棉箱給棉、梳棉機(jī)給棉、道夫及圈條器等各部分傳動(dòng)的同步，工業(yè)觸摸屏顯示各種工藝參數(shù)。

JWF1171棉箱檢測進(jìn)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(bào)警值：壓力超過壓力超限報(bào)警值后，停止棉箱給棉電機(jī)運(yùn)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(bào)警值為50Pa+8Pa；棉箱標(biāo)準(zhǔn)壓力設(shè)定棉箱在手動(dòng)狀態(tài)，運(yùn)轉(zhuǎn)梳棉機(jī)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(dòng)時(shí)調(diào)節(jié)棉箱給棉電機(jī)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(dòng)狀態(tài)下生效。調(diào)試實(shí)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(shí)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(shí)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(dòng)態(tài)特性的前提下消除靜差，這一步可以反復(fù)進(jìn)行。經(jīng)過兩步調(diào)節(jié)后，如果動(dòng)態(tài)過程不能令人滿意，可加入微分環(huán)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)PID 控制。整定時(shí)，先將微分系數(shù)kd設(shè)為零，再增加kd，同時(shí)相應(yīng)地進(jìn)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(jī)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(jī)、微機(jī)控制器三個(gè)部分組成。其中傳感器部分包括給棉羅拉處的兩個(gè)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(jī)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(gè)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(jī)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(jī)速度的基礎(chǔ)。當(dāng)喂入棉層完全均勻時(shí)，給棉羅拉以一固定比例跟隨道夫運(yùn)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(shí)，微控制器通過厚度傳感器檢測到棉層厚度變化信號(hào)并進(jìn)行運(yùn)算分析處理，計(jì)算出牽伸補(bǔ)償量，通過改變給棉電機(jī)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(shí)，必須同時(shí)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(shí)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(gè)測量點(diǎn)（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(hào)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(shí)條重來設(shè)定，和條重成正比，改變10個(gè)點(diǎn)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(shí)的條重；異物檢測系數(shù)：保護(hù)設(shè)備安全，當(dāng)給棉羅拉進(jìn)入異物時(shí)，給棉羅拉停止轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)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(yùn)行時(shí)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(jì)效益和社會(huì)效益。

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［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.