筒子紗自動包裝系統(tǒng)設(shè)計方案分析

楊偉

摘 要：隨著我國機械自動化的發(fā)展，自動化技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于各個領(lǐng)域。自動化的使用使得我國工業(yè)生產(chǎn)得到迅速發(fā)展，自動化系統(tǒng)應(yīng)用于筒子紗的包裝系統(tǒng)大大提高了其工作效率，減少了員工的工作負擔，本文先對筒子紗自動包裝系統(tǒng)的設(shè)計要求進行闡述，然后再具體介紹筒子紗自動包裝系統(tǒng)的設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：筒子紗；自動包裝系統(tǒng)；設(shè)計方案

筒子紗自動包裝系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了筒子紗的生產(chǎn)效率并提高了筒子紗生產(chǎn)的質(zhì)量，從而加快了我國紡紗業(yè)的發(fā)展。筒子紗自動包裝系統(tǒng)由很多部分構(gòu)成，本文主要對筒子紗自動包裝系統(tǒng)中的自動輸送系統(tǒng)、自動取紗裝置、自動控制單元三部分進行詳細的介紹。

1 筒子紗自動包裝系統(tǒng)設(shè)計的要求

筒子紗的包裝過程由九個環(huán)節(jié)組成，分別是筒子紗的上紗、筒子紗的狀態(tài)檢測、翻轉(zhuǎn)、筒子紗封塑、成品裝袋、封口與稱重，最后是成品的貼標與噴碼和成品的存貯，在筒子紗包裝系統(tǒng)的開始和結(jié)尾階段其自動包裝系統(tǒng)需要與其他生產(chǎn)過程的生產(chǎn)銜接，以形成完整的流水線作業(yè)。因此筒子紗的自動包裝系統(tǒng)的設(shè)計需要滿足以下幾個要求。第一，包裝結(jié)束后的筒子紗成品即成袋的筒子紗需要將筒子紗直立放入袋內(nèi)。第二相互反置相鄰的筒子紗的沙堆，并且要將筒子紗按照一定的順序緊密的排列在一起，以盡量減少筒子紗占用的空間，從而保證利用最少的包裝材料放置更多的筒子紗，同時使筒子紗包裝的更加牢固。第三，筒子紗的排紗需要按照一定的順序，為了保障自動排紗的排紗順序是否正確需要在筒子紗的自動包裝系統(tǒng)上設(shè)置狀態(tài)監(jiān)測裝置，以隨時監(jiān)測筒子紗的狀態(tài)。第四，為了保障筒子紗自動包裝系統(tǒng)的效率，設(shè)計的筒子紗自動包裝系統(tǒng)不僅要滿足筒子紗的包裝質(zhì)量要求，其還要求其每分鐘包裝的筒子紗個數(shù)不低于15個。

2 筒子紗自動包裝系統(tǒng)設(shè)計方案介紹

下文選取了筒子紗自動包裝系統(tǒng)中的自動傳輸裝置、自動取紗裝置、筒子紗自動控制單元三部分內(nèi)容進行了設(shè)計方案的介紹。

2.1 筒子紗制動輸送裝置

筒子紗自動給包裝系統(tǒng)需要與從筒子紗的自動絡(luò)筒至筒子紗的自動包裝設(shè)計一套相互連接的自動系統(tǒng)，該套自動系統(tǒng)的設(shè)計首先是筒子紗的傳輸系統(tǒng)。筒子紗的自動傳輸裝置首先要設(shè)計輸送鏈，在輸送鏈上需要在兩根滾輪上安裝一個載紗器，兩根相鄰滾輪的間距一般為1500mm，載紗器的安裝益采用間距為600mm的計數(shù)鋼板對其進行安裝。安裝的載紗器的長度以250mm為最佳，其開口部件的截面通常為C狀，且其開口一般向下。此外載紗器的安裝時還需要安裝原點鋼板，原點鋼板安裝在其中任意一個載紗器上，以使其隨著載紗器移動。計數(shù)鋼板的主要作用是計量載紗器的數(shù)量，原點鋼板的主要作用是標記輸送鏈的原點。計數(shù)鋼板和原點鋼板是整個筒子紗輸送鏈的編碼部件中的重要被檢測部件，因此需要安裝開關(guān)在輸送來的機架上，且筒子紗中的每個取紗單元都需要安裝，接近開關(guān)以電感式接近開關(guān)為宜，將其作為筒子紗的傳輸計量與傳輸原點檢測的組成部件。當筒子紗制動傳輸裝置正常運轉(zhuǎn)后，當檢測到原點鋼板到達預(yù)定位置時表示傳輸鏈的原點到達了預(yù)定位置，此時計量用的計數(shù)載紗器從零開始進行筒子紗的計數(shù)，且每檢測到一次計數(shù)鋼板到達預(yù)定位置，計數(shù)載紗器計量的數(shù)值就要增加一個，通過該自動系統(tǒng)實現(xiàn)了準確編碼載紗器，并實現(xiàn)了對載紗器傳輸?shù)耐沧蛹喌男畔⒌挠涗洝?/p>

2.2 筒子紗自動取紗裝置

筒子紗的自動取紗裝置由垂直握持板、氣缸兩部分。垂直握持板連接在兩塊垂直連接板上，其連接用一對鉸鏈將兩部分連接起來。垂直握持板要沿著光軸移動，其移動主要是通過氣缸拖動的，垂直握持板在氣缸的拖動下沿光軸移動實現(xiàn)了筒子紗的自動取紗過程。筒子紗一般都呈錐形，其兩端的直徑大小不一，因此兩一對垂直握持板會以固定的鉸鏈為中心轉(zhuǎn)動，垂直握持板的轉(zhuǎn)動方向需要有專門的裝置監(jiān)測并將其轉(zhuǎn)動的方向信息傳送給相關(guān)裝置，這一步驟的完成是依靠兩個傳感器實現(xiàn)的，其安裝在連接板上。取紗裝置根據(jù)傳感器傳輸?shù)拇怪蔽粘职宸较蛐畔⑴袛嗤沧蛹喌某蚴欠裾_，若不正確則需要對其朝向進行調(diào)整，調(diào)整筒子紗朝向時先提起垂直握持板，垂直握持板的提升可以利用電動伸縮缸來實現(xiàn)，然后再在轉(zhuǎn)角氣缸的帶動下將轉(zhuǎn)角氣缸桿旋轉(zhuǎn)一百八十度，旋轉(zhuǎn)后利用電動伸縮缸重新放下垂直握持板，從而實現(xiàn)筒子紗朝向的轉(zhuǎn)動。在利用電動伸縮缸提升或放置垂直握持板時電動伸縮缸可能會沿軸心轉(zhuǎn)動，因此必須安裝相關(guān)設(shè)施防止其轉(zhuǎn)動，而自動取紗裝置中的導(dǎo)向桿的作用就是防止其轉(zhuǎn)動專門設(shè)計的。筒子紗的朝向調(diào)整裝置的安裝是必須的，其主要作用是使筒子紗在傳送帶上保持大小頭一致，因此其一般都安裝于筒子紗末端傳送帶的上方，但平行筒子紗的自動生產(chǎn)裝置則不需要安裝該裝置，因為其生產(chǎn)的筒子紗是平行的，不需要調(diào)整筒子紗的大小頭朝向。

2.3控制單元的研究設(shè)計

2.3.1 筒子紗自動包裝系統(tǒng)控制單元設(shè)計的要求

筒子紗的自動控制單元在筒子紗的自動包裝系統(tǒng)中占據(jù)著十分重要的地位，其不僅要實現(xiàn)筒子紗的自動包裝控制，還要實現(xiàn)筒子紗包裝系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)工作，因此筒子紗控制單元需要具備較高的技術(shù)支持以使其具備完善的功能和較高的工作效率。筒子紗的自動包裝系統(tǒng)中的控制單元的設(shè)計要求其要能夠長時間穩(wěn)定工作，因此需要盡量降低控制單元發(fā)生故障的機率以保證其穩(wěn)定運行，此外還要提高控制單元工作的時間以使其能夠長時間作業(yè)，此外控制單元還要能夠?qū)ο到y(tǒng)迅速做出反應(yīng)，從而提高其工作的效率。為了保證筒子紗自動控制系統(tǒng)工作的質(zhì)量在其設(shè)計階段需要對控制單元的整個實現(xiàn)過程及檢修維護進行科學合理的設(shè)計與安排，此外還要不斷對其進行升級與改進，從而使其具備更加完善的功能。

2.3.2 筒子紗自動包裝系統(tǒng)控制單元的設(shè)計方案

根據(jù)對筒子紗自動包裝系統(tǒng)控制單元設(shè)計要求及其功能需求的研究顯示PLC是最適宜作為控制單元設(shè)計核心的。以PLC作為核心設(shè)計的控制單元的主要內(nèi)容包括確定選擇控制單元所需的執(zhí)行器、控制單元原理圖的設(shè)計與繪制、對控制單元的人機界面進行設(shè)計、輸送速度調(diào)節(jié)的設(shè)計、將數(shù)據(jù)發(fā)送至噴碼機、部件動作執(zhí)行設(shè)計與其他設(shè)計內(nèi)容。控制單元執(zhí)行器的選擇主要包括電磁閥與電機及傳感器的選擇，傳感器的選擇需要先對控制單元的設(shè)計依據(jù)進行研究并確定，然后在根據(jù)設(shè)計要求的需要和系統(tǒng)的功能要求選擇適宜的光電開關(guān)、旋轉(zhuǎn)編碼器在內(nèi)的所有所需傳感器與執(zhí)行器。控制單元原理圖的設(shè)計與繪制需要相確定控制信號的類型，掌握信號的點數(shù)，然后再確立基于PLC系統(tǒng)的各模塊的型號，并進行I/O點的分配，最后再進行控制單元原理圖的繪制。人機界面的設(shè)計需要先選用適于PLC程序的計算機編程語言，再根據(jù)認知心理學知識設(shè)計人機界面。輸送線的速度調(diào)節(jié)要利用變頻器，結(jié)合觸摸屏與Profibus網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成重終端通信，最后整個包裝參數(shù)的設(shè)置實現(xiàn)及控制包裝系統(tǒng)都是通過觸摸屏來實現(xiàn)的，而包裝系統(tǒng)傳輸速度的調(diào)節(jié)則是通過變頻器實現(xiàn)的。噴碼通信是通過RS232接口進行的，其主要是進行CPU模塊的噴碼通信。執(zhí)行部件的動作控制先要讀取傳感器的信號，而傳感器信號讀取的工作主要是依靠高速的計數(shù)模塊與I/O模塊共同完成的。此外控制單元還需具備打印數(shù)據(jù)報表的功能，該功能的實現(xiàn)主要是先以西門子系列的PLC為核心對控制單元的編制技術(shù)文件進行設(shè)計，通信依靠上位機與以太網(wǎng)交換機實現(xiàn)，在上位機中配置打印機以實現(xiàn)控制單元打印數(shù)據(jù)報表的功能。

2.3.3 控制單元的硬件設(shè)計

控制單元功能要求的硬件有電源模塊、DI模塊、DO模塊、CP340通訊模塊、FM350高速計數(shù)模塊。其中CPU、DI模塊、DO模塊、接近開關(guān)、廣電傳感器等設(shè)備的電源均由電源模塊提供電源。而光電傳感器與接近開關(guān)傳輸?shù)目刂茊卧獧z測得到的數(shù)字信息的接收則由DI模塊執(zhí)行。DO模塊主要負責中間繼電器的控制，以實現(xiàn)電磁閥與交流接觸器的動作控制。RS—232接口置于CP340通訊模塊之上，因此CP340通訊模塊需要進行噴碼機與CPU之間的通信工作。脈沖信號由旋轉(zhuǎn)編碼器輸出，脈沖信號需要計數(shù)以進行分析控制，而FM350高速計數(shù)模塊的主要功能就是計數(shù)脈沖信號。

3 結(jié)語

我國紡紗也發(fā)展較為成熟，筒子紗作為紗線的主要出售方式，筒子紗的質(zhì)量直接影響著紡紗業(yè)的發(fā)展。因此我們要積極研究筒子紗自動包裝系統(tǒng)的設(shè)計方案以幫助筒子紗更好的生產(chǎn)。

參考文獻：

[1] 鄭軍，馬崇啟，呂漢明.分布式筒子紗自動收集與輸送系統(tǒng)開發(fā)[J].棉紡織技術(shù).2015（03）：10-14.