電腦祙機的PLC自動化改造

摘要：電腦祙機是機電一體化、智能化程度較高的現代針織設備，現在市場上流行的多數為全電腦織襪機，該襪機結構特殊、工藝復雜、產量低。我國是個襪子生產大國，隨著紡織技術的快速發展和織襪業的崛起，對襪子的需求量和款式要求也越來越高。因此，加強電氣自動化在電腦祙機中的應用已至關重要。

關鍵詞： 祙機;電氣自動化;精準控制

中圖分類號：TM76;G712?? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1672-9129（2020）12-0051-01

1 引言

據騰訊新聞網報到，2019年浙江諸暨的大唐鎮生產各類襪子300億雙，產量占了全球的三分之一，是名符其實的“世界襪都”。襪機是一種圓筒形針織設備，在針筒回轉編織襪子過程中，通過諸多部件的動作變換實現襪子成型和不同款式。目前，襪機基本上采用單片機控制，機械結構十分復雜，生產效率較低、故障率高、操作不方便。針對這一情況，對原有襪機進行PLC自動化改造，采用觸摸屏進行人界互動，采用伺服和步進控制針筒和提針，可以減化機構，大大提高生產效率、降低故障率，同時還可以通過上位機進行定制化生產。

2 設備主要技術指標

（1）電源：AC380V3P，50HZ。

（2）設備環境工作溫度-15℃～55℃。

（3）環境所處的濕度小于90%（無結露）。

（4）環境所處的振動小于0.5G，10-60HZ（非連續運行）。

（5）設備控制柜長83cm，寬70 cm，高175 cm。

（6）空壓機氣壓給定為0.6MPa.

（7）通訊方式RS232，RS485。

3 機電傳動介紹

襪機的主軸轉動即針筒轉動，在針筒回轉過程中，襪子各部段的織物組織、編織紗線、襪品密度以及提花花紋等，都跟這個針筒的旋轉速度和精確定位有密切關系，也就是說針筒的運轉情況直接決定了襪子的質量。針筒結構主要可分為以下幾部：傳動部分、控制部分、編織部分、給紗牽拉部分、花色機構部分、密度調節部分等，是機電一體化集成程度極高的設備。

為保證襪子編織的高精度制造工藝要求，本次設備改造中，采用高性能EPS系列伺服電機來控制襪機針筒的旋轉，以達到快速高質量的生產要求。伺服電機通過同步帶帶動1：3的齒輪，一方面實現減速，另一方面提搞轉矩，從而帶動襪機針筒做圓周旋轉運動，速度要求最高達到333rpm，定位精度達到0.1mm。根據襪子款式的不同，可在觸摸屏上對伺服電機的轉速進行設定（0～335 rpm），同時可顯示當前的旋轉速度。

伺服電機由PLC輸出高速脈沖進行控制，可實現快速反應、高速旋轉、精確定位，完全能滿足襪機針筒的要求。

針筒在回轉的過程，其上面的提針來實現正真意義上的編織：穿、勾、提、拉等動作。而這個提針的控制，又需要與選針器進行配合，織襪機中采用3個選針器，控制襪針的動作。選針器上共有16把刀片，每把選針刀受到正負脈沖的控制，脈沖由PLC的高速輸出端口輸出，可擺動至進、出兩種位置。當選針刀片擺至進的位置時，進入工作，可將插在槽中的針向上推，供編織襪子，反之就退出編織狀態，從而實現編織不同的花紋。為了進一步確保襪子的編織質量及開展私人定制加工，此處采用步進電機來帶動選針器及提針的工作，在主軸轉動的過程中根據動作要求，可在觸摸屏上設置任意更改選針刀片的動作，從而實現多種款式的選擇。

步進電機由PLC輸出脈沖進行控制，可以實現單步控制和高精度的定位，從而帶動選針器及提針高精度的工作。

4 電氣控制系統組成

襪機電氣控制以FX3U系統PLC④核心，完成整臺機器的信息檢測、數據處理、執行控制、與上位機通訊等，使設備精準高效多樣的工作。PLC通過485與上位機實現控制⑤，可以實現個性化襪子的定制，也可以實現無人工廠和數據上云等功能。觸摸屏作為人機界面，實現最基本的人機信息交換、數據監控、動態指示和故障報警，特別是在款式選擇方面，大大提高了產品的多元化。步進電機控制襪子橡筋部分的張力和襪子的密度，提高了襪子舒適度。伺服電機則帶動整個針筒轉動，定位更精準，同時具有的快速剎車功能，使織襪機的運行更為安全。另外采用光電開關、磁性開關等多種傳感器用來檢查針筒、刀片的位置，實現精確檢查，并對整個控制過程的動作流程實現轉換。以PLC為核心的控制系統，使整個織襪過程控制更方便、編織更精確、款式更多樣、生產效率更高。

5 故障診斷與檢修

由于襪機是一種高產量的設備，每小時可生產襪子16雙。而每只襪子的生產，提針動作超過1萬次。如此高速動作的設備，總是會出現這個那個的故障，為了方便設備的日常維修與保養，在電氣控制系統中增設了典型故障檢測與報警。當設備發生故障時，通過觸摸屏提示當前故障的現象、故障的位置和排除方法。這對于“日進斗金”的襪子行業來講，快速排除設備故障十分重要。

6 結語

襪機經過PLC自動化改造后，襪子質量得到改善、生產效率大幅提高、故障率大幅降低，并且具有良好的人機交互界面，操作十分方便。另一方面，在工業4.0的背景下，為電氣自動化技術的發展提供了強有力的助益⑥，也為襪機的進一步發展提供了良好的平臺。改

造后的襪機在大塘得到了廣泛應用，較好地促進了當地經濟的發展。

參考文獻：

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[4]劉少杰，田宜.現場總線在電氣自動化設備管控中的應用[J].科技視界，2017（03）：296.

[5]王永亮.新時期電氣自動化及電氣自動化發展趨勢探討[J].科技資訊，2017（28）：15～16.

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作者簡介：王柏華，男，1978.1，浙江寧波，本科學歷，浙江工商職業技術學院，研究方向：電氣自動化技術應用。