引 言：本文首先對(duì)于國(guó)內(nèi)塑編織造行業(yè)簡(jiǎn)要引述，然后在介紹塑編圓織機(jī)工藝原理的基礎(chǔ)上，給出圓織機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)分析，重點(diǎn)討論臺(tái)達(dá)機(jī)電一體化平臺(tái)解決方案技術(shù)設(shè)計(jì)。項(xiàng)目已經(jīng)成功應(yīng)用。
關(guān)鍵字：臺(tái)達(dá)伺服 E系列變頻器 AS57GSTD PLC MODBUS通訊
1 引言
塑料編織袋在我國(guó)已經(jīng)有二十多年的生產(chǎn)制造歷史。經(jīng)過(guò)塑編制造業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，塑編行業(yè)得到了高速發(fā)展，近幾年企業(yè)規(guī)模和產(chǎn)品檔次有了很大提高，塑編行業(yè)已經(jīng)逐步發(fā)展成為介于紡織和化工行業(yè)交叉的跨行業(yè)產(chǎn)業(yè)。隨著中國(guó)進(jìn)入WTO組織，國(guó)際間的物流和貿(mào)易發(fā)展大大的促進(jìn)了塑編集裝袋產(chǎn)品的市場(chǎng)需求，連續(xù)多年以每年15％的增長(zhǎng)，目前達(dá)到15萬(wàn)噸年產(chǎn)量。
塑編工藝由塑編扁絲制造和塑編兩大工藝過(guò)程組成。本文討論基于臺(tái)達(dá)機(jī)電一體化平臺(tái)的塑編織機(jī)的自動(dòng)化問(wèn)題。塑料圓筒編織機(jī)(圓織機(jī))是塑編企業(yè)的基本工藝設(shè)備。塑編織機(jī)自動(dòng)化對(duì)于提升塑編制造產(chǎn)品的產(chǎn)量質(zhì)量和減低人力資源成本具有十分重要的意義。
2 塑編筒布工藝設(shè)備
由塑料扁絲生產(chǎn)塑編編織布的工藝就是把扁絲經(jīng)緯交錯(cuò)編織成布。對(duì)于筒布織造工藝，使用圓織機(jī)編織。圓織機(jī)的經(jīng)紗架上有有許多紗錠，依據(jù)編織布幅寬和扁絲寬度，使用規(guī)定范圍數(shù)量的經(jīng)紗，經(jīng)紗進(jìn)入圓織機(jī)前由經(jīng)紗的棕框?qū)?jīng)紗進(jìn)行交叉開口。緯紗梭子在交叉開口中作圓周運(yùn)動(dòng)穿過(guò)經(jīng)紗編織成筒布
圓織機(jī)是以PP（聚丙烯）或HDPE（高密度聚乙烯）扁絲為原料編織成圓筒編織布的紡織設(shè)備。圓織機(jī)通過(guò)多把梭子把多條緯紗同時(shí)織入，實(shí)現(xiàn)扁絲經(jīng)緯交錯(cuò)編織成布工藝。經(jīng)紗架上有許多紗錠，依據(jù)織布的幅寬和扁絲寬度,選定一定數(shù)量的經(jīng)紗，經(jīng)紗進(jìn)入圓織機(jī)前，由棕框?qū)?jīng)紗進(jìn)行交叉開口,在經(jīng)線提升的同時(shí)，緯線在圓柱體上以等間距纏繞,編織成筒布?！∪绻幙棔r(shí)經(jīng)紗改用裂膜絲,雙絲,折疊絲,就可以編織出高強(qiáng)度的集裝袋,噸裝袋用布。編織布生產(chǎn)工藝中主要指標(biāo)由:編織密度,幅寬,抗拉強(qiáng)度,編織布的單位面積重量等組成。
3 圓織機(jī)機(jī)電原理
圓織機(jī)具有三個(gè)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和二個(gè)副運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，高速六梭圓織機(jī)圓織機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2.1 送經(jīng)部分
送經(jīng)輥多為主動(dòng)送經(jīng),它有自己的力矩電機(jī)、減速機(jī)以及傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)送經(jīng)輥轉(zhuǎn)動(dòng)。被動(dòng)送經(jīng)為無(wú)驅(qū)動(dòng)力,它由主機(jī)牽引的扁絲帶動(dòng)它轉(zhuǎn)動(dòng),適用于高線密度的扁絲。主動(dòng)送經(jīng)輥又稱自動(dòng)送經(jīng)輥.。本項(xiàng)目送經(jīng)部分由變頻器帶電機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)備經(jīng)線的送料，由變頻器控制速度目的實(shí)現(xiàn)送經(jīng)部分保持恒定的張力。經(jīng)紗架一般由鋼管或型鋼為骨架,分排和列固經(jīng)紗管的支撐軸及靠盤組成。
2.2主機(jī)部分
圓織機(jī)的主機(jī)由電機(jī)、減速系統(tǒng)以及機(jī)座構(gòu)成傳動(dòng)系統(tǒng)。由主轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)滑塊,滑塊帶動(dòng)棕帶(棕框)。棕絲、再配以跳桿(張力桿)組件,環(huán)規(guī)等,構(gòu)成開口機(jī)構(gòu)。由推梭桿、梭子等構(gòu)成引緯機(jī)構(gòu)。圓織機(jī)沒(méi)有專設(shè)打緯結(jié)構(gòu),它是由梭子上的張緊桿帶動(dòng)前端的滾輪,借梭子圓周運(yùn)行,把扁絲帶入并拉向環(huán)規(guī)(織口),即完成打緯。主機(jī)部分由變頻器帶電機(jī)實(shí)現(xiàn)主轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)，主盤的旋轉(zhuǎn)織入緯絲。
2.3 提升部分
圓織機(jī)卷取機(jī)構(gòu)-上牽引系統(tǒng)和收卷機(jī)。上牽引系統(tǒng)由主機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng),它由變緯齒輪改變緯密，由減速機(jī)減速,由一對(duì)平輥牽引編織布,輸出的編織布由收卷機(jī)卷取成布卷。收卷機(jī)由力矩電機(jī)、減速機(jī)及二輥平面滾取卷布。提升部分是由臺(tái)達(dá)A系列伺服配上的減速機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)織布的提升，關(guān)鍵點(diǎn)是要根據(jù)主電機(jī)的速度變化來(lái)精確控制提升伺服的速度，以保證無(wú)論主電機(jī)速度如何變化，緯線都能均勻地纏繞在經(jīng)線上。收卷部分的作用主要是將織布卷繞成筒同時(shí)可以平衡收卷系統(tǒng)的張力，減少提升伺服的力矩輸出。
4 臺(tái)達(dá)自動(dòng)化解決方案
4.1 方案分析
目前國(guó)內(nèi)自動(dòng)圓織機(jī)控制部分是采用控制器+變頻器的方式，控制器可以是PLC或者單片機(jī)，顯示部分使用觸摸屏或者是文本顯示器，通過(guò)開放的窗口在線設(shè)置緯密，實(shí)現(xiàn)扁絲規(guī)格的自由變換。該配置克服了之前機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)在更換產(chǎn)品后，需要更換機(jī)械傳動(dòng)部分的弊端。但是因?yàn)槭褂玫奶嵘糠质怯勺冾l器來(lái)控制異步電機(jī)，及其響應(yīng)性能比機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)降低很多，這樣一來(lái)就會(huì)出現(xiàn)在啟動(dòng)和停止的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)橫條，高速時(shí)會(huì)出現(xiàn)織物疏密不均的現(xiàn)象，如圖2所示。
4.2 臺(tái)達(dá)方案設(shè)計(jì)
我們根據(jù)目前圓織機(jī)存在的問(wèn)題提出了一套自動(dòng)塑料圓織機(jī)解決方案，該方案以臺(tái)達(dá)A伺服作為提升，通過(guò)與臺(tái)達(dá)PLC通訊修改電子齒輪比來(lái)實(shí)現(xiàn)緯密控制，輔以臺(tái)達(dá)觸摸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的設(shè)定和機(jī)器工作狀態(tài)的顯示。控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為三個(gè)部分:顯示部分、執(zhí)行部分和主控制，如圖3所示。顯示采用AS57GSTD觸摸屏，包含的功能有：圓織機(jī)的狀態(tài)信號(hào)、變頻器的參數(shù)設(shè)置，電流頻率顯示，自動(dòng)計(jì)米，班組產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)，緯密設(shè)定，變頻器，伺服的點(diǎn)動(dòng)控制等等。主控制采用臺(tái)達(dá)ES系列PLC，主轉(zhuǎn)盤使用臺(tái)達(dá)變頻調(diào)速，啟動(dòng)平穩(wěn)。
在本系統(tǒng)中，臺(tái)達(dá)伺服驅(qū)動(dòng)器直接根據(jù)主機(jī)的位置信號(hào)來(lái)控制伺服電機(jī)，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷可靠;同時(shí)充分利用MODBUS 通訊直接更改電子齒輪比。通過(guò)臺(tái)達(dá)觸摸屏，可以設(shè)定圓織機(jī)編織的工藝參數(shù);當(dāng)緯線寬度變化時(shí)，只需要簡(jiǎn)單的更改緯密度，大大提高了生產(chǎn)效率。此外，本系統(tǒng)還具有生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)和管理的功能，可以對(duì)不同班次進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和顯示。整個(gè)控制系統(tǒng)具有響應(yīng)及時(shí)、調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)，很好的解決了圓織機(jī)常見的啟停時(shí)編織疏密不均和高速時(shí)編織質(zhì)量下降的問(wèn)題。基于臺(tái)達(dá)解決方案的人機(jī)操控界面如圖4所示。
圖3 臺(tái)達(dá)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
5 結(jié)束語(yǔ)
使用伺服的圓織機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)在安徽某客戶獲得了成功，使編織產(chǎn)品的質(zhì)量獲得巨大的提升，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
