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基于台达机电自动化平台的塑编圆织机 |
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作者：中达电通股份有限公司 章建军 |
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引 言：本文首先对于国内塑编织造行业简要引述，然后在介绍塑编圆织机工艺原理的基础上，给出圆织机自动化系统分析，重点讨论台达机电一体化平台解决方案技术设计。项目已经成功应用。
关键字：台达伺服 E系列变频器 AS57GSTD PLC MODBUS通讯
1 引言
塑料编织袋在我国已经有二十多年的生产制造历史。经过塑编制造业的市场竞争，塑编行业得到了高速发展，近几年企业规模和产品档次有了很大提高，塑编行业已经逐步发展成为介于纺织和化工行业交叉的跨行业产业。随着中国进入WTO组织，国际间的物流和贸易发展大大的促进了塑编集装袋产品的市场需求，连续多年以每年15％的增长，目前达到15万吨年产量。
塑编工艺由塑编扁丝制造和塑编两大工艺过程组成。本文讨论基于台达机电一体化平台的塑编织机的自动化问题。塑料圆筒编织机(圆织机)是塑编企业的基本工艺设备。塑编织机自动化对于提升塑编制造产品的产量质量和减低人力资源成本具有十分重要的意义。
2 塑编筒布工艺设备
由塑料扁丝生产塑编编织布的工艺就是把扁丝经纬交错编织成布。对于筒布织造工艺，使用圆织机编织。圆织机的经纱架上有有许多纱锭，依据编织布幅宽和扁丝宽度，使用规定范围数量的经纱，经纱进入圆织机前由经纱的棕框对经纱进行交叉开口。纬纱梭子在交叉开口中作圆周运动穿过经纱编织成筒布圆织机是以PP（聚丙烯）或HDPE（高密度聚乙烯）扁丝为原料编织成圆筒编织布的纺织设备。圆织机通过多把梭子把多条纬纱同时织入，实现扁丝经纬交错编织成布工艺。经纱架上有许多纱锭，依据织布的幅宽和扁丝宽度,选定一定数量的经纱，经纱进入圆织机前，由棕框对经纱进行交叉开口,在经线提升的同时，纬线在圆柱体上以等间距缠绕,编织成筒布。如果编织时经纱改用裂膜丝,双丝,折叠丝,就可以编织出高强度的集装袋,吨装袋用布。编织布生产工艺中主要指标由:编织密度,幅宽,抗拉强度,编织布的单位面积重量等组成。
3 圆织机机电原理
圆织机具有三个主运动机构和二个副运动机构组成，高速六梭圆织机圆织机结构如图1所示。
图1 圆织机结构
2.1 送经部分
送经辊多为主动送经,它有自己的力矩电机、减速机以及传动链驱动送经辊转动。被动送经为无驱动力,它由主机牵引的扁丝带动它转动,适用于高线密度的扁丝。主动送经辊又称自动送经辊.。本项目送经部分由变频器带电机实现设备经线的送料，由变频器控制速度目的实现送经部分保持恒定的张力。经纱架一般由钢管或型钢为骨架,分排和列固经纱管的支撑轴及靠盘组成。
2.2主机部分
圆织机的主机由电机、减速系统以及机座构成传动系统。由主转盘驱动滑块,滑块带动棕带(棕框)。棕丝、再配以跳杆(张力杆)组件,环规等,构成开口机构。由推梭杆、梭子等构成引纬机构。圆织机没有专设打纬结构,它是由梭子上的张紧杆带动前端的滚轮,借梭子圆周运行,把扁丝带入并拉向环规(织口),即完成打纬。主机部分由变频器带电机实现主转盘的旋转，主盘的旋转织入纬丝。
2.3 提升部分
圆织机卷取机构-上牵引系统和收卷机。上牵引系统由主机同时驱动,它由变纬齿轮改变纬密，由减速机减速,由一对平辊牵引编织布,输出的编织布由收卷机卷取成布卷。收卷机由力矩电机、减速机及二辊平面滚取卷布。提升部分是由台达A系列伺服配上的减速机实现对织布的提升，关键点是要根据主电机的速度变化来精确控制提升伺服的速度，以保证无论主电机速度如何变化，纬线都能均匀地缠绕在经线上。收卷部分的作用主要是将织布卷绕成筒同时可以平衡收卷系统的张力，减少提升伺服的力矩输出。
4 台达自动化解决方案
4.1 方案分析
目前国内自动圆织机控制部分是采用控制器+变频器的方式，控制器可以是PLC或者单片机，显示部分使用触摸屏或者是文本显示器，通过开放的窗口在线设置纬密，实现扁丝规格的自由变换。该配置克服了之前机械传动系统在更换产品后，需要更换机械传动部分的弊端。但是因为使用的提升部分是由变频器来控制异步电机，及其响应性能比机械传动机构降低很多，这样一来就会出现在启动和停止的时候会出现横条，高速时会出现织物疏密不均的现象，如图2所示。
4.2 台达方案设计
我们根据目前圆织机存在的问题提出了一套自动塑料圆织机解决方案，该方案以台达A伺服作为提升，通过与台达PLC通讯修改电子齿轮比来实现纬密控制，辅以台达触摸屏来实现数据的设定和机器工作状态的显示。控制系统的结构分为三个部分:显示部分、执行部分和主控制，如图3所示。显示采用AS57GSTD触摸屏，包含的功能有：圆织机的状态信号、变频器的参数设置，电流频率显示，自动计米，班组产量统计，纬密设定，变频器，伺服的点动控制等等。主控制采用台达ES系列PLC，主转盘使用台达变频调速，启动平稳。
在本系统中，台达伺服驱动器直接根据主机的位置信号来控制伺服电机，控制结构简捷可靠;同时充分利用MODBUS 通讯直接更改电子齿轮比。通过台达触摸屏，可以设定圆织机编织的工艺参数;当纬线宽度变化时，只需要简单的更改纬密度，大大提高了生产效率。此外，本系统还具有生产统计和管理的功能，可以对不同班次进行生产数据统计和显示。整个控制系统具有响应及时、调节方便等优点，很好的解决了圆织机常见的启停时编织疏密不均和高速时编织质量下降的问题。基于台达解决方案的人机操控界面如图4所示。
图3 台达控制系统结构
图4 自动化塑编圆织机操作界面
5 结束语
使用伺服的圆织机控制系统已经在安徽某客户获得了成功，使编织产品的质量获得巨大的提升，取得了良好的经济效益。(end)
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(12/18/2008) |
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