王　強　劉　紅　肖　甘

隨著轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)的飛速發(fā)展，紡織行業(yè)對紗線的品質(zhì)要求也越來越高，早期的基于繼電接觸器控制的轉(zhuǎn)杯紡紗機已經(jīng)不能滿足新的工藝要求。因此，國內(nèi)的轉(zhuǎn)杯紡紗機設(shè)備制造業(yè)正以性能更可靠、更穩(wěn)定的PLC紡紗控制系統(tǒng)逐步取代以繼電 – 接觸器為核心的紡紗控制系統(tǒng)。

1轉(zhuǎn)杯紡紗機的結(jié)構(gòu)及其對控制系統(tǒng)的要求

轉(zhuǎn)杯紡紗機的控制系統(tǒng)總體設(shè)計要求為：從控制效果上要求能調(diào)節(jié)左右轉(zhuǎn)杯、喂給和卷繞電機的速度，從而滿足不同紗線的工藝要求，提高轉(zhuǎn)杯紡紗機的可紡紗范圍；提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，從而提高成紗質(zhì)量；系統(tǒng)的制造成本不能太高，安裝、維修方便；盡可能地提高自動化水平，滿足多功能化發(fā)展要求；盡量不改變原系統(tǒng)的機械構(gòu)造、體積小、易于安裝。

從轉(zhuǎn)杯紡紗機的控制系統(tǒng)功能性設(shè)計上，要求能完成以下功能：

（1）根據(jù)操作順序啟動與關(guān)閉轉(zhuǎn)杯紡紗機機床，能實現(xiàn)自動和手動開關(guān)機床。自動啟動順序為：風(fēng)機 → 左右分梳 → 喂給 → 卷繞 → 轉(zhuǎn)杯 → 左右排雜，關(guān)閉順序剛好相反；當(dāng)筒子紗滿時，開啟落筒電機進行落筒。

（2）機床在正常工作時，通過清紗系統(tǒng)對紗疵進行有效檢測。同時，顯示斷紗的具體位置和紗疵的分布情況，幫助工人實現(xiàn)接頭，協(xié)助工藝人員改變工藝以減少紗疵的發(fā)生。如果有條件，可以安裝自動接頭裝置。

（3）通過對每個紗錠的紡紗時間和卷繞速度的計算，實現(xiàn)定長和計算臺產(chǎn)量等相關(guān)統(tǒng)計功能。

2轉(zhuǎn)杯紡紗機計算機控制系統(tǒng)方案設(shè)計

計算機控制系統(tǒng)的常見結(jié)構(gòu)有計算機監(jiān)控系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)、集散控制（DCS）系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)等。根據(jù)轉(zhuǎn)杯紡紗機的結(jié)構(gòu)組成和控制要求，在整機控制上選擇了集中監(jiān)控管理、分布控制的設(shè)計方案。在控制系統(tǒng)中選用了三菱的FX2N – 32MR – 001 PLC（主機）、GT1155 – QSBD – C 觸摸屏，配FX2N – 485 – BD通信板、FR – S540系列低頻變頻器和JP6C – Z9中頻變頻器。清紗單元使用以89S51為核心的單片機系統(tǒng)（從機）。整個系統(tǒng)的控制框圖如圖 1 所示。

從圖 1 看出，車頭箱內(nèi)使用 1 套PLC作為主機進行集中監(jiān)控管理，控制變頻器、風(fēng)機、左右分梳、左右排雜和落筒電機，進行全機的開車和關(guān)車等動作的控制。通過485接口與 3 個清紗單元（從機）組成一個通訊網(wǎng)絡(luò)，對中段部分的紡紗頭清紗信息進行讀寫，監(jiān)測每個紡紗頭的工作情況，實現(xiàn)紡紗頭每一錠的紗疵檢測、切除和計長等功能。通過485接口與觸摸屏通信，一方面制作可視化的操作界面，發(fā)送控制命令、設(shè)置工藝參數(shù)，另一方面將計算和檢測結(jié)果送到人機界面，顯示速度、紗疵情況、故障信息、監(jiān)控機器狀態(tài)等。

3轉(zhuǎn)杯紡紗機計算機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1主機PLC程序設(shè)計

目前觸摸屏編制軟件很多，本系統(tǒng)使用“組態(tài)王”軟件在PC機上進行編制，編制完成下載到觸摸屏內(nèi)存。在程序運行過程中，所有控制命令都通過觸摸屏發(fā)出。主機程序流程如圖 2。

啟動時，通過觸摸屏元件對主機發(fā)送控制命令，主機判定是自動啟動還是手動啟動方式，如果是自動啟動，則執(zhí)行PLC啟動程序，依次啟動風(fēng)機、左右分梳、喂給、卷繞機構(gòu)、轉(zhuǎn)杯和左右排雜；如果是手動啟動，主機向從機寫入清紗參數(shù)，然后主機打開中斷，轉(zhuǎn)入等待接收從機送入的紗疵信息，并對數(shù)據(jù)作出處理。關(guān)機時，轉(zhuǎn)入關(guān)機子程序，關(guān)機順序與啟動順序相反。

3.2從機單片機程序設(shè)計

本設(shè)計從機核心為Intel 89SC51單片機，利用MAX485芯片和主機通信，每個從機控制 30 個清紗檢查頭，采取主從應(yīng)答方式與主機進行通信，接受主機發(fā)出的各種命令和參數(shù)，同時以掃描方式檢測清紗頭的清紗數(shù)據(jù)，以中斷方式回傳給主機進行計算和統(tǒng)計顯示。從機單片機工作流程如圖 3。

3.3系統(tǒng)通信部分設(shè)計

本系統(tǒng)通信程序主要涉及PLC和單片機的通信初始化設(shè)置以及接收和發(fā)送程序。本文僅對PLC和單片機的通信初始化設(shè)置進行說明。

PLC初始化設(shè)置如下：

LD M8002；

MOV H0C69D8120 //波特率 2 400 bps，8 個數(shù)據(jù)位，無起始位、終止符和校驗位，2 位停止位，無通訊協(xié)議；

RS D10K10D50K10 //發(fā)送數(shù)據(jù)在D10開始的連續(xù) 10 個寄存器；接收數(shù)據(jù)在D50開始的連續(xù) 10 個寄存器；

EI // 允許中斷；

SETM8122 // 啟動發(fā)送。

系統(tǒng)選用單片機晶振為 6 MHz，串口工作在方式 1，定時器T1工作在方式 2，定時 1 min請求中斷，進行數(shù)據(jù)發(fā)送。單片機初始化設(shè)置如下：

MOV TMOD，20H //T1工作方式 2；

MOV TH1，0F3H //設(shè)置定時器T1初值，程序中軟件循環(huán)定時 1 min；

MOV TL1，0F3H；

MOV SCON，50H //串口工作在方式 1；

MOV PCON，80H //波特率 2 400bps；

SETB TR1 //啟動T1；

SETB EA //中斷允許；

SETB ET1 //T1中斷允許；

SETB ES //串口中斷允許。

4結(jié)語

本系統(tǒng)是根據(jù)當(dāng)前紡織企業(yè)普遍使用的轉(zhuǎn)杯紡紗機電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的，能滿足目前紡織企業(yè)設(shè)備改造的需要。整個改造系統(tǒng)的成本低，基本沒改變原系統(tǒng)的機械構(gòu)造，改造后的控制系統(tǒng)體積小、控制精度高，易于實現(xiàn)隨機安裝。

參考文獻

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