丁旭東

摘要：介紹玻纖紗拉絲機機頭速度，排線橫移速度模型的建立，以及在PLC程序中的實現(xiàn)。

關(guān)建詞：速度模型;PLC;拉絲機

1? 概述

玻纖拉絲是將池窯里的液態(tài)原料通過白金漏板拉出成不同號數(shù)的玻璃纖維，為了保證拉出的紗號數(shù)均勻，在控制中需盡量保證拉絲線速度的恒定。按照拉絲工藝的要求，拉絲的成形基本都為一定高度的圓柱形（或接近于圓柱形），這就必須要求我們拉絲時的卷繞轉(zhuǎn)速隨著直徑的增加而減小，以實現(xiàn)恒線速度的卷繞;同理在卷繞過程中，靠著機頭的排線機構(gòu)為了保持壓輥與紗團的距離，也需要隨著直徑的增加還減小后退速度。在實際PLC程序的控制中，對于卷繞速度和橫移后退速度必面建立合理的數(shù)學模型才能進行精確計算，下面將詳細介紹這兩個速度模型的建立。

2? 玻纖拉絲的特點

玻纖拉絲是將池窯中的玻璃液通過漏板拉出成玻璃纖維，他與傳統(tǒng)的紡織化纖拉絲有本質(zhì)上的區(qū)別，他在成絲之前是液態(tài)的原料，在生產(chǎn)開始后，不管拉絲機有沒有運行，液態(tài)的原料都會從漏板中漏出，我們稱之為漏板流量，這個流量在漏板溫度調(diào)節(jié)下基本恒定，是玻纖拉絲中的一個最大特點，同時也是速度模型建立中的重要參數(shù)。

3? 拉絲機頭速度模型的建立

如下圖1-1所示，這是一臺自動換筒拉絲機的結(jié)構(gòu)示意圖，其中的機頭系統(tǒng)部分是兩個圓柱形主軸，最后拉出的紗團也是一定高度的圓柱形，按照拉絲的工藝要求，機頭在拉絲時應(yīng)保持線速度的恒定，由于生產(chǎn)中漏板流量是相同的，通過分析我們可以了解保持拉絲的線速度恒定其實就是為了保證拉出的紗線粗細相同，專業(yè)術(shù)語就是TEX號數(shù)保持相同。這就可以給我們提供解決建立機頭轉(zhuǎn)速數(shù)學模型的思路，即單位時間里漏板流出的重量等于拉絲機拉出紗的重量，通過計算機頭上的紗團重量來計算出實時的紗團直徑，從而確定實時的機頭轉(zhuǎn)速。

3.1紗團結(jié)構(gòu)分析及機頭轉(zhuǎn)速計算方程的建立

根據(jù)上面提供的思路，我們只要計算出每個時間點t紗團的直徑，就可以換算出這個時間點的機頭轉(zhuǎn)速。如下圖1-2所示，卷繞機頭的直徑為d，每個時間點t時的紗團外徑為D，此時可以計算出：

我們知道W1與W2是相等的，所以有等式：

我們可以求得任何拉絲時間t時紗團的實際直徑為：

有了紗團的直徑就可以算出此時的機頭轉(zhuǎn)速，為了增加精度，計算時我們?nèi)時間的下一秒作為計算對象，這時紗團直徑增加量非常小，在計算中忽略不計，我們可以得到以下等式：

上面方程2等式的左邊是紗團1秒鐘繞起的紗的長度，右邊為漏板1秒種漏下號數(shù)為Tex大小的紗的長度。再結(jié)合上面的方程1，我們可以求得機頭轉(zhuǎn)速n與拉絲時間t的方程式，這個就是拉絲機頭轉(zhuǎn)速的數(shù)學模型：

3.2排線橫移分析及后退速度計算方程的建立

排線橫移機構(gòu)是為了保證排線器與紗團外層的距離不變，位置結(jié)構(gòu)見圖1-1，它的后退速度實際就是紗團半徑的增加速度。通過分析我們可以發(fā)現(xiàn)，其實半徑增加速度與轉(zhuǎn)速存在線性關(guān)系，為了簡單在分析時我們可以假定紗團高度即為一根紗的厚度。那么機頭每轉(zhuǎn)一周紗團半徑就增加一根紗的厚度，機頭速度的快慢完全決定了橫移后退的速度，這樣我們只要計算出橫移在拉絲開始時的速度V0就可以按機頭轉(zhuǎn)速下降曲線計算出實時的橫移后退速度V，同樣在計算中我們還是假定在開始拉絲的第一秒內(nèi)紗團半徑的增加即為橫移啟始速度V0，可以推導(dǎo)出以下方程式3

通過解方程3可以得：V0=由于速度不可能為負，所以可得橫移的啟始速度應(yīng)為。由此可得橫移速度：

4、速度數(shù)據(jù)模型在PLC中的實現(xiàn)

由于PLC編程中數(shù)學公式的限制，我們在進行計算時可以將公式分解成最小單位的加減乘除，平方開方等進行一步步疊加運算，將各個速度的模型用一個子程序保存，使用時直接調(diào)用即可，為了更接近實際工藝，還可以對速度模型添加調(diào)整系數(shù)。在速度輸出的執(zhí)行機構(gòu)方面，全部采用PLC直接與伺服通信的方式完成，保證高的精度與可靠性。