基于PLC的细纱机控制系统解决方案

   细纱机是纺织厂的专用设备，具有前后两个辊子。由于前面辊子的速度比后面辊子快，从前辊子进去的粗纱在两个辊子之间得到拉延，从后面辊子输出的纱就变细了。花式纱不是均匀粗细，而是粗细相间。要得到粗细相间的纱，只需让后辊子的转速时快时慢即可。 
1. 差动齿轮系的设计

　　　来自于前辊子的转速经过齿轮减速后作为差动齿轮系的一个输入，另一个输入由两台伺服电动机通过机械合成而成，能实现启停500次/min。若两台伺服电动机不转，差动齿轮系输出到后辊子的为一个低于前辊子的均匀速度，此时细纺机纺出为普通纱。若两台伺服电机均启停250次/min，且启停时间错开，通过机械合成后为启停500次/min，此时差动轮系输出到后辊子的变化速度为500次/min，细纺机纺出为花式纱。

2. 控制系统硬件的设计

　　　在纺纱过程中需要不断地改变纱的粗细、纱的长度和节距3个参数，要求伺服电机不断改变启停周期和速度，每种纱常有300多种变化组合，参数要求方便进行调整，而且工作环境较恶劣，可靠性要求高。

　　　伺服系统电机采用低惯量永磁同步电机。两套伺服系统的速度控制号由PLC模拟量I/O模块输出控制。两套伺服系统的启停控制信号由PLC扩展的脉冲输出模块输出端控制，其相位相互错开。

　　　为了调节纱的粗细、长度和节距，PLC需要不断检测前辊子的速度，根据设置的参数和检测的前辊子速度计算出后辊子的速度和开关频率。前辊子速度和伺服电机速度的检测采用光电编码器，其输出的脉冲信号输送到PLC的高速计数模块进行计数从而得到前辊子的速度以计算伺服电机速度和开关频率。另外PLC选用绝缘型通讯用适配器与工控机进行通讯，以实现参数的设置和监控。通过HMI，单独机器部件的状态用图表界面简单明了的变现出来，使得操作和配置更加容易。

　　　贝加莱X20系统能够实现高速低成本的I/O控制，降低了线缆的费用，其模块化设计让系统具有超群的扩展能力，紧密的硬件设计则节省了面板的安全空间。

3．程序设计

　　　速度检测采用M法测速，在固定的时间间隔Ts内读取速度信号的脉冲数从而计算出转速的大小。串行通信模块数据传送利用RS指令，其与工控机进行串行通信时可以设置数据长度、奇偶性、波特率、停止位等。D/A模块具有电压输出和电流输出两种形式。数模转换模块采用FROM，TO指令，其中FROM控制A/D输入，TO控制D/A输出，编程指令包含选择数模转换通道和输入输出数据存放单元，设置数模转换命令，输出或读入转换结果等。

　　　贝加莱系统每一个完整的控制系统的操作配置都集成在一个自动化软件Automation Studio中，不仅加快了工程进度也节省了成本。

4．结论

　　　该纺织专用细纱机控制系统采用PLC加差动齿轮加伺服电机的设计，后辊子速度变化频率可达500次/min，充分满足了细纱机生产的需要。运行表明，该系统设计合理、工作可靠。