一 引言 噴氣織機(jī)是無梭織機(jī)的一種，它具有生產(chǎn)效率高，織造的產(chǎn)品種類較多的特點(diǎn)。但其工藝要求較高，整機(jī)動(dòng)作具有很強(qiáng)的協(xié)調(diào)性，控制系統(tǒng)比較復(fù)雜。目前，我國(guó)國(guó)內(nèi)織機(jī)生產(chǎn)廠商所制造的噴氣織機(jī)多長(zhǎng)期采用日本技術(shù)，其電氣控制系統(tǒng)也主要依賴于從日本進(jìn)口，由此造成生產(chǎn)成本難以下降，供貨時(shí)間無法保證，直接阻礙了產(chǎn)品的銷售。為改善這一狀況，諸多生產(chǎn)廠家及相關(guān)研究部門多年來在噴氣織機(jī)電氣控制系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化方面均做了大量工作。其主要方式為完全模仿日本噴氣織機(jī)的控制方式，即采用多個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)完成整個(gè)織機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)作控制和數(shù)據(jù)運(yùn)算。在長(zhǎng)期的研發(fā)過程中，我們發(fā)現(xiàn)這種方法開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)、修改過程比較繁瑣、系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差，由此造成噴氣織機(jī)電氣控制系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化的工作始終難以取得令人滿意的成果。 針對(duì)此種情況，我們公司在對(duì)日產(chǎn)LA51VS型噴氣織機(jī)電控系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化的工作中，決定摒棄以往的模仿方式，采用一種新型的智能控制器B&R可編程計(jì)算機(jī)控制器（PCC），根據(jù)產(chǎn)品的功能和動(dòng)作要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，在短短的三個(gè)半月時(shí)間內(nèi)完成了由開發(fā)到樣機(jī)調(diào)試成功的整個(gè)過程，開辟出了一條研制新途徑。 二 貝加萊（B&R）PCC在噴氣織機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 目前常規(guī)噴氣織機(jī)電氣控制系統(tǒng)主要包括以下方面： 1. 噴氣織機(jī)基本動(dòng)作控制 包括織機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、停止，并在運(yùn)行過程中檢測(cè)織機(jī)的各種工藝故障和設(shè)備故障，根據(jù)工藝要求發(fā)出相關(guān)指令，控制織機(jī)的動(dòng)作。 2. 引緯系統(tǒng)控制 主要指對(duì)織機(jī)的主噴嘴電磁閥、輔助噴嘴電磁閥及擋紗銷的協(xié)調(diào)控制。 3. 送經(jīng)系統(tǒng)控制 即電子送經(jīng)控制系統(tǒng)。根據(jù)織機(jī)工藝要求設(shè)定參數(shù)，計(jì)算送經(jīng)量和送經(jīng)補(bǔ)償量以及送經(jīng)速度，從而控制伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)精確送經(jīng)，有效防止停車檔。 4. 功能參數(shù)設(shè)置、故障報(bào)警提示及生產(chǎn)管理統(tǒng)計(jì) 完成噴氣織機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置，詳細(xì)、準(zhǔn)確提供故障、報(bào)警信息，監(jiān)察織機(jī)工作狀態(tài)，匯集生產(chǎn)管理方面所需信息。 噴氣織機(jī)的所有動(dòng)作均與織機(jī)角度息息相關(guān)，它對(duì)系統(tǒng)I/O信號(hào)的響應(yīng)速度、處理時(shí)間、定位停車的位置和電磁閥的開啟、關(guān)閉角度的準(zhǔn)確性以及送經(jīng)系統(tǒng)的控制精度均有很高要求。我們以轉(zhuǎn)速為600rpm的織機(jī)為例，其每毫秒旋轉(zhuǎn)角度為3.6度，而織機(jī)的角度控制精度要求達(dá)到±2度，也就是說，系統(tǒng)必須在一毫秒以內(nèi)完成對(duì)多個(gè)信號(hào)的處理。這些信號(hào)中還包括主機(jī)和伺服電機(jī)的編碼器高頻信號(hào)、張力傳感器的毫伏級(jí)模擬量信號(hào)、伺服電機(jī)的模擬量控制信號(hào)等諸多非開關(guān)量信號(hào)。 綜合以上所述，如果采用傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器PLC將無法滿足噴氣織機(jī)的控制要求，因?yàn)镻LC的主要功能是邏輯控制，即開關(guān)量控制，它雖然也有一些特殊功能模塊，但這些模塊是作為PLC的附加模塊，在硬件上與PLC之間存在接口，在軟件上又無法在PLC程序中統(tǒng)一編程控制，同時(shí)，常規(guī)的PLC操作系統(tǒng)大多采用單任務(wù)的時(shí)鐘掃描或監(jiān)控程序，來處理程序本身的邏輯運(yùn)算指令和外部的I/O通道的狀態(tài)采集與刷新，這樣處理，直接導(dǎo)致了真正意義上的“控制速度”依賴于應(yīng)用程序的大小，這一結(jié)果，無疑是同噴氣織機(jī)I/O通道中高實(shí)時(shí)性的控制要求相違背的。另外，PLC的內(nèi)存容量只有幾十kB，數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理能力也較為有限。所以，在噴氣織機(jī)控制系統(tǒng)中使用PLC完成如此復(fù)雜的控制就有些力不從心了。 B&R可編程計(jì)算機(jī)控制器（PCC）是一種面向運(yùn)動(dòng)控制、過程控制和網(wǎng)絡(luò)控制的專用控制系統(tǒng)，是集標(biāo)準(zhǔn)PLC、數(shù)控系統(tǒng)和工業(yè)計(jì)算機(jī)的性能特點(diǎn)于一體的智能控制器。其模塊化的硬件和軟件結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)設(shè)計(jì)者的控制需要組合成具有廠家應(yīng)用特點(diǎn)的專用控制系統(tǒng)，并具有靈活自由的聯(lián)網(wǎng)和擴(kuò)展能力。其所有模塊（包括運(yùn)動(dòng)模塊等智能模塊）與PCC通過系統(tǒng)總線進(jìn)行連接通訊，中間沒有接口，并且PCC的系統(tǒng)軟件采用分時(shí)多任務(wù)機(jī)制構(gòu)筑其應(yīng)用軟件的運(yùn)行平臺(tái)，這樣應(yīng)用程序的運(yùn)行周期則與程序長(zhǎng)短無關(guān)，而是由操作系統(tǒng)的循環(huán)周期決定，由此，它將應(yīng)用程序的掃描周期同真正外部的控制周期區(qū)別開來，滿足了真正實(shí)時(shí)控制的要求。 基于這樣的操作系統(tǒng)，PCC的應(yīng)用程序由多任務(wù)模塊構(gòu)成，這樣給項(xiàng)目應(yīng)用軟件的開發(fā)帶來了了很大的便利，因?yàn)檫@樣可以方便地按控制項(xiàng)目中各部分不同的功能要求，如數(shù)據(jù)采集，報(bào)警，PID調(diào)節(jié)運(yùn)算，通信控制等，分別編制出控制程序模塊（任務(wù)），這些模塊既相互獨(dú)立運(yùn)行，而數(shù)據(jù)間又保持一定的相互關(guān)聯(lián)，這些模塊經(jīng)過分步驟的獨(dú)立編制和調(diào)試完成之后，可一同下載至PCC的CPU中，在多任務(wù)操作系統(tǒng)的調(diào)度管理下，并行運(yùn)行，共同實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的控制要求。 PCC在編制不同的單個(gè)任務(wù)模塊時(shí)，具有靈活選用不同編程語(yǔ)言的特點(diǎn)，這就意味著不僅在常規(guī) PLC上一直為人們所熟悉的梯形圖、指令表語(yǔ)言可在PCC上繼續(xù)沿用，而且用戶還可采用更為高效直觀的高級(jí)語(yǔ)言（PL2000），它是一套完全面向控制的文本語(yǔ)言，熟悉BASIC的技術(shù)人員會(huì)對(duì)它的語(yǔ)法有種似曾相識(shí)的感覺，它對(duì)于控制要求的描述非常簡(jiǎn)便，直觀。除此之外，PCC的應(yīng)用軟件開發(fā)還具有集成“C”語(yǔ)言程序的能力，從而提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理能力。 在硬件結(jié)構(gòu)方面，PCC的特點(diǎn)是很顯著的。在其核心的運(yùn)算模塊內(nèi)部，PCC為其CPU配備了數(shù)倍于常規(guī) PLC的大容量存儲(chǔ)單元（100K-16M），這無疑為強(qiáng)大的系統(tǒng)和應(yīng)用軟件提供了監(jiān)視的硬件基礎(chǔ)。PCC在硬件上的特點(diǎn)，還體現(xiàn)在它為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種信號(hào)設(shè)計(jì)了許多專用的接口模塊，如高頻脈沖，增量式編碼器，溫度，稱重信號(hào)及超聲波信號(hào)接口模塊等。它們將各種形式的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)十分方便的聯(lián)入以PCC為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)中，用戶可按需要對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件I/O通道以單路，十余路或數(shù)十路為單位模塊，進(jìn)行數(shù)十點(diǎn)至數(shù)百點(diǎn)上千點(diǎn)的擴(kuò)展與聯(lián)網(wǎng)。在機(jī)械行業(yè)PCC以專用模塊的方式對(duì)高精度運(yùn)動(dòng)控制功能如高速編碼計(jì)數(shù)、速度和位置補(bǔ)償、電子齒輪傳動(dòng)、電子凸輪進(jìn)行了集成，在大大提高控制精度的同時(shí)，使編程更加方便。 我公司在噴氣織機(jī)電氣控制系統(tǒng)開發(fā)中，使用的是B&R 2005系列PCC。下面我們對(duì)整個(gè)系統(tǒng)控制概況進(jìn)行說明。 　　 本控制系統(tǒng)將B&R PCC作為主控制器，人機(jī)界面采用多功能觸摸式顯示屏，通過通訊方式與PCC相連接，使操作變得更加方便，界面變得更加友好。 1. 基本動(dòng)作控制。使用PCC編碼器模塊對(duì)織機(jī)的角度傳感器信號(hào)進(jìn)行采樣，經(jīng)過倍頻處理以提高控制精度，然后轉(zhuǎn)換成織機(jī)角度信號(hào)，作為織機(jī)各種動(dòng)作的基本參考依據(jù)。通過人機(jī)界面完成對(duì)織機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置。在織機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)，控制織機(jī)的每一項(xiàng)動(dòng)作，并同時(shí)在觸摸顯示屏上顯示當(dāng)前織機(jī)狀態(tài)和故障原因。探緯檢測(cè)范圍信號(hào)由PCC高速數(shù)字I/O模塊輸出，其精確度可達(dá)±1度。 2. 引緯控制系統(tǒng)。PCC的CPU通過RS232接口，以通訊方式與電磁閥控制板連接，由人機(jī)界面完成對(duì)電磁閥開啟和關(guān)閉角度的設(shè)置。電磁閥控制板接受主控制器所發(fā)指令，根據(jù)角度傳感器信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電磁閥工作。本系統(tǒng)為雙噴任意選緯系統(tǒng)，引緯系統(tǒng)具有正常運(yùn)行引緯、慢動(dòng)引緯及引一緯功能。所有功能操作均通過觸摸顯示屏進(jìn)行。 3. 送經(jīng)控制系統(tǒng)。主控制器根據(jù)系統(tǒng)所設(shè)定的經(jīng)軸卷徑、緯紗密度、織機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)，計(jì)算送經(jīng)系統(tǒng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速。織機(jī)運(yùn)行過程中通過PCC張力全橋測(cè)量模塊檢測(cè)經(jīng)紗張力，經(jīng)CPU計(jì)算后，再由模擬量輸出模塊調(diào)整伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速，保證織機(jī)運(yùn)行過程當(dāng)中經(jīng)紗張力的相對(duì)恒定。另外，通過PCC設(shè)置織機(jī)是否選用快速啟動(dòng)，調(diào)整伺服電機(jī)的啟動(dòng)延時(shí)、啟動(dòng)時(shí)間、停止延時(shí)及停止時(shí)間，在織機(jī)啟動(dòng)前調(diào)整織口位置，從而有效防止停車檔的產(chǎn)生。 4. 生產(chǎn)管理統(tǒng)計(jì)。PCC強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和計(jì)算能力使生產(chǎn)效率統(tǒng)計(jì)、運(yùn)行狀況記錄及落布情況記錄變得簡(jiǎn)單而有效。 目前的實(shí)踐證明，新一代可編程計(jì)算機(jī)控制器B&R PCC完全適用于高檔織機(jī)的控制系統(tǒng)，它不僅保證了原機(jī)的功能，同時(shí)還相應(yīng)提高了系統(tǒng)的綜合控制性能，降低了故障率（PCC可達(dá)到50萬小時(shí)無故障），配以經(jīng)濟(jì)實(shí)用的人機(jī)界面，使操作變得更加簡(jiǎn)單方便，使整個(gè)設(shè)備的檔次有了較大提高。另外，由于PCC具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，能夠方便地實(shí)現(xiàn)織機(jī)的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控功能，增強(qiáng)織造車間管理的科學(xué)性，提高管理效率。 貝加萊的PCC在工業(yè)控制中的強(qiáng)大功能優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)了可編程控制器與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及DCS（分布式工業(yè)控制系統(tǒng)）技術(shù)相互融合的發(fā)展潮流，我公司愿與B&R一同為紡織機(jī)械行業(yè)開發(fā)出性能優(yōu)良，獨(dú)具風(fēng)格和技術(shù)特點(diǎn)的紡機(jī)設(shè)備。