1 引言 在無(wú)紡布設(shè)備工藝流程中，完成纖維的混合及開(kāi)松后，即可將其送入喂棉系統(tǒng)。喂棉系統(tǒng)的選用應(yīng)與纖維類(lèi)型以及成網(wǎng)機(jī)形式相適應(yīng)，通常槽式喂棉機(jī)用于長(zhǎng)度小于60mm的細(xì)旦纖維，更長(zhǎng)的纖維或是粗旦纖維則應(yīng)采用帶振動(dòng)槽的喂棉箱—?dú)鈮盒驼駝?dòng)棉箱。本項(xiàng)目重點(diǎn)介紹的氣壓型振動(dòng)棉箱現(xiàn)已通過(guò)研發(fā)并投入正常生產(chǎn)中。 2 氣壓型振動(dòng)棉箱簡(jiǎn)介及控制要求 2.1 振動(dòng)棉箱 氣壓型振動(dòng)棉箱是介于開(kāi)清系統(tǒng)和梳理系統(tǒng)之間的重要工藝設(shè)備，如圖1 所示。原料從上輸送管道進(jìn)入喂棉箱內(nèi)，通過(guò)控制箱內(nèi)上、下箱氣流壓力，以保證形成連續(xù)、均衡的喂給量；同時(shí)通過(guò)振動(dòng)板的振動(dòng)，使喂棉箱形成均勻一致的筵棉從喂棉箱下部輸出，喂入下道成網(wǎng)機(jī)。就成網(wǎng)機(jī)而言，由喂棉系統(tǒng)均衡、穩(wěn)定地輸出筵棉對(duì)纖網(wǎng)的質(zhì)量（單位面積重量以及長(zhǎng)、短片段不勻率等）至關(guān)重要。 [align=center][img=397,458]http://www.ca800.com/uploadfile/maga/plc2008-7/tt-1.jpg[/img] 圖1 氣壓型振動(dòng)喂棉箱[/align] 2.2 設(shè)計(jì)要求 要求建立完善的自動(dòng)控制系統(tǒng)，利用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)和工藝參數(shù)對(duì)喂棉箱進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)，使設(shè)備和工藝生產(chǎn)保持在最優(yōu)的運(yùn)行狀態(tài)，提高設(shè)備的運(yùn)行效率，主要包括以下幾點(diǎn)： （1） pid和連續(xù)喂棉自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)定適當(dāng)工藝參數(shù)如：上、下箱壓力，上、下限壓力報(bào)警和pid比例系數(shù)p和積分系數(shù)i，使喂給速度得到連續(xù)保證，從而使上、下箱壓力保持恒定。 （2） 高速計(jì)數(shù)，利用plc特殊高速計(jì)數(shù)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)打手輥轉(zhuǎn)速的快慢，以便在出現(xiàn)原料堵塞之前及時(shí)做出合適的處理。 （3） 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)眾多工藝參數(shù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，如儲(chǔ)棉箱料位監(jiān)測(cè)，以便保證喂棉箱內(nèi)壓力的穩(wěn)定；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)上、下箱壓力，以便在掛花或開(kāi)清供棉不足時(shí)及時(shí)處理，保證生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。 （4） 建立集中控制系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)發(fā)出集中啟動(dòng)和集中停止命令，快速、準(zhǔn)確地完成生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)啟動(dòng)或停車(chē)，并對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行有效的聯(lián)鎖保護(hù)。 （5） mpi通訊的設(shè)定和實(shí)現(xiàn)，只是通過(guò)通訊設(shè)定即可解決通訊問(wèn)題，簡(jiǎn)潔、迅速。 3 技術(shù)方案和實(shí)現(xiàn)方法 根據(jù)控制要求和實(shí)際所需控制點(diǎn)數(shù)選用西門(mén)子s7-200cn系列plc。cpu224主單元加em223 擴(kuò)展i/o單元，人機(jī)界面選用西門(mén)子tp170b觸摸屏，實(shí)現(xiàn)較高的配置性價(jià)比。除預(yù)留兩個(gè)點(diǎn)作為備用外，設(shè)計(jì)上其他plc點(diǎn)都有充分利用，tp170b是單色5.7’屏，既能節(jié)約成本又能圖文并茂直觀顯示出所需工作畫(huà)面的內(nèi)容。具體控制原理詳如圖2所示。在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律pid控制或pid調(diào)節(jié)，對(duì)于常見(jiàn)的的弱耦合單回路低階反饋系統(tǒng)是最有效的控制算法。喂棉箱上箱、下箱壓力設(shè)定值由工藝確定，根據(jù)不同原料和產(chǎn)量要求設(shè)定上下箱壓力值，選用pi算法。在實(shí)際調(diào)試中，通過(guò)人機(jī)界面先大致設(shè)定一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值k1，k2，然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改參數(shù)值；同時(shí)喂給速度值通過(guò)pi調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)喂棉，界面中通過(guò)棒圖形象地表示連續(xù)喂棉的波動(dòng)情況，如圖3所示。 [align=center][img=397,248]http://www.ca800.com/uploadfile/maga/plc2008-7/tt-2.jpg[/img] 圖2 系統(tǒng)控制原理框圖 [img=567,408]http://www.ca800.com/uploadfile/maga/plc2008-7/tt-3.jpg[/img] 圖3 連續(xù)喂棉棒圖[/align] 3.1 打手輥轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 利用plc特殊高速計(jì)數(shù)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)打手輥轉(zhuǎn)速的快慢，以便在出現(xiàn)原料堵塞之前及時(shí)做出合適的處理。利用s7-200 cpu224專(zhuān)用高速計(jì)數(shù)點(diǎn)，6個(gè)獨(dú)立的高速計(jì)數(shù)器（100khz），hsc0-hsc5只有定義了計(jì)數(shù)器和計(jì)數(shù)器模式才能對(duì)計(jì)數(shù)器動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行編程，每個(gè)高速計(jì)數(shù)器都有一個(gè)控制字節(jié)，本程序里是以smb37為例，對(duì)smb37.7-smb37.0d7-d0為11001000轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制就是16#c8，用的是hsc0，mode0，對(duì)應(yīng)高速計(jì)數(shù)點(diǎn)是i0.0。機(jī)身上安裝有計(jì)數(shù)裝置，一圈發(fā)出一個(gè)脈沖，一秒鐘內(nèi)脈沖次數(shù)賦給vd5000，同時(shí)將hsc0復(fù)位一次，vd5000乘以60后把計(jì)數(shù)單位轉(zhuǎn)換為rpm/min（見(jiàn)附表）。 程序清單： main network 10 ld sm0.5 eu lps movd hc0, vd5000 aeno ＊d +60, vd5000 lpp hsc 0 subrutine network 1 ld sm0.0 //允許計(jì)數(shù)器； movb 16#c8, smb37 //更新當(dāng)前值，不更新預(yù)置值，設(shè)定計(jì)數(shù)方向?yàn)樵觯? //設(shè)定啟動(dòng)和復(fù)位都為高電平有效； //設(shè)定為1×模式； hdef 0, 0 movd +0, smd38 //清除hsc0當(dāng)前值； hsc 0 //編程hsc0； 3.2 建立集中控制和實(shí)時(shí)工藝參數(shù)監(jiān)測(cè) 操作臺(tái)上有點(diǎn)動(dòng)、自動(dòng)、聯(lián)動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)，程序中點(diǎn)動(dòng)狀態(tài)下可以單個(gè)電機(jī)開(kāi)停；自動(dòng)狀態(tài)下開(kāi)單機(jī)；聯(lián)動(dòng)狀態(tài)則是集中啟動(dòng)和集中停止該系統(tǒng)，同時(shí)發(fā)出相關(guān)聯(lián)鎖起、停信號(hào)和聯(lián)鎖報(bào)警和急停信號(hào)，給前后道連接設(shè)備。集中啟動(dòng)按工藝要求，先啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，然后是各單機(jī)打手，最后才是各單機(jī)的喂給；集中停止時(shí)順序恰恰相反。 通訊方案的設(shè)定：pc與plc s7-200之間遵循pc/ppi協(xié)議，人機(jī)界面與plc之間用mpi通訊。 [align=center][img=510,357]http://www.ca800.com/uploadfile/maga/plc2008-7/tt-4.jpg[/img] 圖4 工藝參數(shù)畫(huà)面[/align] 在tp170b界面上，有手動(dòng)畫(huà)面、自動(dòng)畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)面、密碼管理畫(huà)面和參數(shù)設(shè)置畫(huà)面，特別是在自動(dòng)畫(huà)面中有一頁(yè)畫(huà)面是正常工作時(shí)的顯示畫(huà)面，如下圖4所示，實(shí)時(shí)顯示了： （1） 各個(gè)輥?zhàn)拥墓ぷ鳡顟B(tài)（0或1）、旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速（hz或rpm或m/min）； （2） 光電開(kāi)關(guān)控制料位，光電擋光變暗，露出變亮； （3） 上箱和下箱的實(shí)時(shí)壓力值，單位pa。 這樣用戶在正常開(kāi)車(chē)過(guò)程中只看這一個(gè)畫(huà)面就可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行情況，若有報(bào)警，界面會(huì)自動(dòng)彈出報(bào)警畫(huà)面和報(bào)警信息，以方便用戶及時(shí)檢修；同時(shí)警鈴響起，鈴聲根據(jù)報(bào)警停車(chē)類(lèi)和報(bào)警不停車(chē)類(lèi)，程序里分別編成不同鈴聲，以方便現(xiàn)場(chǎng)操作人員辨識(shí)故障及解決問(wèn)題。 4 結(jié)束語(yǔ) s7-200 cn系列經(jīng)濟(jì)性小型高性能 plc結(jié)構(gòu)緊湊，具有極高的性價(jià)比。通過(guò)強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)化編程語(yǔ)言，工程優(yōu)越性強(qiáng)大。本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。項(xiàng)目的其它工藝段例如開(kāi)包機(jī)，粗、精開(kāi)松機(jī)，大倉(cāng)混棉機(jī)，儲(chǔ)棉箱，喂棉箱和部分針刺機(jī)，成卷機(jī)等控制系統(tǒng)都在使用s7-200cn。在以后的應(yīng)用中，計(jì)劃還要更廣泛、更深入的使用s7-200cn，以更好性價(jià)比的贏得用戶。