西门子模块6ES7241-1AA22-0XA0现货速发

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1 引言

在纺织工业中，由于织造时经纱反复受到各种外力的多次作用（拉伸、弯曲、冲击及摩擦）容易使纱线结构松散，起毛而断头，或纤维纠缠致使开口不清。为了在织造中提高经纱的可织性，使经纱增强，耐磨提高20-40%,并卷绕成浆轴，减伸率维持在20-25%，需要采用浆纱工艺技术。

浆纱机是纺织厂前织工序的重要设备，浆纱机的质量对布机的效率和质量有极大的影响。浆纱工序是织前准备的重要工序，尤其是现在高速织机迅速发展，对织轴质量的要求也越来越高。

本文介绍的浆纱长度自动检测系统，采用plc自动检测浆纱伸长率、织轴卷绕匹数、墨印内卷绕长度；当实际卷绕匹数与设定的织轴卷绕匹数相等时，系统发出声光报警,提醒工作落轴；同时微型打印机自动打印设定墨印长、实际卷绕匹数；采用人机界面发出控制指令及设定数据，并显示浆纱伸长率、织轴卷绕匹数、墨印内卷绕长度。系统大测控能力：墨印长99.99m，匹数255匹，伸长率+9.999m和-9.99m。

2 系统工作原理

2.1 打墨印记匹

如图1所示，在浆纱机的拖引辊轴端安装码盘，码盘上装有一块磁钢，拖引辊每转一周，磁钢接近霍尔元件一次，使其发出一个脉冲，经有关电路送入plc，与其相应的程序进行计数(n1)，当n1与设定墨印长所对应的拖引辊转数nb相等时，说明浆纱已经卷绕了一个墨印长，此时由程序控制，经plc输出驱动打印器电磁线圈，使打印器在浆纱上打上墨印标记。与此同时，记匹计数器内所记录的实际卷绕匹数ks增1。当ks与设定的织轴卷绕匹数kb相等时，系统发出声光报警，提醒工人落轴；同时微型打印机自动打印出该织轴的设定墨印长lm、实际卷绕匹数k1和轴平均伸长率e。为此，系统运行前要键入lm及设定卷绕匹数kb。拖引辊周长设为l1，当用户经触摸屏设定lm和kb后，程序自行运算。

图1 旋转传感器磁体设置

打印器采用打墨印锤，打墨印锤采用电磁线圈ka驱动，如图2示所示。

图2 打墨印锤

2.2 检测伸长率

检测浆纱伸长率的方法有定长测量法、测长表法、测速法、电测法等几种。为在浆纱过程中及时检查并控制好浆纱伸长率，浆出高质量的织轴，本设计选用第三种“测速法”来实现对浆纱伸长率的自动检测。

与拖引辊相同,在浆纱机引纱辊轴端也安装磁钢码盘与霍尔元件。引纱辊和拖引辊每转一周，相应的霍尔元件传感器各产生一个正脉冲信号，送入plc的输入端，plc内部计数器对其计数，进而实现对引纱辊、拖引辊表面速度的检测。

本系统利用拖引辊、引纱辊每转14转（卷过10m左右）定时器t1和t0的时间累加值之差求出段伸长率e。

设拖引辊转14转t1的累记时间为t1x，拖引辊转14转对应的浆纱长度为l1x，拖引辊直径d1=22.528cm，拖引辊表面线速度v1，引纱辊转14转t0的累记时间t0x，引纱辊14转对应的浆纱长度l0x，引纱辊直径d0=22.561cm，引纱辊表面线速度v0，则段伸长率e为

3 系统硬件设计

3.1 系统组成框图

系统组成框图如图3所示。其中引纱辊，拖引辊用来拖引纱布使其上浆；两个测长传感器分别用于监测引纱辊，拖引辊的转数；plc用于控置打墨印装置和声光报警装置，使其在规定的要求下作出反应；人机界面可以在线显示相应的工作数据，方便操作人员进行相应操作。

图3 系统组成框图

简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。本系统选用f940got-lwd-c触摸屏作为人机界面。plc选用三菱公司的fx2n-16mr系列产品，测长传感器选用霍尔传感器。打印机选用tpup-at微型面板式打印机。

3.2 plc控制电路

本系统有一个启动开关sa1，一个人工打墨印开关sa2及拖引辊霍尔传感器脉冲输入信号b1、引纱辊霍尔传感器脉冲输入信号b2，共占用plc四个输入点。输出信号有一个打墨印输出线圈ka和一个声光报警输出yh，共占用plc两个输出点。它们与plc的接口电路如图4所示。nbsp

4 系统软件设计

4.1 系统工作流程图

图5 系统工作流程图

系统工作流程如图5所示。首先通过触摸屏输入设定墨印长lm和设定织轴卷绕匹数kb，然后执行plc程序，计算拖引辊转数，并与设定墨印长对应的转数比较，达到设定值时打墨印、记匹，检测、计算段伸长率。满轴时停止系统运行，发出声光报警，同时通过触摸屏显示段伸长率并声光报警，打印机打印设定墨印长和实测卷绕匹数。

4.2 人机界面的设计

本系统使用的是f940got-lwd-c人机界面，使用的人机界面设计软件是gt designer2。创建画面过程如下。

（1）参数设定及数据显示报警画面设定。按系统要求检测浆纱伸长率,所以在系统启动前需要输入两个固定数值:设定的墨印长lm和设定的织轴卷绕匹数kb。

设定的墨印长lm画面创建如图6所示。设定的墨印长lm通过画面设定并保存在plc的数据寄存器d1中。

图6 设定墨印长lm

设定的织轴卷绕匹数kb画面创建如图7所示。设定的织轴卷绕匹数kb通过画面设定并保存在plc的数据寄存器d4中。

图7 设定织轴卷绕匹数kb

此外，还需要在界面中显示经过程序计算的段伸长率e。段伸长率e显示画面创建如图8所示。程序计算的段伸长率e保存在d12中。

图8 设定伸长率e

当织轴卷绕匹数达到设定的卷绕匹数时，要声光报警，提醒人工落轴。声光报警位元件为y001，画面创建如图9所示。

图9 设定声光报警位元件y001

同时将y001的显示方式设置为“on”，当系统进行声光报警时，人机界面会自动控制连接其上的打印机进行打印，实现其“画面硬拷贝”功能。

（2）设计的系统画面。人机界面系统画面如图10所示。

图10 系统画面

4.3 系统工作梯形图

系统梯形图如图11所示。图中数据寄存器d1存放由触摸屏输入的设定墨印长lm，d4存放由触摸屏输入设定织轴卷绕匹数kb。通过flt指令转换为二进制浮点数分别存放在d20、d22。计算拖引辊周长l1=πd1并存放d3d2中，计算设定转数存放d6d5中，通过dint指令将浮点数转换为整数存d24中。c0对由x2端输入的拖引辊转数脉冲进行计数，每转一圈计数一次，当计数次数等于nb（d24值）时，c0触点使y0线圈接通打墨印。c1用于记录实际匹数，当实际匹数等于设定织轴卷绕匹数kb（d4值）时，c1触点使y1线圈接通声光报警，提醒人工落轴。t1、t0分别记录拖引辊、引纱辊转14转的时间，c2、c3分别对拖引辊、引纱辊转数计数，当它们转满14转时，由mov指令将所需时间分别送入d9、d8中。浮点运算指令计算段伸长率并存入d46中，经dint指令转为整数后送d12中，然后通过触摸屏显示。nbsp

图11 系统工作梯形图

5 结束语

，采用plc控制的浆纱机自动测长系统，硬件结构简单，成本低廉，响应速度快，性能、价格比很高，具有很高的可靠性。另外还可以根据实际需要很方便地进行扩展。程序稍作修改，就可以满足用户不同的控制要求。

1引言

此系统属于食品机械的投入机的控制系统，系统包括触摸屏、可编程控制器、伺服、编码器、步进电机等，投入机主要功能是把呈带状脱氧剂或者是干燥剂，进行切断，然后按要求投入到包装线。在整个设备中，控制的主要要求是要切断准确，切断的位置偏差要在±5mm以内，而且要求速度可以很快，高速每分钟要达到170个；因为送料驱动使用的是步进电机，这样就会要求送料要有反馈，所以从动轮上安装了编码器做为反馈信号的来源，由于控制部件的组合以及于机械机构的联动配合问题，在调试时做了好多次软件和硬件的改进后达到了使用要求。

2食品脱氧剂投入机工艺

因为属于机械设备的系统，另外，要求精度也高一些，所以工艺过程相对复杂一些，主要要求如下：通过设定不同的料袋长度尺寸和间距，可以加工4种规格的产品；要求实际偏差不得超过±5mm；要求在连续运行时的加工速度要能达到每分钟170个；要求刀速和步进的速度都能有四个档的调整；报警上下限设定；偏差微调功能，并且显示微调值；要求有两个外部联动功能，启动不同的联动信号可以达到包装线联动的功能；要求具有生产计数的功能，可实现计数有效无效的切换。工艺过程如图1所示。

图1工艺过程

3系统设计

3.1 电控系统设计

（1）plc系统需求分析。6个数字量输入；3个数字量输出；1个伺服控制；1个步进控制；1个由ab相的编码器发出的高速脉冲计数。

（2）控制系统配置设计。触摸屏：台达dopa57gstd；plc：台达dvp12sc11t；伺服控制器：台达asd-a021la；台达编码器es3-06cn6941；步进驱动器和电机；料检测接近开关；刀位检测接近开关；外部连动接近开关。

触摸屏主要是用来显示和控制、报警、报警上下限设定、采集数据显示微调、报警数据显示、记录产量等；plc主要是采集数据并计算，控制伺服电机和步进电机的动作，报警的判断和输出；伺服电机的作用是用来使切刀可以快速的切断干燥剂，并且准确的归位；步进电机的作用是快速的进料，并且进料要十分的准确；编码的作用是把从动轮的转动的实际角度采集出来，送给plc。

3.2 控制软件功能设计

（1）系统的功能要求。可以设定干燥剂的长度和间距，以便可以切不同规格的干燥剂。

刀速和步进的速度是可设定的要能够分成几个档位，适应不同的要求；可以设定上下限报警，来控制误差的范围；显示报警画面、报警信息；报警上下限设定；具有偏差微调功能，并且显示微调值；要求有两个外部联动功能，启动不同的联动信号可以达到联动的功能；要求具有生产计数的功能，可实现计数有效无效的切换；要求具有复位功能，实现故障状态的复位；除联动外还能实现连续运行和点动的功能。

（2）技术难点分析。在以上的功能中重要的功能实现就是步进电机的控制，这也是难的部分，因为干燥剂长度的准确完全依赖于步进电机所走的行程，如果单纯靠固定脉冲数来控制步进电机，那么运行一段时间后一定会出现累计误差，会使所切的干燥剂长度相同但是会切到料上，所以必须使用编码器采集回来的脉冲数作为反馈来给步进发脉冲。

（3）hmi（触摸屏人机界面）画面设计。主页；控制画面；参数设置画面；步进速度设置画面；切刀速度设置画面；报警画面。

（4）plc模块设计。刀和步进速度设定；运行方式控制；复位状态控制；计数功能；伺服和步进控制；报警控制。

4机电系统调试

4.1 机电位移脉冲当量

通过反复的试验得到一个试验值：就是料每移动1mm编码器的脉冲数是多少个，在这台设备上得到的数据是，每移动1mm编码器的脉冲数是5个，而且相对准确。

4.2 伺服频率当量

通过反复试验得到两个数值：就是为达到每分钟加工速度为170个，那么对步进和伺服发出的脉冲频率是多少，经过试验得到的数据是步进额为4khz，而伺服应该是80khz；其实，本来可以通过计算可以得到这个数据，但是，由于机械方面的配合和程序有扫描周期的问题，所以不能完全套用计算所得到的数值。

4.3 料位检测

调整料检测的高度也是一个比较关键的环节，如果不能调整好高度会对切断的准确性起到决定性作用。

5结束语

此设备的使用台达的机电产品比较多，整合性能比较好，为客户降低了大量的成本，是单一电控技术平台为客户降低成本的很好的实例。针对国内食品机械的自动化程度较低的现状，还有很多自动化应用工程空间。食品脱氧剂投入机使用了台达的sc系列plc来控制台达伺服系统，达到了使用要求。