中達電通股份有限公司 合肥機電業務處  章建軍

 

引  言：本文首先對于國內塑編織造行業簡要引述，然后在介紹塑編圓織機工藝原理的基礎上，給出圓織機自動化系統分析，重點討論臺達機電一體化平臺解決方案技術設計。項目已經成功應用。

關鍵字：臺達伺服  E系列變頻器  AS57GSTD  PLC  MODBUS通訊

 

    塑料編織袋在我國已經有二十多年的生產制造歷史。經過塑編制造業的市場競爭，塑編

行業得到了高速發展，近幾年企業規模和產品檔次有了很大提高，塑編行業已經逐步發展成為介于紡織和化工行業交叉的跨行業產業。隨著中國進入WTO組織，國際間的物流和貿易發展大大的促進了塑編集裝袋產品的市場需求，連續多年以每年15％的增長，目前達到15萬噸年產量。

塑編工藝由塑編扁絲制造和塑編兩大工藝過程組成。本文討論基于臺達機電一體化平臺

的塑編織機的自動化問題。塑料圓筒編織機(圓織機)是塑編企業的基本工藝設備。塑編織機自動化對于提升塑編制造產品的產量質量和減低人力資源成本具有十分重要的意義。

    由塑料扁絲生產塑編編織布的工藝就是把扁絲經緯交錯編織成布。對于筒布織造工藝，

使用圓織機編織。圓織機的經紗架上有有許多紗錠，依據編織布幅寬和扁絲寬度，使用規定范圍數量的經紗，經紗進入圓織機前由經紗的棕框對經紗進行交叉開口。緯紗梭子在交叉開口中作圓周運動穿過經紗編織成筒布

    圓織機是以PP（聚丙烯）或HDPE（高密度聚乙烯）扁絲為原料編織成圓筒編織布的紡織設備。圓織機通過多把梭子把多條緯紗同時織入，實現扁絲經緯交錯編織成布工藝。經紗架上有許多紗錠，依據織布的幅寬和扁絲寬度,選定一定數量的經紗，經紗進入圓織機前，由棕框對經紗進行交叉開口,在經線提升的同時，緯線在圓柱體上以等間距纏繞,編織成筒布。　如果編織時經紗改用裂膜絲,雙絲,折疊絲,就可以編織出高強度的集裝袋,噸裝袋用布。編織布生產工藝中主要指標由:編織密度,幅寬,抗拉強度,編織布的單位面積重量等組成。

    圓織機具有三個主運動機構和二個副運動機構組成，高速六梭圓織機圓織機結構如圖1所示。

 圖1  圓織機結構

    送經輥多為主動送經,它有自己的力矩電機、減速機以及傳動鏈驅動送經輥轉動。被動送經為無驅動力,它由主機牽引的扁絲帶動它轉動,適用于高線密度的扁絲。主動送經輥又稱自動送經輥.。本項目送經部分由變頻器帶電機實現設備經線的送料，由變頻器控制速度目的實現送經部分保持恒定的張力。經紗架一般由鋼管或型鋼為骨架,分排和列固經紗管的支撐軸及靠盤組成。
2.2主機部分

    圓織機的主機由電機、減速系統以及機座構成傳動系統。由主轉盤驅動滑塊,滑塊帶動棕帶(棕框)。棕絲、再配以跳桿(張力桿)組件,環規等,構成開口機構。由推梭桿、梭子等構成引緯機構。圓織機沒有專設打緯結構,它是由梭子上的張緊桿帶動前端的滾輪,借梭子圓周運行,把扁絲帶入并拉向環規(織口),即完成打緯。主機部分由變頻器帶電機實現主轉盤的旋轉，主盤的旋轉織入緯絲。

    圓織機卷取機構-上牽引系統和收卷機。上牽引系統由主機同時驅動,它由變緯齒輪改變緯密，由減速機減速,由一對平輥牽引編織布,輸出的編織布由收卷機卷取成布卷。收卷機由力矩電機、減速機及二輥平面滾取卷布。提升部分是由臺達A系列伺服配上的減速機實現對織布的提升，關鍵點是要根據主電機的速度變化來精確控制提升伺服的速度，以保證無論主電機速度如何變化，緯線都能均勻地纏繞在經線上。收卷部分的作用主要是將織布卷繞成筒同時可以平衡收卷系統的張力，減少提升伺服的力矩輸出。
4 臺達自動化解決方案

    目前國內自動圓織機控制部分是采用控制器+變頻器的方式，控制器可以是PLC或者單片機，顯示部分使用觸摸屏或者是文本顯示器，通過開放的窗口在線設置緯密，實現扁絲規格的自由變換。該配置克服了之前機械傳動系統在更換產品后，需要更換機械傳動部分的弊端。但是因為使用的提升部分是由變頻器來控制異步電機，及其響應性能比機械傳動機構降低很多，這樣一來就會出現在啟動和停止的時候會出現橫條，高速時會出現織物疏密不均的現象，如圖2所示。

    我們根據目前圓織機存在的問題提出了一套自動塑料圓織機解決方案，該方案以臺達A伺服作為提升，通過與臺達PLC通訊修改電子齒輪比來實現緯密控制，輔以臺達觸摸屏來實現數據的設定和機器工作狀態的顯示。控制系統的結構分為三個部分:顯示部分、執行部分和主控制，如圖3所示。顯示采用AS57GSTD觸摸屏，包含的功能有：圓織機的狀態信號、變頻器的參數設置，電流頻率顯示，自動計米，班組產量統計，緯密設定，變頻器，伺服的點動控制等等。主控制采用臺達ES系列PLC，主轉盤使用臺達變頻調速，啟動平穩。

    在本系統中，臺達伺服驅動器直接根據主機的位置信號來控制伺服電機，控制結構簡捷可靠;同時充分利用MODBUS 通訊直接更改電子齒輪比。通過臺達觸摸屏，可以設定圓織機編織的工藝參數;當緯線寬度變化時，只需要簡單的更改緯密度，大大提高了生產效率。此外，本系統還具有生產統計和管理的功能，可以對不同班次進行生產數據統計和顯示。整個控制系統具有響應及時、調節方便等優點，很好的解決了圓織機常見的啟停時編織疏密不均和高速時編織質量下降的問題。基于臺達解決方案的人機操控界面如圖4所示。

 

    使用伺服的圓織機控制系統已經在安徽某客戶獲得了成功，使編織產品的質量獲得巨大的提升，取得了良好的經濟效益。