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案例頻道

基于臺達(dá)機(jī)電自動化平臺的塑編圓織機(jī)
  • 企業(yè):中達(dá)電通股份有限公司     領(lǐng)域:PLC /PAC/PCC/RTU     行業(yè):物流倉儲    
  • 點(diǎn)擊數(shù):1766     發(fā)布時間:2008-12-18 10:53:38
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1 引言

  塑料編織袋在我國已經(jīng)有二十多年的生產(chǎn)制造歷史。經(jīng)過塑編制造業(yè)的市場競爭,塑編行業(yè)得到了高速發(fā)展,近幾年企業(yè)規(guī)模和產(chǎn)品檔次有了很大提高,塑編行業(yè)已經(jīng)逐步發(fā)展成為介于紡織和化工行業(yè)交叉的跨行業(yè)產(chǎn)業(yè)。隨著中國進(jìn)入WTO組織,國際間的物流和貿(mào)易發(fā)展大大的促進(jìn)了塑編集裝袋產(chǎn)品的市場需求,連續(xù)多年以每年15%的增長,目前達(dá)到15萬噸年產(chǎn)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(dá)機(jī)電一體化平臺的塑編織機(jī)的自動化問題。塑料圓筒編織機(jī)(圓織機(jī))是塑編企業(yè)的基本工藝設(shè)備。塑編織機(jī)自動化對于提升塑編制造產(chǎn)品的產(chǎn)量質(zhì)量和減低人力資源成本具有十分重要的意義。

2 塑編筒布工藝設(shè)備

  由塑料扁絲生產(chǎn)塑編編織布的工藝就是把扁絲經(jīng)緯交錯編織成布。對于筒布織造工藝,使用圓織機(jī)編織。圓織機(jī)的經(jīng)紗架上有有許多紗錠,依據(jù)編織布幅寬和扁絲寬度,使用規(guī)定范圍數(shù)量的經(jīng)紗,經(jīng)紗進(jìn)入圓織機(jī)前由經(jīng)紗的棕框?qū)?jīng)紗進(jìn)行交叉開口。緯紗梭子在交叉開口中作圓周運(yùn)動穿過經(jīng)紗編織成筒布圓織機(jī)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(shè)備。圓織機(jī)通過多把梭子把多條緯紗同時織入,實(shí)現(xiàn)扁絲經(jīng)緯交錯編織成布工藝。經(jīng)紗架上有許多紗錠,依據(jù)織布的幅寬和扁絲寬度,選定一定數(shù)量的經(jīng)紗,經(jīng)紗進(jìn)入圓織機(jī)前,由棕框?qū)?jīng)紗進(jìn)行交叉開口,在經(jīng)線提升的同時,緯線在圓柱體上以等間距纏繞,編織成筒布?!∪绻幙棔r經(jīng)紗改用裂膜絲,雙絲,折疊絲,就可以編織出高強(qiáng)度的集裝袋,噸裝袋用布。編織布生產(chǎn)工藝中主要指標(biāo)由:編織密度,幅寬,抗拉強(qiáng)度,編織布的單位面積重量等組成。

3 圓織機(jī)機(jī)電原理

  圓織機(jī)具有三個主運(yùn)動機(jī)構(gòu)和二個副運(yùn)動機(jī)構(gòu)組成,高速六梭圓織機(jī)圓織機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。


圖1 圓織機(jī)結(jié)構(gòu)

  2.1 送經(jīng)部分

  送經(jīng)輥多為主動送經(jīng),它有自己的力矩電機(jī)、減速機(jī)以及傳動鏈驅(qū)動送經(jīng)輥轉(zhuǎn)動。被動送經(jīng)為無驅(qū)動力,它由主機(jī)牽引的扁絲帶動它轉(zhuǎn)動,適用于高線密度的扁絲。主動送經(jīng)輥又稱自動送經(jīng)輥.。本項(xiàng)目送經(jīng)部分由變頻器帶電機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)備經(jīng)線的送料,由變頻器控制速度目的實(shí)現(xiàn)送經(jīng)部分保持恒定的張力。經(jīng)紗架一般由鋼管或型鋼為骨架,分排和列固經(jīng)紗管的支撐軸及靠盤組成。

  2.2主機(jī)部分

  圓織機(jī)的主機(jī)由電機(jī)、減速系統(tǒng)以及機(jī)座構(gòu)成傳動系統(tǒng)。由主轉(zhuǎn)盤驅(qū)動滑塊,滑塊帶動棕帶(棕框)。棕絲、再配以跳桿(張力桿)組件,環(huán)規(guī)等,構(gòu)成開口機(jī)構(gòu)。由推梭桿、梭子等構(gòu)成引緯機(jī)構(gòu)。圓織機(jī)沒有專設(shè)打緯結(jié)構(gòu),它是由梭子上的張緊桿帶動前端的滾輪,借梭子圓周運(yùn)行,把扁絲帶入并拉向環(huán)規(guī)(織口),即完成打緯。主機(jī)部分由變頻器帶電機(jī)實(shí)現(xiàn)主轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn),主盤的旋轉(zhuǎn)織入緯絲。

  2.3 提升部分

  圓織機(jī)卷取機(jī)構(gòu)-上牽引系統(tǒng)和收卷機(jī)。上牽引系統(tǒng)由主機(jī)同時驅(qū)動,它由變緯齒輪改變緯密,由減速機(jī)減速,由一對平輥牽引編織布,輸出的編織布由收卷機(jī)卷取成布卷。收卷機(jī)由力矩電機(jī)、減速機(jī)及二輥平面滾取卷布。提升部分是由臺達(dá)A系列伺服配上的減速機(jī)實(shí)現(xiàn)對織布的提升,關(guān)鍵點(diǎn)是要根據(jù)主電機(jī)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(jī)速度如何變化,緯線都能均勻地纏繞在經(jīng)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(tǒng)的張力,減少提升伺服的力矩輸出。

4 臺達(dá)自動化解決方案

  4.1 方案分析

  目前國內(nèi)自動圓織機(jī)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(jī),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(shè)置緯密,實(shí)現(xiàn)扁絲規(guī)格的自由變換。該配置克服了之前機(jī)械傳動系統(tǒng)在更換產(chǎn)品后,需要更換機(jī)械傳動部分的弊端。但是因?yàn)槭褂玫奶嵘糠质怯勺冾l器來控制異步電機(jī),及其響應(yīng)性能比機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)降低很多,這樣一來就會出現(xiàn)在啟動和停止的時候會出現(xiàn)橫條,高速時會出現(xiàn)織物疏密不均的現(xiàn)象,如圖2所示。

  4.2 臺達(dá)方案設(shè)計(jì)

  我們根據(jù)目前圓織機(jī)存在的問題提出了一套自動塑料圓織機(jī)解決方案,該方案以臺達(dá)A伺服作為提升,通過與臺達(dá)PLC通訊修改電子齒輪比來實(shí)現(xiàn)緯密控制,輔以臺達(dá)觸摸屏來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的設(shè)定和機(jī)器工作狀態(tài)的顯示。控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為三個部分:顯示部分、執(zhí)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(jī)的狀態(tài)信號、變頻器的參數(shù)設(shè)置,電流頻率顯示,自動計(jì)米,班組產(chǎn)量統(tǒng)計(jì),緯密設(shè)定,變頻器,伺服的點(diǎn)動控制等等。主控制采用臺達(dá)ES系列PLC,主轉(zhuǎn)盤使用臺達(dá)變頻調(diào)速,啟動平穩(wěn)。

  在本系統(tǒng)中,臺達(dá)伺服驅(qū)動器直接根據(jù)主機(jī)的位置信號來控制伺服電機(jī),控制結(jié)構(gòu)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(dá)觸摸屏,可以設(shè)定圓織機(jī)編織的工藝參數(shù);當(dāng)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(chǎn)效率。此外,本系統(tǒng)還具有生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)和管理的功能,可以對不同班次進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和顯示。整個控制系統(tǒng)具有響應(yīng)及時、調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn),很好的解決了圓織機(jī)常見的啟停時編織疏密不均和高速時編織質(zhì)量下降的問題?;谂_達(dá)解決方案的人機(jī)操控界面如圖4所示。


圖3 臺達(dá)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)





圖4 自動化塑編圓織機(jī)操作界面

5 結(jié)束語

  使用伺服的圓織機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)在安徽某客戶獲得了成功,使編織產(chǎn)品的質(zhì)量獲得巨大的提升,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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