人造纖維絲束切斷機控制系統改造
吉林奇峰化纖股份有限公司 秦洪香
摘要: 本文通過對人造纖維絲束切斷機控制系統的改造實例，論證了提高速度調節系統、張力控制系統的穩定性及可靠性的方案，同時也提出了控制柜體散熱系統的風送構成方案。
關鍵詞：PLC 張力調節 人機界面 觸摸屏
一、 前言
吉林奇峰化纖股份有限公司紡絲車間所采用的絲束切斷機為江蘇華綸化纖機械廠生產的SCII型絲束切斷機，配以同廠生產的VD817B捕結器，SD815型張力架及S701B型曳引機構成化纖絲束切斷系統。其邏輯部分采用LG公司的K32P-DRS型PLC，速度給定、調整部分采用電位器組，調速部分采用富士公司的5000G9S型變頻器。該機組于1998年5月投入使用至今，由于長時間使用，且使用環境多粉塵，造成由電位器組構成的調速系統經常失靈，致使張力系統失控，導致長短絲的出現，直接影響產品質量。為了解決這一問題，且滿足控制部分能夠更加人性化的要求，公司領導決定，在原有的設備基礎上，改造控制系統。
二、 問題提出
經調查研究發現，原系統除調速系統由于使用時間過長而出現的問題外，機組還存在下列問題需要改進：
1、 邏輯控制部分，由于原PLC輸入點數有限，致使一些控制點在PLC外圍采用串、并聯的方式構成邏輯關系以后再輸入PLC，致使PLC外圍電路復雜，不利于故障查找處理。
2、 在更換絲束品種時，由于不同規格絲束自身卷曲度不同，因此其張力不同，切斷機，曳引機，張力架三者之間的速度匹配既需要調整，又由于原調速系統由電位器組購成，因此調整比較困難，需反復試驗。
3、 速度設定采用電位器組，人機交互不透明，其各種規格絲束在速度調整匹配上只能構成經驗比，不能形成制度化。
4、 控制柜內粉塵容易堆積，不利于散熱。
以上四個問題確定后，技改方案隨即確定，采取保留富士變頻器5000G9S，更換PLC為模塊化結構的PLC，以便能夠適應輸入輸出點數量的需要。速度給定、調整部分取消電位器組，更換為人機界面，觸摸屏，速度張力等信號均由觸摸屏輸入，PLC內部進行運算。改變控制柜體排風散熱方式，降低柜內溫度及粉塵數量。
三、 改造方案
1、 硬件選型：考慮到維護人員對PLC系統的比較熟悉，多臺機組集中控制的可行性，以及人機交互的方便的要求，保證惡劣條件下運行的穩定性等前提，PLC硬件選型為西門子公司的S7-300系列。S7-300系類PLC其板卡的可組態性完全解決了PLC輸入、輸出點數量有限制的問題。
具體選型如下：
CPU :6ES7 314-1AE01-0AB0；
數字量輸入卡:6ES7 321-1BL00-0AA0；
模擬量輸入卡:6ES7 331-1KF00-0AB0；
數字量輸出卡:6ES7 332-1BH01-0AA0；
模擬量輸出卡:6ES7 332-5HF00-0AB0；
人機界面選為西門子公司的OP177B觸摸屏
2、 軟件組態
（1） 邏輯控制部分 考慮到崗位工人、維護人員對現場操作的熟悉程度，以及原來系統邏輯關系本身較為嚴密，具有相應的本安系統等原因，改進后的系統即采用了與原系統相近的邏輯控制關系，只是將原來系統中在PLC外圍構成的邏輯電路的各控制點單獨送入PLC中，以軟件方式進行邏輯運算。
（2） 速度調整部分 原電位器構成的速度調整系統中共有切斷點動、切斷單動、曳引單動、聯動低速、聯動高速、曳引聯動低速、曳引聯動高速、切斷聯動低速及切斷聯動高速等幾套調速單元構成。其中，切斷點動、切斷單動、曳引單動屬于獨立調速單元，切斷聯動低速、曳引聯動低速在聯動低速情況下有效；曳引聯動高速、切斷聯動高速在聯動高速情況下有效。各個調速單元根據短纖打包機邏輯指令要求或者操作工人為按鈕輸入進行切換。張力架電位器用于調整切斷機刀盤與曳引機導絲輥之間的速度匹配，構成張力調節。
3、 機柜改進
由于控制柜體安裝在現場，由于現場粉塵多、變頻器散熱量較大、PLC熱穩定性較差的原因，這就存在通風口被粉塵遮擋，排風不暢等不利于設備散熱的因素，因此借此機會對通風系統進行了改造，以避免這一不利因素。
原來柜體通風系統是在柜體上端安裝一臺排風扇，引風口設在柜體下端，這樣，雖然能夠將柜內的熱氣排出，但同時也將外界粉塵吸進柜內，散熱功效不大。
改進后將風扇裝于柜體低端，且改向外排風為向柜內吸風，使柜內形成正壓，風扇外加濾網，定期清潔。這樣外界粉塵就不會進入柜內，考慮到熱氣向上這一物理現象，柜體排風口設于柜體頂端，有效地將柜內熱氣排出柜外。
四、 結束語
通過以上的改造，有效地解決了絲束切斷機存在的問題，提高了速度調節部分，張力調節部分的穩定性及可靠性，從而穩定了產品的質量。同時，系統的改造，減少了外部接線、外部電路的數量，同時，柜體散熱系統的改造也提高了控制系統的穩定性。同時使工藝操作工的操作方法簡便化，便于積累操作數據。
參考文獻：
1廖常初 S7-300/400 PLC應用技術 機械工業出版社2005
2 宋柏生 PLC編程理論、算法及技巧 機械工業出版社2006
3 崔堅 西門子工業網絡通信指南 機械工業出版社 2005
