贝加莱控制系统在新型数字化纺机中的应用

摘要：

     本文主要介绍了贝加莱控制系统在新型带集体落纱细纱机上的应用。该机型整个系统采用贝加莱CP476 PCC控制，同时采用 5.7寸PP320黑白触摸屏进行系统操作和监控，驱动部分采用了一套贝加莱ACOPOS1090系列伺服驱动系统控制集体落纱装置，采用两台Bonfiglioli Vectron变频器控制主传动电机和钢领板升降电机。全机采用先进的伺服控制技术带动自动落纱功能，纺纱和落纱联动，从而实现了生产速度的大幅提高、用工量减少及生产成本的有效降低。

关键词：PCC  人机界面  通讯  数字化纺机

1.      引言

     当今纺织企业正处于由劳动力密集型向相应的高效、自动、连续、智能的现代化企业转变，而纺织机械在技术上的突破，许多新技术的成熟和推广，将为纺织工业带来革命性的变化；自动化和工序间的连续化将有效保证产品质量和减少用工数量，提高纺织企业的效率。当前纺织企业生产规模的大小是以细纱机总锭数来表示的；细纱产量是决定各工序数量的依据；细纱的质量水平、劳动生产率等指标是技术和管理水平的体现，因此，细纱工序在纺织企业中占有重要的地位。新型控制系统的应用，将大幅度提高细纱机的自动化，数字化和智能化，尤其是采用PCC作控制器，不但提高了控制精度，解决了生产管理方面存在的许多缺陷，而且使细纱机的生产速度明显提高，自动集体落纱功能使纺织企业用工人数大幅度的减少，劳动强度显著降低，且操作更加简便。

2.      系统概述

     新型细纱机电气控制系统采用贝加莱CP476 PCC控制整个纺纱及自动集体落纱过程，具备纺纱过程所需的钢领板自动升降、留头率功能、中途停车后能自动记住纺纱位置跟踪开车、中途落纱、自动落纱后自动开车等功能。可以设定和修改纺纱的各项工艺参数，实现定长落纱、机械落纱，可以根据用户的需要设定锭子的十点曲线长度和速度，以及班产量累计、高级设置密码保护、修改集落压管位置及自动故障诊断等功能。对纺纱过程的锭速、前罗拉转速、前罗拉线速、捻度等进行计算并自动显示，并依据机上各部分传感器自动协调控制。采用数字化通讯，提高了系统的整体抗干扰性。

3.      控制系统方案

     （1）传动部分：包括主电机、吸风电机、钢领板升降电机、集落电机、油泵电机及润滑装置、主变频器、升降变频器、集落伺服、清洁器装置、各种低压开关及接触器等。

     （2）三自动检测部分：该部分由三自动行程开关、停主电机接近开关、下钢领板接近开关、刹车片构成。其作用为落纱信号给出后能自动适应停车，自动留头，为重新开车降低断头创造条件。

     （3）变频器锭子速度控制：该部分由变频器、锭子传动部分、主电机构成，其作用是变频器依据程控器传输的锭子速度控制曲线自动调整锭子运行，提高纱线质量和产量。

     （4）数据检测部分：该部分由主轴、前罗拉测速光电管组成。功能为自动检测纺纱过程中主轴、前罗拉的运行数据，为计算班产量、锭速、前罗拉转速、前罗拉线速、捻度等工艺参数以及锭子速度曲线控制提供数据。

     （5）主控制单元部分：该部分由贝加莱CP476 PCC主机及DI138扩展模块、DM465输入输出模块、DI439输入模块、DO720输出模块构成，完成全机开关量输入、数据检测以及计算和过程控制，实现纺纱过程自动化和对机器运行情况进行监控。

     （6）PP320人机界面参数设定显示单元：PP320触摸屏与CP476 PCC之间以232通信线实现通讯，完成纺纱过程工艺参数显示设定，可直接设定锭子运行十点曲线，实现控制柔性化。同时配有以太网接口，可通过现场总线实现智能化监控。

     （7）数字化通讯部分：该部分由PCC的232接口、CAN接口、PP320、ACOPOS伺服和变频器CAN通讯模块部分构成，232接口与PP320以232通信线实现通讯完成参数设定显示，CAN接口与ACOPOS1090伺服及Vectron变频器的通信模块以CAN协议通讯完成集落升降臂位置脉冲控制以及锭子曲线控制，数字通讯高精度、高可靠性和低成本极大的提高了机器性能比和市场竞争力。

4.      数字化通讯应用特点

     该控制系统最大特点是应用数字化通讯方式完成PP320人机界面与CP476 PCC以及CP476 PCC与ACOPOS伺服、变频器之间的数据传输。以前进行锭子速度曲线控制时一般都选用模拟量来控制变频器运行，这样增加了硬件成本且控制精度较低。采用数字化通讯后，驱动器与PCC之间的硬件仅为一根屏蔽线，且抗干扰能力增强，为实现联网传输控制参数提供了条件，有效的降低了控制成本。

5.      B&R Automation软件编程

     通过贝加莱B&R Automation软件对PCC进行软件编程，根据需要将不同功能的程序段分列，每个任务分别使用最合适的编程语言如Basic、梯形图、C语言等高级汇编语言来完成。

(1) 梯形图编辑：

     梯形图是使用得最多的图形编程语言，其与电器控制系统的电路图很相似，具有清晰、直观、易懂的优点，很容易被掌握，特别适用于在系统中的开关量逻辑控制，具有可实时监控的特点，如图二。
 

图二：梯形图
 

(2) Basic编辑：

     B&R Automation软件同时提供了Basic编辑模式，进入Basic编辑后，直接键入Basic汇编语言，输入完成后的指令在编辑区中，左边为该指令在PCC主机的执行程序，右边可进行此部分程序的注解，如图三所示。
 

图三：Basic编辑模式
 

(3) C语言编辑：

     B&R Automation软件还提供了C语言编辑模式，对于熟悉C语言编程的程序员而言，是极其方便的。如图四：
 

图四：C语言编辑模式
 

6.      应用效果

     新型数字化长车配集落细纱机采用贝加莱PCC构成控制系统后，全机控制采用数字化通讯方式，将运动控制与驱动器功能集成在一起，使得系统具有极快的响应速度。前后罗拉的严格同步，实现牵伸和捻度的精密控制，保证了高支数纱线的成纱质量，可靠性和抗干扰性能较优。自动集体落纱装置大大的降低了纺织企业用工人数，有效的提高了生产效率。
 

图五：样机效果图
 

7.      结束语

     本系统采用贝加莱控制系统解决方案，将纺织机械和现代先进控制技术相结合，使控制系统从传统的模拟控制转向数字化控制，使分布式、现场化和抗干扰性能得以极大提高。并使纺机产品能实现复杂的控制功能，大量数据的实时准确采集和共享也得以实现，大大提高了纺织机械的先进水平。利用“提高软件设计水平来降低硬件投入”原则，极大降低了电气控制系统成本，有效的提高了产品盈利能力，产品性能达到国内领先水平，深受国内用户欢迎，市场前景十分广阔。

参考文献

《贝加莱工业自动化》
《可编程计算机控制器技术》 电子工业出版社 2005.11 齐蓉，肖维荣
《贝加莱产品目录2005》
《运动控制系统》 机械工业出版社 陈伯时