人造纤维丝束切断机控制系统改造

吉林奇峰化纤股份有限公司 秦洪香

摘要: 本文通过对人造纤维丝束切断机控制系统的改造实例，论证了提高速度调节系统、张力控制系统的稳定性及可靠性的方案，同时也提出了控制柜体散热系统的风送构成方案。

关键词：PLC 张力调节 人机界面 触摸屏


一、 前言
吉林奇峰化纤股份有限公司纺丝车间所采用的丝束切断机为江苏华纶化纤机械厂生产的SCII型丝束切断机，配以同厂生产的VD817B捕结器，SD815型张力架及S701B型曳引机构成化纤丝束切断系统。其逻辑部分采用LG公司的K32P-DRS型PLC，速度给定、调整部分采用电位器组，调速部分采用富士公司的5000G9S型变频器。该机组于1998年5月投入使用至今，由于长时间使用，且使用环境多粉尘，造成由电位器组构成的调速系统经常失灵，致使张力系统失控，导致长短丝的出现，直接影响产品质量。为了解决这一问题，且满足控制部分能够更加人性化的要求，公司领导决定，在原有的设备基础上，改造控制系统。
二、 问题提出
经调查研究发现，原系统除调速系统由于使用时间过长而出现的问题外，机组还存在下列问题需要改进：
1、 逻辑控制部分，由于原PLC输入点数有限，致使一些控制点在PLC外围采用串、并联的方式构成逻辑关系以后再输入PLC，致使PLC外围电路复杂，不利于故障查找处理。
2、 在更换丝束品种时，由于不同规格丝束自身卷曲度不同，因此其张力不同，切断机，曳引机，张力架三者之间的速度匹配既需要调整，又由于原调速系统由电位器组购成，因此调整比较困难，需反复试验。
3、 速度设定采用电位器组，人机交互不透明，其各种规格丝束在速度调整匹配上只能构成经验比，不能形成制度化。
4、 控制柜内粉尘容易堆积，不利于散热。
以上四个问题确定后，技改方案随即确定，采取保留富士变频器5000G9S，更换PLC为模块化结构的PLC，以便能够适应输入输出点数量的需要。速度给定、调整部分取消电位器组，更换为人机界面，触摸屏，速度张力等信号均由触摸屏输入，PLC内部进行运算。改变控制柜体排风散热方式，降低柜内温度及粉尘数量。
三、 改造方案
1、 硬件选型：考虑到维护人员对PLC系统的比较熟悉，多台机组集中控制的可行性，以及人机交互的方便的要求，保证恶劣条件下运行的稳定性等前提，PLC硬件选型为西门子公司的S7-300系列。S7-300系类PLC其板卡的可组态性完全解决了PLC输入、输出点数量有限制的问题。
具体选型如下：
CPU :6ES7 314-1AE01-0AB0；
数字量输入卡:6ES7 321-1BL00-0AA0；
模拟量输入卡:6ES7 331-1KF00-0AB0；
数字量输出卡:6ES7 332-1BH01-0AA0；
模拟量输出卡:6ES7 332-5HF00-0AB0；
人机界面选为西门子公司的OP177B触摸屏
2、 软件组态
（1） 逻辑控制部分 考虑到岗位工人、维护人员对现场操作的熟悉程度，以及原来系统逻辑关系本身较为严密，具有相应的本安系统等原因，改进后的系统即采用了与原系统相近的逻辑控制关系，只是将原来系统中在PLC外围构成的逻辑电路的各控制点单独送入PLC中，以软件方式进行逻辑运算。
（2） 速度调整部分 原电位器构成的速度调整系统中共有切断点动、切断单动、曳引单动、联动低速、联动高速、曳引联动低速、曳引联动高速、切断联动低速及切断联动高速等几套调速单元构成。其中，切断点动、切断单动、曳引单动属于独立调速单元，切断联动低速、曳引联动低速在联动低速情况下有效；曳引联动高速、切断联动高速在联动高速情况下有效。各个调速单元根据短纤打包机逻辑指令要求或者操作工人为按钮输入进行切换。张力架电位器用于调整切断机刀盘与曳引机导丝辊之间的速度匹配，构成张力调节。
3、 机柜改进
由于控制柜体安装在现场，由于现场粉尘多、变频器散热量较大、PLC热稳定性较差的原因，这就存在通风口被粉尘遮挡，排风不畅等不利于设备散热的因素，因此借此机会对通风系统进行了改造，以避免这一不利因素。
原来柜体通风系统是在柜体上端安装一台排风扇，引风口设在柜体下端，这样，虽然能够将柜内的热气排出，但同时也将外界粉尘吸进柜内，散热功效不大。
改进后将风扇装于柜体低端，且改向外排风为向柜内吸风，使柜内形成正压，风扇外加滤网，定期清洁。这样外界粉尘就不会进入柜内，考虑到热气向上这一物理现象，柜体排风口设于柜体顶端，有效地将柜内热气排出柜外。

四、 结束语
通过以上的改造，有效地解决了丝束切断机存在的问题，提高了速度调节部分，张力调节部分的稳定性及可靠性，从而稳定了产品的质量。同时，系统的改造，减少了外部接线、外部电路的数量，同时，柜体散热系统的改造也提高了控制系统的稳定性。同时使工艺操作工的操作方法简便化，便于积累操作数据。

参考文献：
1廖常初 S7-300/400 PLC应用技术 机械工业出版社2005
2 宋柏生 PLC编程理论、算法及技巧 机械工业出版社2006
3 崔坚 西门子工业网络通信指南 机械工业出版社 2005