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    1 引言

    中空纖維是一種特殊化學材料，主要用于服裝材料加工和制造。含有中空纖維成分的紡織材料具有質地柔軟，透氣性好，結實耐用等優點，被廣大紡織輕工業普遍采用。本文介紹的生產線專門用于生產中空纖維這，其電氣控制系統完全采用臺達機電產品集成，以單一自動化技術平臺實現化纖工藝和技術生產要求。

    2 工藝自動化系統

     2.1 工藝流程

     原料甲和原料乙以某種比例配比方式混合后輸送出去，經過齒輪泵攪拌均勻后送往凝膠槽掛膠上料，再經過水洗槽水洗，由牽絲輪帶動中空纖維進入繞絲槽處理，最后由繞絲輪將中空纖維成品卷繞成型。生產線系統主要由配料罐甲、配料罐乙、齒輪泵、凝膠槽、水洗槽、牽絲輪、繞絲槽、繞絲輪等部件構成，如圖1所示。

                                      
                                                                                圖1 工藝流程畫面

    2.2 控制內容

     齒輪泵速度和齒輪泵、配料罐甲、配料罐乙、凝膠槽、水洗槽、繞絲輪溫度控制。需要電氣控制系統控制齒輪泵旋轉速度，從而達到控制出料量和出料速度，在工藝要求的溫度下原料分別經過齒輪泵、凝膠槽、水洗槽、繞絲槽、繞絲輪等溶液處理，系統要求根據不同規格產品設定并控制齒輪泵，配料罐甲、配料罐乙、凝膠槽、水洗槽、繞絲輪內溶液溫度，同時要求顯示牽絲輪和繞絲輪的旋轉速度，系統能夠根據需要隨時存儲工藝參數。

    3 自動化系統設計

     3.1控制系統原理

     制系統原理如圖2所示。利用臺達人機界面豐富的通訊口功能，可以提供給用戶3個COM接口，方便與外圍工控設備通訊聯機。COM1：RS232通訊方式與下位PLC連接，進行生產線工藝參數設置和讀取；COM2：RS485通訊方式與一臺變頻器連接，可以進行變頻器給定頻率設定，顯示輸出頻率、輸出電壓、輸出電流、報警信息以及大致原因等參數，同時可以通過人機界面通訊控制起動、停止變頻器；COM3：RS485通訊方式與6臺溫控器連接，可以顯示溫度設定值、當前值，還可以通過通訊設定這6臺溫控器通訊站號、PID參數等內容值。

     臺達機電產品通訊協議符合標準的MODBUS通訊協議，使得臺達機電產品整合應用時通訊連接方便、穩定。人機界面COM2、COM3通訊口均支持RS485通訊方式，該方案應用COM2口與變頻器VFD002S21A相連，人機界面直接讀取變頻器內部參數；應用COM3口直接連接6臺DTC系列溫控器，實時讀取相應槽位SV、PV值，采用PID溫度控制方式達到準確控溫效果，可以通過人機界面分別設置P、I、D相關參數以及實現通訊協議自動同步功能。

                            
                                                                                          圖2 控制系統原理

     3.2系統配置與通訊

     （1）配置。控制系統方案配置如表2所示。表2列出的配件是生產線控制系統主要元器件，此外還包括低壓電器（低壓斷路器、繼電器、按鈕、指示燈等）、檢測傳感器（K型熱電偶、PT100熱電阻、接近開關等）元器件，此處不予贅述。

       
                                                          表2 系統配置表

      序號 元件名稱 型號規格 數量（臺） 備 注

1 電源模塊 DVPPS02 1 DC24V

2 PLC DVP12SC11T 1 高速計數

3 變頻器 VFD002S21A 1

4 溫控器主機 DTC1000V 1 人機通訊

5 溫控器擴展 DTC2000V 5 人機通訊

6 編碼器 ES3－10CG6941 3 1000PPR

7 人機界面 DOP－AE80THTD 1 3＊COM口

    （2）通訊。巧用人機界面提供的宏指令功能可以達到事半功倍的效果，上面的程序就是一個應用例子，將PLC程序運算的數據結果賦給變頻器作為給定頻率，實際上可以編輯更多的宏指令代替PLC程序，可以靈活的實現數學運算和流程控制，但是要結合人機界面畫面程序注意考慮程序容量和執行效率。為了確保通訊暢通，必須將人機模組參數項通訊口通訊協議、通訊格式分別和變頻器、溫控器相應參數設置一致，本例中COM2和COM3通訊格式均為：RS485，19200，7，E，1。

    人機界面CLOCK Macro宏指令介紹：

    SELECTCOM(1) ；選擇通訊口；

     (2#1@INVERTER-2001) = (1@D514) ；賦值語句；

     END

     3.3 轉速控制

    系統轉速控制由PLC控制變頻器實現。DVP12SC型號PLC具有8DI、4DO，具有高速計數和高速脈沖輸出功能，本項目采用輸入點X1、X10、X11分別采集三路旋轉編碼器脈沖信號，對應PLC內部高速計數器軟元件分別是C236、C243、C245，分別對應齒輪泵、牽絲輪、繞絲輪速度，前者齒輪泵速度要求精確控制，調試時較有難度，后二者速度只要求實時顯示，不要求精確控制。由于變頻器低頻運轉時電機速度較慢，所以利用60ms定時中斷程序采集編碼器脈沖差值波動較大，測速不準確，只能改變軟件算法，程序通過特殊輔助繼電器M1012和M1013組合應用完成速度檢測，M1013是1S時鐘脈沖，M1012是100ms時鐘脈沖，具體做法就是，采用M1013采集各路編碼器1S內積累的脈沖數量，再利用M1012時鐘脈沖進行脈沖數量平均值計算，得到趨于合理、穩定的脈沖數量值，再經過程序處理轉換為旋轉速度，實際證明這種方法還是能夠滿足客戶要求的，效果良好。
3.4 人機界面設計
臺達人機界面新版軟件提供“拮取畫面”功能按鈕，可以將人機某個畫面以后綴名為JPG的文件格式存儲在USB存儲盤中，方便地將工業現場工藝參數報表存儲和打印出來。系統工藝參數存儲畫面如圖3所示。按下圖3“存儲”按鈕后，該畫面就以JPG文件格式存儲在U盤中，文件名以日期＋畫面序號命名，如果U盤未插在人機背面，會顯示未找到存儲盤報警。


                                
                                                                                       圖3 系統工藝參數存儲畫面

     4 結束語

    中空纖維生產線項目結合臺達機電HMI、PLC、變頻器、溫控器、編碼器等機電產品，為客戶開發了一套穩定可靠的系統，該生產線自投產以來運行正常，不但能夠滿足現場工藝要求，而且更提高了設備穩定性和生產產品質量和工作效率。

     作者簡介

      孫承志 工程師 供職于中達電通股份有限公司沈陽機電業務處。

      參考文獻

［1］臺達DVP－PLC應用技術手冊程序篇.
［2］臺達DOP系列人機界面應用技術手冊.
［3］臺達VFD－S系列交流變頻器使用手冊.