四方工控產品在自動對折縫邊機上的應用

摘要(yao)：縫邊(bian)機(ji)(ji)(ji)(ji)是紡織機(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)中的(de)一(yi)種設備(bei)，它通過將布料(liao)對折(zhe)后，利用縫紉機(ji)(ji)(ji)(ji)將布料(liao)進行縫合。傳統(tong)(tong)縫邊(bian)機(ji)(ji)(ji)(ji)送(song)料(liao)、對折(zhe)部分依靠(kao)人工完成(cheng)，不僅生產效率低(di)，而且成(cheng)本(ben)較高。本(ben)文以(yi)四(si)方PLC和伺(si)服系(xi)統(tong)(tong)及變頻器為(wei)平(ping)臺(tai)，設計了(le)一(yi)整套自動對折(zhe)縫邊(bian)機(ji)(ji)(ji)(ji)控制系(xi)統(tong)(tong)，系(xi)統(tong)(tong)能夠自動完成(cheng)送(song)料(liao)、折(zhe)邊(bian)、縫紉和收(shou)布等工序。

關鍵詞：縫邊機，PLC，伺服(fu)，HMI，變(bian)頻(pin)器

一、引言

近年來，紡(fang)織(zhi)行業發(fa)展迅速，縫(feng)(feng)(feng)邊(bian)機(ji)(ji)作為紡(fang)織(zhi)機(ji)(ji)械中(zhong)的(de)(de)(de)一(yi)種，它(ta)通(tong)過(guo)將布(bu)料(liao)運(yun)(yun)送(song)對(dui)(dui)(dui)折(zhe)后，利用縫(feng)(feng)(feng)紉機(ji)(ji)將布(bu)料(liao)進(jin)行縫(feng)(feng)(feng)合。為了提高生(sheng)產(chan)(chan)效率，自(zi)動對(dui)(dui)(dui)折(zhe)縫(feng)(feng)(feng)邊(bian)機(ji)(ji)應(ying)運(yun)(yun)而(er)生(sheng)。然(ran)而(er)許多(duo)自(zi)動對(dui)(dui)(dui)折(zhe)縫(feng)(feng)(feng)邊(bian)機(ji)(ji)在(zai)(zai)快速運(yun)(yun)行過(guo)程中(zhong)會出(chu)現斷針、跳針、頻繁斷線等(deng)一(yi)系列問題(ti)，因此如(ru)何設計出(chu)更加(jia)合理(li)的(de)(de)(de)自(zi)動對(dui)(dui)(dui)折(zhe)縫(feng)(feng)(feng)邊(bian)機(ji)(ji)控制系統(tong)就很(hen)有必(bi)要了。以(yi)往(wang)的(de)(de)(de)機(ji)(ji)械式(shi)的(de)(de)(de)輥鍛機(ji)(ji)送(song)料(liao)設備(bei)，往(wang)往(wang)存(cun)在(zai)(zai)機(ji)(ji)械成本高、通(tong)用性差(cha)、調整不(bu)靈活(huo)、人機(ji)(ji)交互(hu)差(cha)等(deng)一(yi)系列問題(ti)。這就需要開發(fa)出(chu)更合理(li)的(de)(de)(de)輥鍛機(ji)(ji)送(song)料(liao)機(ji)(ji)械手控制系統(tong)，來提高機(ji)(ji)械效率、改善安(an)全狀況(kuang)、增強設備(bei)通(tong)用性。為此，我們設計了一(yi)套(tao)基于(yu)四方PLC、伺服驅系統(tong)和變頻器的(de)(de)(de)自(zi)動對(dui)(dui)(dui)折(zhe)縫(feng)(feng)(feng)邊(bian)機(ji)(ji)控制系統(tong)，該系統(tong)成功應(ying)用于(yu)浙(zhe)江某(mou)紡(fang)織(zhi)機(ji)(ji)械廠，經過(guo)數(shu)月的(de)(de)(de)運(yun)(yun)行測試，系統(tong)運(yun)(yun)行穩(wen)定、生(sheng)產(chan)(chan)效率高，得到客戶的(de)(de)(de)認可(ke)和好評。

二、工藝分析

縫紉機(ji)原理如圖1所(suo)示(shi)，需要(yao)將針(zhen)(zhen)部(bu)分穿(chuan)過(guo)織物(wu)。由(you)于針(zhen)(zhen)眼就(jiu)在(zai)尖(jian)頭的(de)后面(mian)，而(er)不是在(zai)針(zhen)(zhen)的(de)尾端。針(zhen)(zhen)固定在(zai)針(zhen)(zhen)桿(gan)上(shang)，針(zhen)(zhen)桿(gan)由(you)電機(ji)通過(guo)一(yi)(yi)系列(lie)的(de)齒輪(lun)和凸輪(lun)牽引(yin)做上(shang)下(xia)運動。當針(zhen)(zhen)的(de)尖(jian)端穿(chuan)過(guo)織物(wu)時，它(ta)在(zai)一(yi)(yi)面(mian)向(xiang)另(ling)一(yi)(yi)面(mian)拉(la)出一(yi)(yi)個小線(xian)(xian)圈。織物(wu)下(xia)面(mian)的(de)一(yi)(yi)個裝置會抓住(zhu)這個線(xian)(xian)圈，然后將其包住(zhu)另(ling)一(yi)(yi)根線(xian)(xian)或者同一(yi)(yi)根線(xian)(xian)的(de)另(ling)一(yi)(yi)個線(xian)(xian)圈。

圖(tu)1 縫(feng)紉原理圖(tu)

縫(feng)紉(ren)機的(de)線(xian)跡(ji)是由面(mian)線(xian)、底線(xian)兩根縫(feng)紉(ren)線(xian)在(zai)縫(feng)料上、下面(mian)相互(hu)有規律交(jiao)合(he)在(zai)一(yi)(yi)起，縫(feng)紉(ren)線(xian)的(de)交(jiao)合(he)點處(chu)于縫(feng)料中間，從線(xian)跡(ji)的(de)橫斷(duan)面(mian)上看，好(hao)像有兩把鎖(suo)相互(hu)連接在(zai)一(yi)(yi)起鎖(suo)住一(yi)(yi)樣，因此稱為“雙線(xian)連鎖(suo)式線(xian)跡(ji)”。

當(dang)機針從最低位置開(kai)始上升時(shi)，送(song)布(bu)牙同步開(kai)始送(song)布(bu)，機針向下接近(jin)縫(feng)(feng)料(liao)(liao)(liao)時(shi)，送(song)布(bu)結束，如圖2所示。隨(sui)后機針引(yin)著(zhu)面線(xian)(xian)繼續下降，穿過(guo)縫(feng)(feng)料(liao)(liao)(liao)降低到(dao)(dao)最低位時(shi)，面線(xian)(xian)受針孔(kong)向下的(de)(de)拉(la)力和針桿與縫(feng)(feng)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)擠壓力而在(zai)針孔(kong)上方緊貼針桿繃緊。擺梭鉤著(zhu)線(xian)(xian)環轉(zhuan)到(dao)(dao)梭心下面時(shi)，挑線(xian)(xian)桿停(ting)止輸送(song)面線(xian)(xian)并迅速(su)上升收回面線(xian)(xian)，使線(xian)(xian)環急速(su)縮(suo)小上移套(tao)(tao)住底線(xian)(xian)。在(zai)夾線(xian)(xian)器、挑線(xian)(xian)桿和梭心套(tao)(tao)的(de)(de)共同的(de)(de)作用(yong)下，面線(xian)(xian)把(ba)底線(xian)(xian)拉(la)到(dao)(dao)縫(feng)(feng)料(liao)(liao)(liao)中間并收緊。這樣完整(zheng)的(de)(de)線(xian)(xian)跡形成了。

圖2 縫(feng)紉成(cheng)型過程

自動對(dui)折縫(feng)邊機(ji)整(zheng)(zheng)體結構如圖3所(suo)示，布(bu)料(liao)由(you)送布(bu)輥運送至對(dui)折機(ji)構處(chu)，將一整(zheng)(zheng)塊大(da)的布(bu)料(liao)進(jin)(jin)行對(dui)折之后送至縫(feng)紉(ren)機(ji)處(chu)對(dui)需要(yao)縫(feng)補(bu)的邊緣處(chu)進(jin)(jin)行快速縫(feng)補(bu)。収(shou)布(bu)輥起到(dao)將縫(feng)紉(ren)的布(bu)料(liao)往前拉動的作(zuo)用，布(bu)料(liao)經(jing)過縫(feng)補(bu)后，經(jing)由(you)収(shou)布(bu)擺(bai)桿(gan)整(zheng)(zheng)齊地(di)鋪(pu)疊(die)擺(bai)放(fang)在(zai)最終収(shou)布(bu)平臺上。

圖3 工藝(yi)原(yuan)理圖

三、系統架構

本(ben)方案(an)中的控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統(tong)，采用(yong)EM1系(xi)列HMI實現人(ren)機(ji)(ji)(ji)交(jiao)互，送料、縫(feng)紉機(ji)(ji)(ji)、收(shou)布(bu)電機(ji)(ji)(ji)的控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)采用(yong)E550系(xi)列變(bian)頻器，而收(shou)布(bu)輥傳動機(ji)(ji)(ji)構采用(yong)CA100伺(si)服(fu)系(xi)統(tong)，EP1系(xi)列PLC對整(zheng)個(ge)工(gong)藝過程進行(xing)集中控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)。基本(ben)工(gong)作原理為：HMI完成運行(xing)參數的設(she)置(zhi)和顯(xian)示，PLC通過通訊(xun)讀寫CA100伺(si)服(fu)系(xi)統(tong)的內部(bu)位置(zhi)參數，伺(si)服(fu)系(xi)統(tong)根據外部(bu)縫(feng)紉機(ji)(ji)(ji)端的接近開(kai)關信號來控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)電機(ji)(ji)(ji)實現內部(bu)位置(zhi)的反復行(xing)走(zou)，帶動拉布(bu)輥將布(bu)行(xing)走(zou)。

系統方案如圖4所示。

圖4 控制系(xi)統結構方案

四、系統調試

自動(dong)對折(zhe)縫(feng)邊機(ji)控制系(xi)統調試(shi)主(zhu)要(yao)分為(wei)伺服(fu)系(xi)統調試(shi)，PLC程序調試(shi)，整機(ji)調試(shi)這幾部(bu)分。

4.1 系統電氣圖

自動(dong)對(dui)折縫邊機的部分(fen)的電氣圖(tu)紙如圖(tu)5所(suo)示。

圖5 系統(tong)電(dian)氣圖紙

4.2 伺服驅動器參數調試

系統調(diao)(diao)試(shi)(shi)首先要(yao)進行的(de)是伺服參數調(diao)(diao)試(shi)(shi)，使伺服的(de)功能(neng)和性(xing)能(neng)達到(dao)系統的(de)要(yao)求，伺服驅動器(qi)調(diao)(diao)試(shi)(shi)的(de)主要(yao)參數如(ru)下表所示：

表1  伺(si)服(fu)驅動(dong)器調(diao)試參(can)數（部分）表

4.3 PLC程序調試

四方(fang)(fang)EP1系列PLC編程(cheng)(cheng)(cheng)軟(ruan)件具有(you)在線監(jian)控(kong)(kong)和修改功能，可(ke)以(yi)方(fang)(fang)便(bian)的(de)(de)監(jian)控(kong)(kong)PLC程(cheng)(cheng)(cheng)序運行(xing)狀態，便(bian)于使用者在調(diao)試過程(cheng)(cheng)(cheng)中持續的(de)(de)優化PLC程(cheng)(cheng)(cheng)序，實現(xian)完美的(de)(de)工(gong)藝流程(cheng)(cheng)(cheng)控(kong)(kong)制。EP1系列PLC提供了2路通(tong)(tong)訊接(jie)口，可(ke)以(yi)在線監(jian)控(kong)(kong)PLC程(cheng)(cheng)(cheng)序同時連接(jie)HMI，可(ke)以(yi)直觀的(de)(de)監(jian)控(kong)(kong)HMI與PLC之間的(de)(de)通(tong)(tong)信(xin)，便(bian)于發現(xian)各類問題(ti)，減少了多機聯(lian)調(diao)時容易出(chu)現(xian)的(de)(de)兼容性問題(ti)。

圖(tu)(tu)6 EP1系列PLC在(zai)線(xian)監控圖(tu)(tu)

4.4人機交互界面

HMI主界面如圖7所示，可進行(xing)伺服使能(neng)控(kong)制以(yi)及針(zhen)距(ju)及伺服速(su)度的設(she)定，顯示設(she)備的當前(qian)工作(zuo)狀態和(he)報警狀態等信息(xi)。

圖7 HMI主(zhu)界面

4.5 整機(ji)調試

整機調試需要注(zhu)意以(yi)下問題：

 （1）必(bi)須(xu)保證布料折疊后(hou)上下邊平(ping)齊后(hou)才啟動縫紉機。

（2）在調整(zheng)縫紉(ren)機速(su)度前，必(bi)須(xu)將送(song)(song)布(bu)(bu)(bu)機構的速(su)度調整(zheng)到一(yi)個合適的范圍(wei)，保(bao)證(zheng)送(song)(song)布(bu)(bu)(bu)和拉布(bu)(bu)(bu)之間布(bu)(bu)(bu)處于繃直(zhi)狀態。

 （3）収(shou)布機構的變(bian)頻器頻率可適當比送布的低些，保證是伺(si)服控(kong)制(zhi)的収(shou)布輥在拉布。

五、結束語

基于四(si)方(fang)(fang)電(dian)氣機(ji)電(dian)產(chan)(chan)品(pin)(pin)所設計的自(zi)動對(dui)折(zhe)縫邊機(ji)控(kong)制系統，較好(hao)的解決(jue)了(le)傳統對(dui)折(zhe)縫邊機(ji)人工送布(bu)的效率低、成本(ben)高(gao)(gao)、高(gao)(gao)速時跳針、斷線等問題。系統采用(yong)全套四(si)方(fang)(fang)工控(kong)產(chan)(chan)品(pin)(pin)，包(bao)括(kuo)HMI、PLC、伺服及變(bian)頻(pin)器，保(bao)證了(le)各產(chan)(chan)品(pin)(pin)間(jian)良好(hao)的兼容型。經過數月的現場使用(yong)測試，系統性能穩定(ding)可(ke)靠，生產(chan)(chan)效率顯著(zhu)提(ti)高(gao)(gao)，滿(man)足了(le)用(yong)戶(hu)的實(shi)際(ji)生產(chan)(chan)需(xu)求。