漳州西门子专业授权代理商

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无纺布在发达国家的日常生活和工业生产甚至土建工程和医疗卫生中有广泛的用途。自从1990年开始，中国通过引进欧洲光、机、电、气、液全自动化成套生产线设备，有了现代意义上的无纺布生产能力。根据机电工程的理念，现代无纺布是典型的高新自动化设备密集型产业。例如某上市公司自1990年开始全厂5条引进欧洲自动化生产线的PLC达到60余台套共计3700多I/O点;变频器达到120多台，永磁同步交流调速自冷密封电机在一套梳理机机组的集成直轴伺服传动达到23台，具有世界先进水平。5条线万吨年产能单班生产员工仅40人，拥有亚洲较先进的水刺型无纺布研发与生产能力。

无纺布的纺织工程学名叫做非织造布。非织造布工艺完全不同于传统的纺纱——织布过程，非织造布的较大特点是不需要纺纱过程，它的“织布”过程更加类似于造纸工艺，非织造布通常是在一条生产线上直接实现从纤维到成布的连续加工过程。非织造布生产线“吃”进去的是纤维，“吐”出来的是布。参见图1针刺型无纺布工艺过程，定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合、粘合或这些方法的组合，而相互结合制成的水平缠结薄片、纤维网或絮垫，经过针刺机组在垂直布面方向缠结成布。因为没有传统意义的纺纱织布过程，所以叫做无纺布。

送到铺网机，铺网机将送来的纤维网按照重量要求叠成多层的纤维网送往针刺机并由针刺机刺成相互结合制成的纤维薄片。无纺布生产线系统是一个看似各自独立、但却互相牵制的一个大系统，本文将以针刺机组为对象集成自动化针刺无纺布生产线。

2 台达机电简介

从较早**台变频器面世，台达机电至今已经能为客户提供PLC控制器、温度控制器、计数器、人机界面、变频驱动器、伺服驱动器、数控系统等一系列产品，已经有能力向客户提供完善可靠的机电一体化解决方案。汕头三辉企业是一家以生产无纺布机械为主的企业，与中达电通已有多年合作，对台达产品给予了强力支持与高度信任，并取得了非常良好的效果。本文主要以三辉企业生产的针刺机组生产线为例，简要阐述台达机电产品的整合应用及其优点。

3 自动化系统集成规划

3.1 总体技术路线

（1）PLC的存储容量和处理速度。整条生产线而言，数据运算及逻辑运算量很大，16K容量远远不够，单台PLC的处理速度将会影响生产的稳定性。

（2）针刺生产线的布局和设备操作。各机台是分散的，集中一地操作会为生产带来不便，但如分散操作，必须会带来人机与PLC间的距离问题及PLC与受控单元的布线问题。

（3）设备组合方式。通常一条完整的生产线用户会采购生产设备厂家性能或价格有优势的产品，或根据自身生产的产品采用不同的设备组合，故每条生产线组合可能完全不同。

综上所述，为满足方便安装，方便整线整合，提高系统性能，本系统按照单机设计、自由组合方式设计（见图2、图3），即是每台针刺机使用一台PLC、一台人机、每台针刺机提供联机接口，不同需求用户组成生产线时控制上只要将各机台连上控制总线即可，单机程式不须做修改，改动内容仅在总控制器部分。

台达的驱动器、控制器及人机界面等产品均带有RS485接口，采用通讯方式安装方便、价格低廉，故在规划整条生产线的控制方式时可以充分利用通讯的方便性。故可以拟出以下两种方式：图2方式，PLC与人机联线使用RS232,模拟量传递速度信号（考虑到通讯有实时性问题），变频器频率由PLC通讯给定，功能端子给定命令。图3方式，PLC与人机联线使用RS485, 模拟量传递速度信号，变频器频率由人机COM3通讯给定，功能端子给定命令。两者相比差异在于变频器控制源上。虽然效果一样，但图3方式远远增强了人机与PLC的通讯距离，亦即对本系统来说人机安放的范围将很宽，更适合生产线布安装，故将本系统按照图3设计。

如图3所示，本系统将使用到变频器，PLC和人机界面。按照机型体积和驱动能力，台达变频器分出多个系列产品，因VFD-B系列变频器支持矢量闭环控制，低频驱动能力强，而针刺机系统对速度稳定性要求较高，并且定位模式运行时要求低速大力矩，故本系统采用性价比较高的VFD-B。人机采用具有两个RS485的DOP-AE系列和PLC采用具有良好性价比的DVP-SA。

1 引言

塑料编织袋在我国已经有二十多年的生产制造历史。经过塑编制造业的市场竞争，塑编得到了高速发展，近几年企业规模和产品档次有了很大提高，塑编已经逐步发展成为介于纺织和化工行业交叉的跨行业产业。随着中国进入WTO组织，国际间的物流和贸易发展大大的促进了塑编集装袋产品的市场需求，连续多年以每年15%的增长，目前达到15万吨年产量。

塑编工艺由塑编扁丝制造和塑编两大工艺过程组成。本文讨论基于台达机电一体化平台的塑编织机的自动化问题。塑料圆筒编织机（圆织机）是塑编企业的基本工艺设备。塑编织机自动化对于提升塑编制造产品的产量质量和减低人力资源成本具有十分重要的意义。

2 塑编筒布工艺设备

由塑料扁丝生产塑编编织布的工艺就是把扁丝经纬交错编织成布。对于筒布织造工艺，使用圆织机编织。圆织机的经纱架上有有许多纱锭，依据编织布幅宽和扁丝宽度，使用规定范围数量的经纱，经纱进入圆织机前由经纱的棕框对经纱进行交叉开口。纬纱梭子在交叉开口中作圆周运动穿过经纱编织成筒布圆织机是以PP（聚丙烯）或HDPE（高密度聚乙烯）扁丝为原料编织成圆筒编织布的纺织设备。圆织机通过多把梭子把多条纬纱同时织入，实现扁丝经纬交错编织成布工艺。经纱架上有许多纱锭，依据织布的幅宽和扁丝宽度,选定一定数量的经纱，经纱进入圆织机前，由棕框对经纱进行交叉开口,在经线提升的同时，纬线在圆柱体上以等间距缠绕,编织成筒布。　如果编织时经纱改用裂膜丝,双丝,折叠丝,就可以编织出高强度的集装袋,吨装袋用布。编织布生产工艺中主要指标由:编织密度,幅宽,抗拉强度,编织布的单位面积重量等组成。

3 圆织机机电原理

圆织机具有三个主运动机构和二个副运动机构组成，高速六梭圆织机圆织机结构如图1所示。

2.1 送经部分

送经辊多为主动送经,它有自己的力矩电机、减速机以及传动链驱动送经辊转动。被动送经为无驱动力,它由主机牵引的扁丝带动它转动,适用于高线密度的扁丝。主动送经辊又称自动送经辊.。本项目送经部分由变频器带电机实现设备经线的送料，由变频器控制速度目的实现送经部分保持恒定的张力。经纱架一般由钢管或型钢为骨架,分排和列固经纱管的支撑轴及靠盘组成。

2.2主机部分

圆织机的主机由电机、减速系统以及机座构成传动系统。由主转盘驱动滑块,滑块带动棕带（棕框）。棕丝、再配以跳杆（张力杆）组件,环规等,构成开口机构。由推梭杆、梭子等构成引纬机构。圆织机没有专设打纬结构,它是由梭子上的张紧杆带动的滚轮,借梭子圆周运行,把扁丝带入并拉向环规（织口）,即完成打纬。主机部分由变频器带电机实现主转盘的旋转，主盘的旋转织入纬丝。

2.3 提升部分

圆织机卷取机构-上牵引系统和收卷机。上牵引系统由主机同时驱动,它由变纬齿轮改变纬密，由减速机减速,由一对平辊牵引编织布,输出的编织布由收卷机卷取成布卷。收卷机由力矩电机、减速机及二辊平面滚取卷布。提升部分是由台达A系列伺服配上的减速机实现对织布的提升，关键点是要根据主电机的速度变化来精确控制提升伺服的速度，以保无论主电机速度如何变化，纬线都能均匀地缠绕在经线上。收卷部分的作用主要是将织布卷绕成筒同时可以平衡收卷系统的张力，减少提升伺服的力矩输出。

4 台达自动化解决方案

4.1 方案分析

目前国内自动圆织机控制部分是采用控制器+变频器的方式，控制器可以是PLC或者单片机，显示部分使用触摸屏或者是文本显示器，通过开放的窗口在线设置纬密，实现扁丝规格的自由变换。该配置克服了之前机械传动系统在更换产品后，需要更换机械传动部分的弊端。但是因为使用的提升部分是由变频器来控制异步电机，及其响应性能比机械传动机构降低很多，这样一来就会出现在启动和停止的时候会出现横条，高速时会出现织物疏密不均的现象，如图2所示。

4.2 台达方案设计

我们根据目前圆织机存在的问题提出了一套自动塑料圆织机解决方案，该方案以台达A伺服作为提升，通过与台达PLC通讯修改电子齿轮比来实现纬密控制，辅以台达触摸屏来实现数据的设定和机器工作状态的显示。控制系统的结构分为三个部分:显示部分、执行部分和主控制，如图3所示。显示采用AS57GSTD触摸屏，包含的功能有：圆织机的状态信号、变频器的参数设置，电流频率显示，自动计米，班组产量统计，纬密设定，变频器，伺服的点动控制等等。主控制采用台达ES系列PLC，主转盘使用台达变频调速，启动平稳。

在本系统中，台达伺服驱动器直接根据主机的位置信号来控制伺服电机，控制结构简捷可靠;同时充分利用MODBUS 通讯直接更改电子齿轮比。通过台达触摸屏，可以设定圆织机编织的工艺参数;当纬线宽度变化时，只需要简单的更改纬密度，大大提高了生产效率。此外，本系统还具有生产统计和管理的功能，可以对不同班次进行生产数据统计和显示。整个控制系统具有响应及时、调节方便等优点，很好的解决了圆织机常见的启停时编织疏密不均和高速时编织质量下降的问题