淺談清梳聯(lián)電氣控制生產(chǎn)質(zhì)量的影響

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摘　要:介紹了清梳聯(lián)電氣控制體系的構(gòu)成,各控制單元的工作原理、應(yīng)用實(shí)踐、應(yīng)用效果以及解決清梳聯(lián)生產(chǎn)線的常見電氣故障,保證生條質(zhì)量穩(wěn)定的應(yīng)用實(shí)踐。

關(guān)鍵詞:壓力控制;集中控制;連續(xù)喂棉;PID　 　在大力倡導(dǎo)節(jié)能降耗、節(jié)約用工的背景下,越來越多的企業(yè)提出了要合理使用清梳聯(lián),用清梳聯(lián)裝備改造傳統(tǒng)的開清棉與梳棉機(jī),以達(dá)到提高產(chǎn)能和質(zhì)量、降低能耗的目的。為此,在走訪了國內(nèi)使用清梳聯(lián)企業(yè)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)。在走訪和調(diào)研中發(fā)現(xiàn),大多數(shù)紡織廠仍采用擋車工只負(fù)責(zé)簡單操作和開關(guān)設(shè)備;電氣人員負(fù)責(zé)維修處理電氣故障,保全工負(fù)責(zé)維修機(jī)械故障的工作模式。這種工作模式已不適合應(yīng)用在關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)的清梳聯(lián)生產(chǎn)線中。眾所周知,清梳聯(lián)是一個(gè)系統(tǒng)工程,各機(jī)臺(tái)之間的控制相互聯(lián)鎖相互嵌套,往往一個(gè)比較簡單的電氣故障,若不能及時(shí)解決,就會(huì)導(dǎo)致全線停產(chǎn),造成較大的能耗浪費(fèi),且對生條和成紗質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定極為不利。 1　清梳聯(lián)電氣控制體系的構(gòu)成 鄭州清梳聯(lián)生產(chǎn)線的電氣控制系統(tǒng)可分為4個(gè)單元:a)清花單元機(jī)自動(dòng)控制單元;b)梳棉單元機(jī)自動(dòng)控制單元;c)清花和梳棉集中聯(lián)鎖控制單元;d)管道壓力反饋控制單元。這4部分相輔相成,共同構(gòu)建了整個(gè)清梳聯(lián)電氣控制系統(tǒng)的脈絡(luò)。 2　清棉、梳棉設(shè)備的自動(dòng)控制單元及應(yīng)用實(shí)踐 在清梳聯(lián)流程中,大多數(shù)的清棉、梳棉單元機(jī)自身都有一套符合設(shè)備使用要求的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng),各單元機(jī)的全部設(shè)計(jì)動(dòng)作、功能主要由這部分系統(tǒng)來控制完成。在清梳聯(lián)流程中,它一般要滿足兩方面的控制要求:a)在設(shè)備沒有給棉信號時(shí),保證其始終處于給棉待機(jī)的工作狀態(tài);b)在設(shè)備接收到給棉信號后,保證其能夠準(zhǔn)確、快速的進(jìn)入到相應(yīng)的工作狀態(tài)中。 以FA006系列往復(fù)抓棉機(jī)為例,抓棉機(jī)本機(jī)的控制包括從顯示面板工作參數(shù)的輸入、與PLC數(shù)據(jù)傳輸、PLC根據(jù)設(shè)定的工作參數(shù),來控制抓棉機(jī)的行走、找包、抓取,這一系列動(dòng)作,都是由抓棉機(jī)本機(jī)的電氣控制系統(tǒng)完成的。 當(dāng)FA006系列往復(fù)抓棉機(jī)在沒有接收到給棉信號時(shí),抓棉機(jī)的抓棉臂下降到距離棉包實(shí)際高度一定距離處,打手啟動(dòng),抓棉小車位于棉包抓取位置,設(shè)備處于抓棉待機(jī)狀態(tài);當(dāng)FA006系列往復(fù)抓棉機(jī)接收到給棉信號后,抓棉臂自動(dòng)下降到棉包實(shí)際高度,抓棉小車按照設(shè)定的抓棉區(qū)域,開始進(jìn)行往復(fù)抓棉工作。其中,給棉信號由FA028系列多倉混棉機(jī)的控制單元發(fā)出并經(jīng)集中控制單元輸出到FA006系列往復(fù)抓棉機(jī)的電氣控制單元,詳見圖1所示 3　清梳聯(lián)集中聯(lián)鎖控制單元及應(yīng)用實(shí)踐 在清梳聯(lián)流程中,由于是將不同型號、不同功能的設(shè)備,按照一定的工藝流程進(jìn)行排列組合,因此前后機(jī)臺(tái)之間就需要通過相互的聯(lián)鎖控制,來滿足生產(chǎn)的需要。早期的清梳聯(lián)聯(lián)鎖控制是通過各個(gè)機(jī)臺(tái)之間大量的連接線、繼電器以及按鈕等電氣元器件組成,結(jié)構(gòu)復(fù)雜、臃腫,而且由于設(shè)備自身控制系統(tǒng)和聯(lián)鎖控制之間的相互層層嵌套,使出現(xiàn)故障后不容易查找排除,設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性差。 現(xiàn)在清梳聯(lián)電氣系統(tǒng)引入了集中控制概念。單元機(jī)之間原先的大量互連線、繼電器等元器件,被PLC中的I/O端口和內(nèi)部輔助觸點(diǎn)所代替,不但加強(qiáng)了設(shè)備之間的邏輯控制,而且使操作、維護(hù)起來更加方便、快捷。 例:FA028型多倉混棉機(jī)與FA006D型往復(fù)抓棉機(jī)之間所有相關(guān)設(shè)備的聯(lián)鎖信號,均接入PLC控制單元中,其對應(yīng)的內(nèi)部輔助觸點(diǎn)串聯(lián)使用。當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)滿足給棉條件后,輸入端使能對應(yīng)的PLC內(nèi)部常開觸點(diǎn)閉合,能量流經(jīng)閉合的觸點(diǎn)到達(dá)PLC輸出端。PLC控制單元輸出給棉信號,控制FA006D型往復(fù)抓棉機(jī)進(jìn)行抓棉工作。 4　清梳聯(lián)輸棉管道壓力控制單元及應(yīng)用實(shí)踐 清梳聯(lián)輸棉管道壓力控制單元是整個(gè)清梳聯(lián)控制體系中的核心,連續(xù)喂棉裝置則是管道壓力控制單元的核心,起著承上啟下,協(xié)調(diào)清花和梳棉供求關(guān)系的重要作用。連續(xù)喂棉裝置的合理使用可以快速穩(wěn)定系統(tǒng)供棉,降低梳棉機(jī)生條質(zhì)量的波動(dòng)。 4.1　清梳聯(lián)輸棉管道壓力控制 清梳聯(lián)輸棉管道壓力控制單元的構(gòu)成,是基于自動(dòng)控制系統(tǒng)中的反饋理論。反饋的要素主要有3個(gè)部分:測量、比較和執(zhí)行。即測量關(guān)注的變量,與期望值相比較,用該誤差糾正調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響應(yīng)。 在清梳聯(lián)輸棉管道壓力控制單元中,壓力傳感器是測量元器件,連續(xù)喂棉裝置是比較元器件,而輥筒清棉機(jī)(如:FA109系列三輥筒清棉機(jī)、FA111系列單輥筒清棉機(jī)、JWF1124系列單輥筒清棉機(jī)等)和多倉混棉機(jī)(如:FA028系列多倉混棉機(jī)等)共同構(gòu)成的給棉系統(tǒng)是執(zhí)行元件。壓力傳感器檢測輸棉管道的壓力,并將檢測到的壓力值轉(zhuǎn)化為0~10V的模擬量信號,傳輸?shù)竭B續(xù)喂棉裝置中,再由連續(xù)喂棉裝置將接收到的模擬信號,計(jì)算還原成管道壓力實(shí)際值,與管道壓力設(shè)定值(期望值)相比較,計(jì)算實(shí)際值和設(shè)定值之間的誤差并經(jīng)過自身P、I、D參數(shù)整定后,輸出一模擬量信號控制輥筒清棉機(jī)輸棉簾速度,從而達(dá)到修正管道壓力的作用。輥筒清棉機(jī)給棉電機(jī)的變頻器按設(shè)定的比例關(guān)系控制著多倉混棉機(jī)出棉羅拉的轉(zhuǎn)速。其聯(lián)鎖控制關(guān)系如圖2所示。 4.2　清梳聯(lián)連續(xù)喂棉P、I、D參數(shù)的整定 鄭州清梳聯(lián)的連續(xù)喂棉裝置其實(shí)是一種PID調(diào)節(jié)儀表,它根據(jù)被控過程的特性來確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。反映在清梳聯(lián)系統(tǒng)上,其直接關(guān)系到供棉系統(tǒng)的穩(wěn)定與否。在使用中,連續(xù)喂棉管道壓力期望值(或者是目標(biāo)值)是由用戶根據(jù)梳棉機(jī)機(jī)臺(tái)總產(chǎn)量、輸棉管道連接位置等情況自行設(shè)定。 P、I、D參數(shù)整定的方法很多,概括起來可分為兩大類:一是理論計(jì)算整定法,它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,經(jīng)過理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接使用,還必須通過生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行調(diào)整和修改。二是生產(chǎn)實(shí)踐模糊整定的方法,它主要依賴生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。先輸入一經(jīng)驗(yàn)值,控制系統(tǒng)直接在試驗(yàn)中進(jìn)行,然后再根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行修正。這種方法簡單、易于掌握,在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛。 鄭州清梳聯(lián)連續(xù)喂棉裝置的P、I、D參數(shù)設(shè)定,多數(shù)使用后一種方法。先大致設(shè)一經(jīng)驗(yàn)值,然后根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場喂棉管道壓力波動(dòng)范圍的大小、給棉響應(yīng)的快慢進(jìn)行修正。其經(jīng)驗(yàn)值為:P(%)40~60,I(min)10~20,D(min)0~5。經(jīng)驗(yàn)參數(shù)設(shè)定完畢后,觀察管道壓力的變化,根據(jù)管道壓力曲線波動(dòng)的狀態(tài)進(jìn)行參數(shù)修正[3]。使管道壓力實(shí)際值的波動(dòng)范圍穩(wěn)定在設(shè)定值±20Pa之間,見圖3。   正上,一般按照從小到大的順序,先修改比例系數(shù)P,然后是積分時(shí)間I,最后再修正微分時(shí)間D,邊修正邊觀察管道壓力波動(dòng)范圍。如果發(fā)現(xiàn)輸棉管道壓力實(shí)際值在設(shè)定值的左右變化比較頻繁,應(yīng)適當(dāng)增大比例系數(shù);如果輸棉管道壓力在偏離設(shè)定值的過程中恢復(fù)比較慢,應(yīng)減小積分時(shí)間;如果輸棉管道壓力圍繞設(shè)定值的波動(dòng)周期較長,應(yīng)增加積分時(shí)間。微分時(shí)間影響輸棉管道壓力波動(dòng)的頻率,如果波動(dòng)頻率較快,應(yīng)減小微分時(shí)間;反之,應(yīng)增加微分時(shí)間。在整個(gè)調(diào)整過程中,要多看多試多分析,最終的目的是保證輸棉管道壓力實(shí)際值圍繞著期望值穩(wěn)定有序地上下波動(dòng)。 4.3　清花機(jī)組參數(shù)的設(shè)定 在清梳聯(lián)輸棉管道壓力控制單元中,壓力傳感器測量的是喂棉管道中某一點(diǎn)的靜壓,輸棉管道內(nèi)的壓力是由輸送纖維的氣流和纖維共同產(chǎn)生的,纖維的供給量是由輥筒清棉機(jī)和多倉混棉機(jī)共同構(gòu)成的給棉體系來保證的。在調(diào)整過程中,供棉是否穩(wěn)定是保證連續(xù)喂棉裝置控制輸棉管道壓力穩(wěn)定的必要條件。一般情況下,在生產(chǎn)中要保證輥筒清棉機(jī)的給棉運(yùn)轉(zhuǎn)率在80%~90%之間[4](也就是輥筒清棉機(jī)的給棉變頻器的工作頻率在40~45Hz)。輥筒清棉機(jī)輸棉簾的運(yùn)轉(zhuǎn)速度由連續(xù)喂棉傳輸過來的信號控制。多倉混棉機(jī)的給棉羅拉轉(zhuǎn)速由輥筒清棉機(jī)PLC輸出的信號控制,其變頻器工作頻率可以由數(shù)學(xué)公式表示為H=k×U。其中H為加載到給棉變頻器上的工作電壓;k為給棉比例系數(shù),在多倉混棉機(jī)操作面板上設(shè)定;U為輥筒清棉機(jī)PLC輸出信號[1-2]。在正常生產(chǎn)中,用戶可以根據(jù)產(chǎn)量的要求,自己設(shè)定給棉比例系數(shù)k。 5　結(jié)　語 鄭州某紡織廠對清梳聯(lián)控制系統(tǒng)進(jìn)行了全面優(yōu)化,每套清梳聯(lián)生產(chǎn)線在月產(chǎn)量相同的基礎(chǔ)上,減少了開車時(shí)間,月平均節(jié)約用電1 700kW•h左右;生條定量波動(dòng)明顯減小;清梳聯(lián)因故障停機(jī)時(shí)間明顯減少,清梳聯(lián)系統(tǒng)的平均無故障工作時(shí)間(MTBF)大大增加。