集体落纱细纱机人字臂电气驱动编程思路与方法

２Ｏ・研究与应用・　纺织机械２０１２年第２期　
集体落纱细纱机人字臂电气驱动编程思路与方法　
贵成亚何斌乐新华　
［马佐里（东台）纺机有限公司２２４２００］　

摘要　集落细纱机已大量普及应用，但集落部分稳定可靠经济一直是各主机厂努力的方向。本　
文对集落中人字臂的运动进行了深入的分析，尤其对编程给出了具体的思路和方法，用西门子Ｓ７　
２００ＰＬＣ和变频器成功完成了人字臂的控制，精度完全达到落纱要求，多年实践证明，这一方案　
稳定可靠，已成为集落细纱长机的一大控制特色。　
关键词　集体落纱人字臂　变频控制　编程思路与方法　

纺织行业是一个劳动密集型的行业，随着我国　用工的紧张，细纱机中集体落纱装置的应用能大大　减轻落纱工的劳动强度与数量，在纺粗支纱时劳动　力的节约更加明显。　目前市面上细纱机大厂的集体落纱装置机械部　分显而易见，而电气设计则大不相同，落纱人字臂的　驱动分为伺服驱动与变频驱动两大类，而变频驱动　更为经济实用。只要在编程上下工夫，变频驱动用　在集落上一样能稳定可靠，精度完全能达到控制要　求，在国内某知名细纱机上得到了广泛的应用。　变频驱动集落人字臂控制框图如图１所示。　图１集落细纱机人宇臂控制电气框图　图１中，Ｍ３为落纱人字臂执行电机，通过变频　器ＶＶＶＦ驱动，Ｋ３、Ｋ４分别控制正反转，ＥＭ２３２输　出模拟量电压控制电机转速，ＢＫ３为电机刹车，编　码器ＰＧ１、ＰＧ２安装在人字臂上，实时反馈人字臂　的高度，当变频器出错时，ＡＬＭ报警信号送给　ＰＬＣ。　在编程之前，我们先来分析一下人字臂的运动　方程，从中找出它的数学模型：　图２中，ＯＢ为人字臂长臂，总长１０８０　ｍｍ，Ｃ为　活动点，是ＯＢ中点；ＣＡ是人字臂短臂，长５４０／Ｔｉｎ２，　
Ａ点沿着ＯＬ轴移动；随着Ａ点的移动，Ｂ点的高度　
不断发生变化，经过Ｂ点与ＯＬ轴平行安装有带握　
持器的落纱梁，当落纱梁到达一定位置时，通过握持　
器的充气和放气完成拔纱管和放空管等动作，从而　
完成整个运动过程。　

图２人字臂的运动数学模型图　
下面分几个部分来分析人字臂控制编程思路和　
方法。　

１人字臂运动的高度公式　
通过数学模型，我们来求Ｂ点的高度。连接　
ＢＡ，由于ＣＡ＝ＯＣ＝ＣＢ，可以证明角　是直角，　
则ＢＡ的长度就是Ｂ点的高度。人字臂初始高度一　
般停在３５５　ｍｍ处，即ＢＡ＝３５５，那么ＯＡ的初始长　
度根据三角形公式＝√（１０８０　２—３５５　２）＝１０２０　
ＦＩＩｌＴＩ，在这一初始基准点上，将反馈人字臂高度的编　
码器数值清零。　
根据落纱电机到人字臂运动的机械连接结构，　
电机转一圈编码器发出６００个脉冲，同时ＯＡ变化　
［（４８／２２）／１４．５］Ｘ　１０　ＩＴＩＩＴｔ，则ＯＡ每变化１　１ＴｌＩｌｑ＿所时　
纺织机械２０１２年第２期　・研究与应用・２１　
应的脉冲数为３９８．７５。编码器脉冲是ＡＢ相，ＰＬＣ　
通过高速计数器读出，设当前脉冲数为Ｐ，则当前人　
字臂高度为：　
Ｈ＝√［（１０８０　２一（Ｐ／３９８．７５＋１０２０）　２］　
由于这一公式要经常调用，我们用一个Ｐ—Ｈ子　
程序来实现：　
ＤＴＲ＃Ｐ：ＬＤ０．ＬＤ８　
ＭＯＶＲ　ＬＤ８，ＬＤＩ２　
｜Ｒ　３９８．７５。ＬＤ１２　
ＭＯＶＲ　ＬＤ１２，ＬＤ１６　
＋Ｒ　１０２０．０，ＬＤ１６　
ＭＯＶＲ　ＬＤ１６，ＬＤ２０　
＊Ｒ　ＬＤ１６．ＬＤ２０　
ＭＯＶＲ　１１６６４００．０．ＬＤ２４　
Ｒ　ＬＤ２０．ＬＤ２４　
ＳＱＲＴ　ＬＤ２４，＃Ｈ：ＬＤ４　
这一子程序可以在主程序和其他子程序中调　
用，通过读出当前编码器的值，实时监控人字臂的高　
度，从而实现人字臂的避让和保护。　

２人字臂运动的顺序控制　
人字臂从初始位置开始到落纱过程结束再一次　
回到初始位共有３６步，这里用顺控指令来进行编　
程。每一步结束后根据条件判断是否进入下一步。　
尽量在顺控过程中用ＳＥＴ和ＲＥＳＥＴ来编程，在顺　
控结束后将各种过程标志位复位。也可以中断顺控　
过程，再断点运行。以下是一段顺控指令实例：　
ＬＳＣＲ　ＳＯ．４　
Ｒ　Ｍ３０．７　
ＵＤ　Ｉ５．６　
ＬＰＳ　
ＡＮ　Ｉ３．６　
ＡＮ　Ｍ３１．６　
Ｓ　Ｑ３．１　
ＬＰＰ　
Ａ　Ｉ３．６　
Ｒ　Ｑ３．１　
Ａ　Ｉ３．３　
ＳＣＲＴ　Ｓ０．５　
ＳＣＲＥ　
用顺控指令编程的好处是程序可读性很强，条　
理清晰，同时程序监控方便，便于调试。　

３人字臂运动的起停编程　
在落纱过程中，人字臂有多次起停动作。每一　
次起停包括设置运行监视时间，判断当前人字臂起　
始位置是否正确，判断落纱电机的正反转及刹车打　
开的时机，根据与目标位置的距离决定电机的不同　
转速，减速停车，判断停车误差是否在合理范围之　
内。　
这样的编程思路保证了变频控制的人字臂运动　
稳定可靠，程序内设有开始错误、结束错误、超时错　
误、允许起动、走步完成等标志位，当接近终点位置　
时，变频器低速逼近，保证了运动的精度。终点位置　
误差死区设为４００个脉冲，在初始位置时有２　ｒｎｌＴｌ　
左右误差，在拔纱管位置处只有ｌ　１Ｔｌｒｎ左右的高度　
误差，完全能满足插拔管的要求。　
变频器使用的是ＫＥＢ　Ｆ５一Ｃ，主要参数如下：　
ＣＰ１４＝４５　
ＣＰ１５＝２　
ＣＰ１６＝２　
ＣＰ１８＝５　
ＣＰ３１＝３　
ＣＰ３４＝４　
电机刹车打开及正反转程序实例如下：　
ＬＤ　Ｍ３０．０　
ｏ　Ｍ３０．１　
ＴＯＦ　Ｔ１２９，１　
ＴＯＮ　Ｔ１３０，２　
ＬＤ　Ｔ１２９　
＝Ｑ３．７　
ＬＤ　Ｍ３０．０　
ＡＴ１３０　
＝Ｑ３．５　
ＬＤ　Ｍ３０．１　
ＡＴ１３０　
＝Ｑ３．６　
其中Ｍ３０．０正转标志位，Ｍ３０．１反转标志位，　
Ｑ３．７刹车打开，Ｑ３．５电机正转，Ｑ３．６电机反转。　
刹车先于电机正反转前打开，在电机正反转结束后　
延时刹车。　

４人字臂运动的避让及保护报警　
通过人字臂的高度公式，我们知道了人字臂的　
具体位置。在一些特殊位置，人字臂是不可进入的，　
２２・研究与应用・　纺织机械２０１２年第２期　
重定量大牵伸工艺的研究　
费青　
（中国纺织科学研究院１０００２５）　

摘要前纺重定量、高速度、大卷装是棉纺工程技术发展始终追求的目标之一。本文通过生条定　
量与道夫速度、棉卷质量的关系，通过提高梳理性能与控制短绒率等的论述，进行了重定量大牵伸　
工艺的研究。　
关键词梳棉机重定量生条牵伸　

当梳棉机产量一定时，生条定量和道夫速度的　
乘积为常数，生条定量轻时道夫速度快。这种轻定　量快速度的工艺配置，虽不影响单位时间内锡林向　道夫转移的纤维量，但影响这个纤维量在道夫上凝　聚的面积，即同样的纤维量凝聚在较大的道夫清洁　针面上，因此道夫转移率高一些，锡林针面负荷可少　些。对于锡林针面负荷比较多的弹性针布梳棉机，　这种工艺配置是有利于棉网分梳质量。但对金属针　布梳棉机负荷本来就比较少，在轻定量快速度对棉　网分梳质量的影响并不像弹性针布梳棉机那样显　著，反而因为道夫速度慢、棉网厚而有利于剥棉，可　改善生条条干均匀度，且可减少棉网破边、断头和挂　花。故在台时产量为２０－－３０　ｋｇ纺棉的金属针布梳　棉机上，生条定量比普通产量的弹性针布梳棉机约　重２０％～３０％，一般为２０～２７　ｇ／５ｍ。因化纤比重　轻、弹性好、条子粗而膨松，在条子通道限制（如圈条　如人字臂高度不可低于２４５　ｍｍ，这是人字臂低限　软保护，在２４０　ｍｍ处设置了接近开关，用于人字臂　低限硬保护；当人字臂位于机梁下方时，在不摆出的　情况下，上升高度自动限定在３７０　ｍｍ下方。　当人字臂位于锭子区域时，如在摆进状态，则不　可摆出，必须上升到锭子上方后才可摆出；同理，在　锭子区域时人字臂如在摆出状态也不可摆进。防止　人字臂部件与锭子干涉。所有这些高度的测量都是　通过编码器来测量的。　两只编码器一只用于测量高度，另一只用于监　视，当两只编码器的差值大于６０个脉冲时报警，确　保了系统的可靠性。所有的报警都在触摸屏上显示　出来，同时红灯闪烁。一般性故障处理后断点运行，　斜管堵塞等）的情况下，生条定量应稍轻。　高产梳棉机为提高产量，必须提高生条定量和　
道夫转速，生条定量增加，不仅使锡林反回纤维增　
加，而且加重并粗等工序的负担，根据过去的试验，　
生条重定量对纱条的质量是有一定影响的。道夫速　
度提高，增加了剥取道夫上棉网的难度和道夫大压　
辊区棉网的漂动、破边和拥头，为此研究了高速剥棉　
机构，如高速斩刀、皮辊剥棉、皮圈剥棉、四罗拉剥棉　
和三罗拉剥棉等，现代高产梳棉机上采用的是倾斜　
式三罗拉剥棉。为解决棉网的漂动、破边和拥头等　
问题，研究了多种导棉装置。由此可知：为了提高产　
量可采用：轻定量快速度（道夫），这对质量有利，但　
提高产量是有限的，只用于较低产量；重定量快速度　
（道夫），这对质量有一定的影响，目前高产梳棉机都　
是采用既加快道夫速度，又加重定量，但这是不得不　
为之。　

严重性故障给出提示和解决办法。　
５小结　
严谨的设计思路非常重要，经过测算控制精度，　
在满足要求的前提下，简单即意谓着可靠。在编程　
时，多次调用的公式最好打包成一个子程序。程序　
编制中要全面分析各种可能性，做好各种报警信息　
的弹出，增强人机对话功能，使设备易于维护，减少　
停机时间。　
这一程序在国内某知名集落长机上已成功运用　
至今，收到了良好的经济效益和社会效益。　
参考文献　
［１］ＳＩＭＡＴＩＣ　Ｓ７—２００系统可编程序控制器系统手册．