邵陽紡機定形機研究所副所長賀順華：數字化技術提升定形機控制水平

　　作者簡介

　　賀順華，邵陽紡織機械有限責任公司定形機研究所副所長，高級電氣工程師。從事電氣設計工作近18年，具有近20年的電子線路設計與單片機開發經驗，擅長PLC、觸摸屏編程與機器抗干擾等疑難問題處理，是邵陽紡機主導產品M5469、M5471的電氣主持設計、方案制定與程序編寫者。

　　如今，數字化技術越來越多地應用于電氣自動控制領域，在高檔定形機電氣控制中應用十分普及，逐漸將電力拖動、傳感器技術、數字化技術很好地融合為一體。

　　定形機電氣控制系統三大優勢

　　數字化技術在定形機電氣控制中的作用主要體現在3個方面。

　　一是PLC、觸摸屏是電氣控制數字化的基礎，該設備的運用，徹底地改變了傳統的電氣控制，充分地減少了中間控制電路和連線，使電路簡化，故障率降低，可靠性提高，使很多復雜的計算和控制得以輕松地實現，大大地提高了機器的自動化水平，減輕了操作人員的勞動強度。故障指示和歷史記錄，能幫助維護人員快速查找、排除故障。運行保養周期表，提醒維護人員及時對機器相關部件進行保養、更換到期易損器件，延長機器壽命，減少故障發生。

　　二是企業局域網改善工藝、生產管理。定形機的工藝參數經過多次實際加工過程的修正，上傳至工廠控制中心，經過大數據分析優化，形成加工效率最高、品質最好、能耗最低的最佳工藝進行存檔，同時由于只有相關管理者能看到工藝，提高了工藝保密性。

　　三是實現遠程監控、故障排除、維護保養提示和技術升級。利用云技術與智能網關實現與機器遠程通信，進行數據實時采集與存儲，通過手機APP或電腦，各方面人員隨時隨地對機器運行狀態一目了然。當系統程序需要升級或修改時，可以與用戶商定時間停機遠程下載，克服了傳統售后服務溝通不暢或路途耗時過長的缺點，極大地節約時間與維護成本。

　　多個單元協同操作實現全面把控

　　定形機數字化控制系統包括控制系統硬件和PLC程序控制兩個部分。新型定形機的電氣控制系統包括PLC、觸摸屏、變頻器(伺服)、智能儀表、傳感器、監視設備、上位機、互聯網控制站、手機APP多個結構，屬于比較全面的控制系統。

　　在整個控制系統中，PLC是現場控制的主體、系統的基礎。邵陽紡機選擇西門子S7-1500C系列PLC作為其控制的核心機構，與同類產品比較，具有軟硬件功能強大，高抗干擾能力的優勢。觸摸屏系統采用前、中、后3個觸摸屏的方式，通過交換機與PLC的PN口連接。前屏主要控制進布、對中張力、軋車張力與液位、烘燥張力，中屏為主屏，控制整個定形機，后屏控制出布、落布、產量統計，使各個工位操作得心應手。

　　主傳動變頻器(伺服)與PLC通信。主傳動系統是定形機中的速度同步控制系統，隨著織物的不斷高檔化，要求控制十分可靠、控制參數傳送迅速和精度高，保證系統穩定、同步、恒張力運行，滿足成品織物密度的一致性。系統采用高速、可靠的PN通信。PLC與風機變頻器、智能儀表通信，傳送設置值，讀取實際值，系統采用變頻器、智能儀表標配的Modbus-RTU協議通信，以便降低成本。

　　遠程通信，S7-1500C系列PLC的PN口除了以Profinet協議通信外，還可同時組態成Modbus-tcp協議，方便多公司的機器組成工廠局域網。用戶工廠組成局域網，進行ERP管理。PLC由智能網關連接至云端，與遠程工程師站、手機通信。PLC程序控制方面，S7-1500C系列設備PLC采用TIA Portal編程，有5種編程語言，減少程序存儲空間，縮短程序執行時間。系統時間設置，可按實際時間設置PLC內部時間，以便觸摸屏的顯示時間與實際時間相符。

　　主傳動控制包括主傳動系統的選擇、起動、停止控制、故障報警處理，計算和傳送速度、超喂率、張力等信號。出現故障時，PLC程序必須馬上停止主傳動系統和相關部分運行，通知相關人員處理。定形機的主傳動系統，以主鏈條為基準，上超喂、下超喂、左右毛刷、出布、落布各單元按一定的速度關系以動態跟隨的方式組成硬同步系統運行。

　　織物計長和輔助傳動控制，是將傳感器送來的信號經過計算后以計長或計重的方式統計產量。控制交流輔助傳動部分的運行、停止、故障報警。門幅寬度控制可根據織物品種的不同，將機器的各段導軌調節成不同的寬度，以便滿足加工要求。當達到門幅極限或擺角極限時，PLC停止相關部分運行、發出報警，保護導軌系統安全。

　　風機變頻器控制，控制風機變頻器選擇、起動、停止，PLC將每個單元的運行速度、加減速時間傳送給對應的變頻器，讀取各個變頻器的電流、故障等參數。智能儀表控制，以通信的方式向智能儀表傳送設置值，讀取實際值，風機、智能儀表有專門的通信模塊，可以極大地減輕編程難度與工作量。

　　PLC的發送、接收緩沖區與上位機或遠程工程師站通信。與上位機通信實現ERP管理，現場監控，上載、下載、優化工藝配方，實現多臺機器群控。

　　總體來看，定形機電氣控制已不再是簡單地能滿足加工生產要求，而是將向高度自動化、智能化、群控化、遠程化發展。采用互聯網把生產廠家與使用廠家的機器連接起來，通過報警數據、現場視頻分析，實現遠程診斷和程序升級，改變傳統的售后服務模式，擴大服務范圍，提高服務質量，幫助用戶提高機器使用和保養水平，將成為定形機電氣控制的發展方向。