立达K44-1008型卡摩纺细纱机控制系统改造

张明明,陈维波,刘 冰

(1.鲁泰纺织股份有限公司,山东 淄博 255100;2.山东厚昌传动技术有限公司,山东 淄博 255000)

鲁泰纺织股份有限公司纺纱二厂的立达K44-1008型卡摩纺细纱机已运行近13年,其变频器采用水冷降温系统,现该系统故障频发,而其控制系统的单片机SCU及德国科比(KEB)公司制造的F4系列变频器已停产,且价格昂贵[1]。

1 故障统计

纺纱二厂共有63台K44-1008型卡摩纺细纱机,2014年更换变频器及单片机板124次,2015年更换变频器及单片机板81次。变频器及线路板正常寿命为8 a～10 a,现已运行近13 a,故变频器及线路板老化是故障频发的主要原因。

2 改造方案

a) 因细纱机采用的科比F4系列变频器为定制产品,其变频器控制板程序及通讯协议不对外开放,破解程序及通讯协议相对较难,故采用国产日立水冷变频器对科比F4系列变频器进行替换。

b) 利用西门子S7-300型PLC对其单片机进行升级替代,根据设备工艺要求对其控制系统重新开发设计[2]。

3 改造前工艺要求

3.1 落纱后开车

前提:安全继电器自检,所有拉线开关、急停、变频器保护、电机热保护、压力开关、钢领板限位等全部正常,钢领板零位,叶子板原位,设备无报警。

按开车键→吸风电机运转→主电机转3圈(其它不动)→钢领板上升(70 mm)→钢领板下降(10 mm)→主电机运转→罗拉电机跟随运转。

3.2 中途停车

前提:运行状态正常。

按停止按钮→根据钢领板当前位置,主电机降速约6 kr/min(所有电机速度跟随)→钢领板到达当前某点→主电机停机→减速停止到钢领板当前最高点(-4 mm)→风机停止。

3.3 紧急停车

按紧急停止或拉动拉线开关→主电机(罗拉电机)钢领板电机迅速同步减速停止(约4 s)。

3.4 中途开车

前提:安全回路正常,无报警,钢领板不在零位。

按开车键→吸风电机运转→主电机运转→罗拉电机跟随运转→钢领板下降。

3.5 落纱

前提:正常开车运行。

钢领板到设定落纱高度为188 mm位置→主电机减速运行(转速约为6 kr/min)→钢领板达到最高点→钢领板再上升2 mm→钢领板停止运行约1.7 s→钢领板快速下降到超低位置(-4 mm)→钢领板停止运行约1.7 s→钢领板上升到零位(主电机停止)→集落动作。

3.6 集落

前提:落纱结束,无报警,安全回路正常,钢带位置正确(B150),吸吹在车尾位置。

叶子板打开→落纱臂下降至B101→线夹充气→落纱臂上升空挡位→钢带运行到B151位置→落纱臂下降到B102位置→线夹放气→落纱臂快速上升到B104位置→钢带反转到B150位置→落纱臂摆进至S120脱开位置→落纱臂下降到B106位置→线夹充气→落纱臂上升到B104位置→落纱臂摆出至S121脱开位置→落纱臂下降到B102位置→线夹放气→落纱臂上升空挡位B100位置→钢带运行到B151位置→落纱臂下降到B101位置→线夹充气→落纱臂快速上升到B104位置→落纱臂摆进至S120脱开位置→落纱臂下降到B106位置→线夹放气→落纱臂上升到B104位置(同时钢带启动)→落纱臂摆出至S121脱开位置→落纱臂下降到B100位置→吸风电机运转→进入开车程序。

4 改造后工艺效果

改造后机械部件及外部的电器件未变动,对电气核心进行了升级换代,可编程控制器由单片机升级为常用的西门子S7-300型PLC,显示屏升级为昆仑通态254 mm真彩屏,变频器由定制德国科比F4系列升级为日立JDB600系列,内存更大,故障率更低,购买价格较低且易采购。改造后完全达到原设备工艺水平,主要工艺效果如下。

4.1 K44-1008型卡摩纺细纱机原车主轴编码器为100脉冲/r,主轴的实际转速由主轴编码器进行反馈,在程序中通过PLC的高速计数功能进行实时采集并运算与实际设定速度进行综合对比,实际值与设定值相差大于±10%(可设定)时,该系统报故障并停车;在误差小于±10%时,程序内部自动调整误差不大于0.5%。

4.2 前、后罗拉速度由主轴电机的实时速度进行追踪,其中前、后罗拉分别有4个电机和4个检测速度传感器,如果前罗拉和后罗拉的4个检测速度相差大于±2%(可设定)时,设备报故障跟踪误差并且停车,如果误差小于±2%时,设备自动调整到0.5%内运行(立达为±3%,不可设定)。

4.3 钢领板跟随主轴速度运算得出变速运动,通过编码器反馈信号测得实际转速和当前位置,实际转速和理论转速误差大于2%时报警停车,同时位移传感器检测钢领板运动,其位置和编码器位置做比较,差值大于2 mm时,停车报警。

4.4 摇架压力经调节主气路的压力开关实现停车,钢领板位置异常时,罗拉电机与锭子电机同步停车。

4.5 吸风系统异常时,罗拉电机与锭子电机可同步停车。

4.6 牵伸电机、升降电机和主电机过载时,通过变频器设置进行保护。

4.7 设备停止超过设定时间时,摇架释放压力,但保留0.1 MPa的压力(调节阀控制压力);启动时先加压再按延时启动(可设定)。

4.8 钢领板超出限位或停止时,罗拉电机与锭子电机可同步停车。

4.9 由于罗拉电机与主电机启停无法完全同步,故罗拉电机滞后50 ms。

4.10 实际锭速与设置锭速,通过软件自动调节实现自动跟踪。

4.11 预加捻不成功时,主机不再进行下一步动作,停机等待。

4.12 加捻电机与牵伸电机突然断电时,通过紧急停车进行保护。

4.13 各落纱动作之间根据落纱工艺参数,可自动运行实现,也可手动实现:钢领板到设定落纱高度时,主电机减速,钢领板达到最高点后再上升2 mm并停止运行,纺纱200 mm后快速下降到超低位置再停止运行约0.7 s,然后上升到落纱停止位,主电机停止,集落动作。

4.14 气压异常时,集体落纱动作停止,等待气压恢复再动作。

4.15 集落动作异常后可继续动作;但空管不到位、满管出不完,集落无法启动。

4.16 空管不到位时,走管等待并进行故障指示;满管出不完时,集落等待满管出完才能继续进行。

4.17 细纱机通过交换站为络筒机送满管;络筒机通过交换站为细纱机送空管。

4.18 巡回清洁器与主机同步启动;满管落纱后,巡回清洁器自动停止在停止位,集落动作。

5 结语

立达K44-1008型卡摩纺细纱机改造后的设备可靠性更高,故障率明显降低,采购费用投入降低30%。

采用西门子S7-300型PLC替换原单片机,自行开发软件程序使设备使用不再受制于制造厂,配件采购成本大幅降低,为改造网格圈式集聚纺及其它型式纺纱奠定了基础。