淺談清梳聯電氣控制生產質量的影響

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摘　要:介紹了清梳聯電氣控制體系的構成,各控制單元的工作原理、應用實踐、應用效果以及解決清梳聯生產線的常見電氣故障,保證生條質量穩(wěn)定的應用實踐。

關鍵詞:壓力控制;集中控制;連續(xù)喂棉;PID　 　在大力倡導節(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,用清梳聯裝備改造傳統的開清棉與梳棉機,以達到提高產能和質量、降低能耗的目的。為此,在走訪了國內使用清梳聯企業(yè)的基礎上,進行了系統總結。在走訪和調研中發(fā)現,大多數紡織廠仍采用擋車工只負責簡單操作和開關設備;電氣人員負責維修處理電氣故障,保全工負責維修機械故障的工作模式。這種工作模式已不適合應用在關聯性較強的清梳聯生產線中。眾所周知,清梳聯是一個系統工程,各機臺之間的控制相互聯鎖相互嵌套,往往一個比較簡單的電氣故障,若不能及時解決,就會導致全線停產,造成較大的能耗浪費,且對生條和成紗質量指標穩(wěn)定極為不利。 1　清梳聯電氣控制體系的構成 鄭州清梳聯生產線的電氣控制系統可分為4個單元:a)清花單元機自動控制單元;b)梳棉單元機自動控制單元;c)清花和梳棉集中聯鎖控制單元;d)管道壓力反饋控制單元。這4部分相輔相成,共同構建了整個清梳聯電氣控制系統的脈絡。 2　清棉、梳棉設備的自動控制單元及應用實踐 在清梳聯流程中,大多數的清棉、梳棉單元機自身都有一套符合設備使用要求的電氣自動控制系統,各單元機的全部設計動作、功能主要由這部分系統來控制完成。在清梳聯流程中,它一般要滿足兩方面的控制要求:a)在設備沒有給棉信號時,保證其始終處于給棉待機的工作狀態(tài);b)在設備接收到給棉信號后,保證其能夠準確、快速的進入到相應的工作狀態(tài)中。 以FA006系列往復抓棉機為例,抓棉機本機的控制包括從顯示面板工作參數的輸入、與PLC數據傳輸、PLC根據設定的工作參數,來控制抓棉機的行走、找包、抓取,這一系列動作,都是由抓棉機本機的電氣控制系統完成的。 當FA006系列往復抓棉機在沒有接收到給棉信號時,抓棉機的抓棉臂下降到距離棉包實際高度一定距離處,打手啟動,抓棉小車位于棉包抓取位置,設備處于抓棉待機狀態(tài);當FA006系列往復抓棉機接收到給棉信號后,抓棉臂自動下降到棉包實際高度,抓棉小車按照設定的抓棉區(qū)域,開始進行往復抓棉工作。其中,給棉信號由FA028系列多倉混棉機的控制單元發(fā)出并經集中控制單元輸出到FA006系列往復抓棉機的電氣控制單元,詳見圖1所示 3　清梳聯集中聯鎖控制單元及應用實踐 在清梳聯流程中,由于是將不同型號、不同功能的設備,按照一定的工藝流程進行排列組合,因此前后機臺之間就需要通過相互的聯鎖控制,來滿足生產的需要。早期的清梳聯聯鎖控制是通過各個機臺之間大量的連接線、繼電器以及按鈕等電氣元器件組成,結構復雜、臃腫,而且由于設備自身控制系統和聯鎖控制之間的相互層層嵌套,使出現故障后不容易查找排除,設備運轉可靠性差。 現在清梳聯電氣系統引入了集中控制概念。單元機之間原先的大量互連線、繼電器等元器件,被PLC中的I/O端口和內部輔助觸點所代替,不但加強了設備之間的邏輯控制,而且使操作、維護起來更加方便、快捷。 例:FA028型多倉混棉機與FA006D型往復抓棉機之間所有相關設備的聯鎖信號,均接入PLC控制單元中,其對應的內部輔助觸點串聯使用。當設備啟動滿足給棉條件后,輸入端使能對應的PLC內部常開觸點閉合,能量流經閉合的觸點到達PLC輸出端。PLC控制單元輸出給棉信號,控制FA006D型往復抓棉機進行抓棉工作。 4　清梳聯輸棉管道壓力控制單元及應用實踐 清梳聯輸棉管道壓力控制單元是整個清梳聯控制體系中的核心,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,協調清花和梳棉供求關系的重要作用。連續(xù)喂棉裝置的合理使用可以快速穩(wěn)定系統供棉,降低梳棉機生條質量的波動。 4.1　清梳聯輸棉管道壓力控制 清梳聯輸棉管道壓力控制單元的構成,是基于自動控制系統中的反饋理論。反饋的要素主要有3個部分:測量、比較和執(zhí)行。即測量關注的變量,與期望值相比較,用該誤差糾正調節(jié)控制系統的響應。 在清梳聯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(如:FA109系列三輥筒清棉機、FA111系列單輥筒清棉機、JWF1124系列單輥筒清棉機等)和多倉混棉機(如:FA028系列多倉混棉機等)共同構成的給棉系統是執(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化為0~10V的模擬量信號,傳輸到連續(xù)喂棉裝置中,再由連續(xù)喂棉裝置將接收到的模擬信號,計算還原成管道壓力實際值,與管道壓力設定值(期望值)相比較,計算實際值和設定值之間的誤差并經過自身P、I、D參數整定后,輸出一模擬量信號控制輥筒清棉機輸棉簾速度,從而達到修正管道壓力的作用。輥筒清棉機給棉電機的變頻器按設定的比例關系控制著多倉混棉機出棉羅拉的轉速。其聯鎖控制關系如圖2所示。 4.2　清梳聯連續(xù)喂棉P、I、D參數的整定 鄭州清梳聯的連續(xù)喂棉裝置其實是一種PID調節(jié)儀表,它根據被控過程的特性來確定PID控制器的比例系數、積分時間和微分時間的大小。反映在清梳聯系統上,其直接關系到供棉系統的穩(wěn)定與否。在使用中,連續(xù)喂棉管道壓力期望值(或者是目標值)是由用戶根據梳棉機機臺總產量、輸棉管道連接位置等情況自行設定。 P、I、D參數整定的方法很多,概括起來可分為兩大類:一是理論計算整定法,它主要是依據系統的數學模型,經過理論計算確定控制器參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接使用,還必須通過生產實踐進行調整和修改。二是生產實踐模糊整定的方法,它主要依賴生產實踐經驗。先輸入一經驗值,控制系統直接在試驗中進行,然后再根據生產的實際狀態(tài)進行修正。這種方法簡單、易于掌握,在實際生產中應用較為廣泛。 鄭州清梳聯連續(xù)喂棉裝置的P、I、D參數設定,多數使用后一種方法。先大致設一經驗值,然后根據生產現場喂棉管道壓力波動范圍的大小、給棉響應的快慢進行修正。其經驗值為:P(%)40~60,I(min)10~20,D(min)0~5。經驗參數設定完畢后,觀察管道壓力的變化,根據管道壓力曲線波動的狀態(tài)進行參數修正[3]。使管道壓力實際值的波動范圍穩(wěn)定在設定值±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P,然后是積分時間I,最后再修正微分時間D,邊修正邊觀察管道壓力波動范圍。如果發(fā)現輸棉管道壓力實際值在設定值的左右變化比較頻繁,應適當增大比例系數;如果輸棉管道壓力在偏離設定值的過程中恢復比較慢,應減小積分時間;如果輸棉管道壓力圍繞設定值的波動周期較長,應增加積分時間。微分時間影響輸棉管道壓力波動的頻率,如果波動頻率較快,應減小微分時間;反之,應增加微分時間。在整個調整過程中,要多看多試多分析,最終的目的是保證輸棉管道壓力實際值圍繞著期望值穩(wěn)定有序地上下波動。 4.3　清花機組參數的設定 在清梳聯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的靜壓,輸棉管道內的壓力是由輸送纖維的氣流和纖維共同產生的,纖維的供給量是由輥筒清棉機和多倉混棉機共同構成的給棉體系來保證的。在調整過程中,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,在生產中要保證輥筒清棉機的給棉運轉率在80%~90%之間[4](也就是輥筒清棉機的給棉變頻器的工作頻率在40~45Hz)。輥筒清棉機輸棉簾的運轉速度由連續(xù)喂棉傳輸過來的信號控制。多倉混棉機的給棉羅拉轉速由輥筒清棉機PLC輸出的信號控制,其變頻器工作頻率可以由數學公式表示為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,在多倉混棉機操作面板上設定;U為輥筒清棉機PLC輸出信號[1-2]。在正常生產中,用戶可以根據產量的要求,自己設定給棉比例系數k。 5　結　語 鄭州某紡織廠對清梳聯控制系統進行了全面優(yōu)化,每套清梳聯生產線在月產量相同的基礎上,減少了開車時間,月平均節(jié)約用電1 700kW•h左右;生條定量波動明顯減小;清梳聯因故障停機時間明顯減少,清梳聯系統的平均無故障工作時間(MTBF)大大增加。