紡絲往復(fù)裝置運(yùn)行故障原因及改進(jìn)措施

紡絲往復(fù)裝置運(yùn)行故障原因及改進(jìn)措施摘要本文主要論述了利用PLC的可編程性能，優(yōu)化控制程序結(jié)構(gòu)以提高紡絲往復(fù)裝置盛絲時(shí)間的準(zhǔn)確性；以及在PLC控制系統(tǒng)中，通過觸摸屏和PLC結(jié)合使用，以進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。關(guān)鍵詞：CTR往復(fù)裝置；可靠性；PLC；觸摸屏1.概述1.1往復(fù)裝置CTR臺(tái)車工作原理紡絲往復(fù)裝置完成盛絲桶在往復(fù)裝置臺(tái)車（CanTrolleyReciprocate，CTR）上從受絲開始至滿桶過程的往復(fù)動(dòng)作，從卷繞裝置喂入輪下來的絲束以一定的速度落在盛絲桶內(nèi)，盛絲桶在往復(fù)裝置臺(tái)車上以一定的速度做橫向及縱向運(yùn)動(dòng)，絲束在桶內(nèi)均勻排布，是后續(xù)工藝集束牽伸工作正常進(jìn)行的基礎(chǔ)。當(dāng)絲束落入絲桶的時(shí)間達(dá)到設(shè)定值（4.8ks）后，往復(fù)裝置臺(tái)車進(jìn)行換桶操作，滿桶由CTR臺(tái)車送至滿桶輸送輥道，空桶由推桶裝置推入CTR往復(fù)裝置臺(tái)車，繼續(xù)盛絲工藝。1.2往復(fù)裝置CTR控制系統(tǒng)PLC是整個(gè)往復(fù)裝置CTR控制系統(tǒng)的核心，短纖生產(chǎn)中心一裝置東、西紡各有兩個(gè)控制室，各控制室內(nèi)包括兩套往復(fù)控制系統(tǒng)（A和B）和一套輥道控制系統(tǒng)，每套往復(fù)裝置對應(yīng)一套C200HPLC。短纖生產(chǎn)中心一裝置共有8套往復(fù)PLC控制系統(tǒng)（各由一套C200H主機(jī)和一套擴(kuò)展機(jī)架組成）。CTR臺(tái)車的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是由分布在往復(fù)裝置上的若干行程開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)和控制柜上的定時(shí)器等元件以開關(guān)量形式輸入C200H，通過相應(yīng)的控制程序由CPU處理后發(fā)出命令給輸出模塊，啟動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)、電磁閥動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)CTR臺(tái)車自動(dòng)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。往復(fù)縱向和橫向周期是不經(jīng)常變動(dòng)的參數(shù)，在驅(qū)動(dòng)軸側(cè)有一對鏈輪帶動(dòng)擺軸上的轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)，通過轉(zhuǎn)臂上觸頭的無觸點(diǎn)接近開關(guān)發(fā)出信號(hào)實(shí)現(xiàn)

縱向往復(fù)；兩端的無觸點(diǎn)接近開關(guān)發(fā)出信號(hào)通過C200H控制程序?qū)崿F(xiàn)往復(fù)臺(tái)車的縱橫向運(yùn)動(dòng)。1.3往復(fù)裝置CTR工序流程輥道輸送裝置滿桶輸送到1A-1滾道運(yùn)輸機(jī)，同時(shí)撥絲板動(dòng)作把絲撥入空桶。輥道輸送裝置滿桶輸送到1A-1滾道運(yùn)輸機(jī)，同時(shí)撥絲板動(dòng)作把絲撥入空桶。圖1：CTR往復(fù)臺(tái)車工序簡明流程圖2.CTR往復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行中存在的不足CTR往復(fù)運(yùn)行的穩(wěn)定狀況直接影響到前紡卷繞的生產(chǎn)，如果往復(fù)臺(tái)車出現(xiàn)故障時(shí)得不到及時(shí)的排除，會(huì)影響到前后紡的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至?xí)斐删埘ドa(chǎn)降負(fù)荷，CTR往復(fù)裝置影響生產(chǎn)質(zhì)量的原因主要有以下兩方面的因素。2.1CTR往復(fù)臺(tái)車盛絲時(shí)間的準(zhǔn)確性

CTR往復(fù)臺(tái)車盛絲時(shí)間的準(zhǔn)確性，對于減少每桶的絲長差和后加工的桶底絲起著決定性的作用。從卷繞喂入輪下來的絲束以20m/s的速度落入絲桶，在落絲過程中往復(fù)臺(tái)車CTR載著盛絲桶橫向和縱向運(yùn)行接絲，一旦停車絲桶內(nèi)的絲就迅速堆高，形成亂絲，導(dǎo)致后紡無法牽伸。往復(fù)裝置以定時(shí)方式控制每桶絲的盛絲量，當(dāng)絲桶設(shè)定的盛絲時(shí)間達(dá)到時(shí)，受機(jī)械運(yùn)行速度等因素的影響，往復(fù)臺(tái)車CTR很難正好運(yùn)行到橫、縱向出桶定位位置，而臺(tái)車只能在出桶時(shí)間到后，等CTR的定位信號(hào)，然后換桶。所以盛絲時(shí)間的準(zhǔn)確性就受到影響，桶與桶之間的誤差一般在10s左右，最長會(huì)達(dá)到19s，桶與桶之間的絲長差會(huì)達(dá)到200?380m。在牽伸工序，每桶都會(huì)有不定長度的桶底絲，導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加。2.2CTR往復(fù)臺(tái)車橫向和縱向運(yùn)行的可靠性CTR往復(fù)運(yùn)行的穩(wěn)定狀況直接影響到前紡卷繞的生產(chǎn)，如果往復(fù)臺(tái)車出現(xiàn)故障時(shí)得不到及時(shí)的排除，會(huì)影響到前后紡的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至?xí)斐删埘ドa(chǎn)降負(fù)荷。CTR往復(fù)臺(tái)車橫向和縱向的行走時(shí)間不穩(wěn)定，會(huì)形成W絲，W絲在牽伸的過程中，會(huì)經(jīng)常發(fā)生多次斷絲和了桶絲不均勻的現(xiàn)象⑴；同時(shí)往復(fù)裝置控制系統(tǒng)使用的是PLC，它自身沒有顯示和記錄功能，而引起往復(fù)裝置故障的原因很多，例如橫行運(yùn)動(dòng)超時(shí)、縱向運(yùn)動(dòng)超時(shí)、逆輸出、誤輸出、CTR無桶等等，當(dāng)往復(fù)裝置發(fā)生故障，甚至是停車時(shí)，不能對故障發(fā)生時(shí)設(shè)備的控制過程、報(bào)警狀態(tài)進(jìn)行追查，工藝人員對故障的描述，時(shí)常帶有主觀性，對檢修人員判斷、查找故障帶來不便，影響了檢修速度。3.對系統(tǒng)存在不足的分析和改進(jìn)措施3.1對提高CTR往復(fù)臺(tái)車盛絲時(shí)間的準(zhǔn)確性的分析-°PXS7滿右桶空輸出刖CTR后桶位輥°PXS1°PXS5OPXS2PXS6圖2：往復(fù)裝置動(dòng)作開關(guān)布置示意圖PXS1:CTR前端換向接近開關(guān)PXS5:CTRPXS1:CTR前端換向接近開關(guān)PXS5:CTR中間定位接近開關(guān)PXS2:CTR后端換向接近開關(guān)PXS6:CTR左端換向接近開關(guān)PXS7:CTR右端換向接近開關(guān)CTR往復(fù)裝置的動(dòng)作開關(guān)布置如圖2所示。針對盛絲時(shí)間導(dǎo)致的問題，筆者對往復(fù)裝置的動(dòng)作過程進(jìn)行了分析。正常情況下，往復(fù)臺(tái)車縱向運(yùn)動(dòng)由前進(jìn)接近開關(guān)PXS1停止CTR向前運(yùn)動(dòng)，發(fā)出向后轉(zhuǎn)向的信號(hào);往復(fù)臺(tái)車轉(zhuǎn)臂上觸頭接近后端接近開關(guān)PXS2時(shí)停止向后動(dòng)作，發(fā)出向前的轉(zhuǎn)向信號(hào)；同理接近開關(guān)PXS6和PXS7實(shí)現(xiàn)往復(fù)臺(tái)車左、右周期運(yùn)動(dòng)，控制原理見如圖3所示。后退閥后退閥圖3：CTR往復(fù)臺(tái)車前后、左右運(yùn)動(dòng)控制原理圖滿桶換桶的實(shí)現(xiàn)是由外部定時(shí)器定時(shí)4.68ks后向C200H發(fā)出預(yù)報(bào)信號(hào)，由PLC啟動(dòng)內(nèi)部定時(shí)器TIM000（設(shè)定值為120s），同時(shí)進(jìn)行一系列動(dòng)作調(diào)整使得在定時(shí)時(shí)間到之前已在橫向定位位置（總的時(shí)間為4680+120=4.8ks），在TIM000定時(shí)時(shí)間到時(shí)等待確認(rèn)橫向定位信號(hào)PXS5及縱向定位信號(hào)PXS2之后，發(fā)出滿桶信號(hào)，CTR向前兩個(gè)桶距，這樣就完成了換桶動(dòng)作。PXS5確保CTR換桶時(shí)對準(zhǔn)滿桶輸出輥道，PXS2信號(hào)確保滿桶信號(hào)發(fā)出時(shí)CTR向前運(yùn)動(dòng)，空桶能順利地推上CTR。為確保每桶的時(shí)長相等，要求在TIM000時(shí)間到時(shí)準(zhǔn)確發(fā)出滿桶。往復(fù)裝置運(yùn)行速度因受機(jī)械的液壓油油壓、機(jī)械性能、電磁閥及絲桶中盛絲總重量等諸多因素的影響，很難保證在滿桶時(shí)間到的時(shí)CTR正好在橫向和縱向定位位置，這樣就造成了每桶絲之間有絲長誤差。3.2提高臺(tái)車盛絲時(shí)間的準(zhǔn)確性改進(jìn)方案考慮到機(jī)械方面的諸多因素很難克服，筆者利用PLC方便的編程特性，通過優(yōu)化程序?qū)Υ藛栴}予以解決。具體措施是，在原程序上加入了換桶前有PXS2信號(hào)時(shí)將TIM000的剩余時(shí)間T（定時(shí)器設(shè)定單位為秒）減去1再除以2得時(shí)間T'（T'=J），然后用2T'設(shè)置啟動(dòng)另一定時(shí)器TIM001,TIM001在程序中起著與PXS1相同的作用，保證CTR向前動(dòng)作T'，再向后動(dòng)作T'，這樣在CTR將要出桶前不作全行程運(yùn)行，越靠近出桶時(shí)間，CTR的運(yùn)行行程越短，從而保證了在時(shí)間到時(shí)CTR正好在橫向、縱向定位位置，可以準(zhǔn)時(shí)出桶。經(jīng)過對程序的全面分析，發(fā)現(xiàn)還存在這樣的問題，如果某次計(jì)算的T'很?。ㄈ?.1s），以至于CTR在發(fā)出向前運(yùn)動(dòng)信號(hào)T'后再發(fā)出向后運(yùn)動(dòng)信號(hào)時(shí),CTR運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生抖動(dòng)現(xiàn)象，可能會(huì)導(dǎo)致后端的PXS2信號(hào)丟失，此時(shí)向后動(dòng)作信號(hào)由于無信號(hào)復(fù)位，將出現(xiàn)CTR不停向后運(yùn)行，直至后端安全聯(lián)鎖限位開關(guān)發(fā)出信號(hào)導(dǎo)致停車。為此對控制程序繼續(xù)進(jìn)行改進(jìn)，方法是在外部定時(shí)器經(jīng)4.68ks后發(fā)出預(yù)報(bào)信號(hào)，同時(shí)啟動(dòng)TIM000和TIM001，其中TIM000的設(shè)定值要比實(shí)際預(yù)報(bào)時(shí)間的120s少3s，即117s，在預(yù)報(bào)到滿桶這段時(shí)間內(nèi)，TIM001起著與PXS1相同的作用，在預(yù)報(bào)后每次程序掃描到PXS2的第一個(gè)周期執(zhí)行一次調(diào)用子程序指令，子程序中將TIM000的PV值加3s后即得距滿桶時(shí)間T，將T與19s及36s進(jìn)行比較（取19s和36s主要是考慮安全裕度），根據(jù)T值選取不同的T'計(jì)算，保證最終T為零時(shí)CTR恰好向后運(yùn)動(dòng)至PXS2。此時(shí)TIM000信號(hào)已出現(xiàn)并等待，發(fā)出滿桶信號(hào)走出與預(yù)報(bào)前相同的過程，同時(shí)又不至出現(xiàn)T'過小的情況。具體時(shí)序?yàn)椋寒?dāng)19s<T<36s時(shí)，T，=T/4,否則T'=T/2。T，作為TIM001的新設(shè)定值，定時(shí)器在每次子程序中復(fù)位，當(dāng)T'大于縱向動(dòng)作時(shí)間的一半（即10s）時(shí)，本次CTR縱向動(dòng)作不受影響。PLC程序中臺(tái)車盛絲時(shí)間的設(shè)定范圍如下：當(dāng)TN56s時(shí)，由于T，>10s，則以后逐次會(huì)落在36sWT<56s區(qū)域內(nèi)；當(dāng)39s<T<56s時(shí)，T，=T/2>10s，則下一次執(zhí)行子程序時(shí)T落在19s<T<36s范圍內(nèi)，執(zhí)行T，=T/4，則CTR動(dòng)作兩個(gè)2T，周期的往復(fù)，最終在T為零時(shí)恰好到達(dá)PXS2；當(dāng)36sWTW39s時(shí)，執(zhí)行一次T，=T/2>10s，縱向動(dòng)作一個(gè)20s周期后16s<T<19s，執(zhí)行T'=T/2,則CTR在T為零時(shí)恰好到達(dá)PXS2。在改進(jìn)的程序中，最小的T，也大于4.75s（19/4），不會(huì)引起抖動(dòng)現(xiàn)象。3.2.1實(shí)現(xiàn)的邏輯框圖圖4：實(shí)現(xiàn)的邏輯框圖3.2.2實(shí)現(xiàn)的程序HK1.00TIM105#1200定時(shí)器定時(shí)器號(hào)設(shè)置值移動(dòng)源字目標(biāo)比較比較數(shù)據(jù)1比較數(shù)據(jù)2跳轉(zhuǎn)跳轉(zhuǎn)號(hào)清除進(jìn)位覽D碼域彼減數(shù)字(bed)減數(shù)字(bed)結(jié)果字BCD除彼除數(shù)字(bW)除數(shù)字(bed)姑果字

設(shè)置值保持位保持位定時(shí)器定時(shí)器號(hào)1■呆持設(shè)置值保持位保持位定時(shí)器定時(shí)器號(hào)1■呆持位保持位子程序入口子程序號(hào)100.02 1I HR1.01 Ixl HJLU.00 I1 100.02 1I HR1.01 Ixl HJLU.00 I1 16.02 1..■■■] 0.05 II 0.06 1|_11k111C胡退1111105.00 II HR1.01 I1 1150.08 11 110.050.0616.01100.03 HR1.01 HIIO.00TI kl 1H105.011&.01—CTE前進(jìn)16.02-O 匚TR后退50.09SEN(92)01子程序定義子程序號(hào)0.10計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器號(hào)11HR1.LI1 I] CWT500#2設(shè)置值HFll.LIl 0.11 1i iI 11 11KEEP(11)保持CNT500 II 105.00位11移動(dòng)移動(dòng)源字目標(biāo)F_0nMOV(21)TIMODHOF_GT

大于ckl標(biāo)志P_0n常si蛀-F_LT 200.00小于(Lr〔標(biāo)志'—200.01-MHADD(30)~DHO#30DHOCMF(20)200.00-o-BCD加加數(shù)字(bed)加數(shù)字(bed)結(jié)果字比較CMF(：20；1比較DMLI比較數(shù)據(jù)1#360比較數(shù)據(jù)2200.01DIV(33)DM0#04DMLIBCD除被降數(shù)字(bM)除數(shù)字(bed)結(jié)果字DIVG3)DMLI#02DMLIBCD除被除數(shù)字Wed)除數(shù)字(bed)結(jié)果字F_Off晶患志TIM■定時(shí)器001定時(shí)器號(hào)DMO設(shè)置值— 1RET〔①門返回 1ENDCO1：：1」結(jié)束圖5：優(yōu)化后的往復(fù)臺(tái)車盛絲時(shí)間控制程序通過對往復(fù)臺(tái)車盛絲時(shí)間程序的優(yōu)化，使得往復(fù)的出桶時(shí)間誤差大大減少，每桶之間的誤差一般在1秒左右，達(dá)到了較高的準(zhǔn)確性。3.3對臺(tái)車橫向和縱向運(yùn)行不穩(wěn)定分析和改進(jìn)措施3.3.1對往復(fù)臺(tái)車運(yùn)行不穩(wěn)定的分析往復(fù)裝置運(yùn)行速度因受機(jī)械的液壓油油壓、機(jī)械性能、電磁閥、絲桶中盛絲總重量等諸多因素的影響。往復(fù)臺(tái)車橫向和縱向的行走時(shí)間不穩(wěn)定，會(huì)形成W絲，W絲在牽伸的過程中，會(huì)經(jīng)常發(fā)生多次斷絲和了桶絲不均勻的現(xiàn)象⑴。3.3.2提高往復(fù)臺(tái)車運(yùn)行穩(wěn)定性的改進(jìn)措施前文已經(jīng)描述了臺(tái)車橫向和縱向行走時(shí)間不穩(wěn)定導(dǎo)致W絲的原因及其故障現(xiàn)象，筆者對此問題作的改進(jìn)方案是，將觸摸屏和PLC結(jié)合使用，在觸摸屏上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示和監(jiān)控往復(fù)橫向和縱向的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，同時(shí)在觸摸屏中直接設(shè)定往復(fù)橫向和縱向運(yùn)動(dòng)時(shí)間的報(bào)警值，一旦往復(fù)橫向和縱向的運(yùn)動(dòng)時(shí)間超出設(shè)定值，就直接報(bào)警，提醒工藝操作人員注意往復(fù)的運(yùn)行速度，并且把影響往復(fù)運(yùn)行的主要故障報(bào)警點(diǎn)在觸摸屏中進(jìn)行組態(tài)，實(shí)現(xiàn)及時(shí)報(bào)警并在觸摸屏中進(jìn)行記錄，方便檢修人員進(jìn)行故障查詢及維護(hù)，以確保往復(fù)臺(tái)車運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。3.3.3主頁面的設(shè)計(jì)在OMRON公司為PT開發(fā)畫面用的觸摸屏編輯軟件上創(chuàng)建主頁面，整個(gè)頁面有模擬顯示畫面觸摸按鈕、實(shí)時(shí)報(bào)警畫面觸摸按鈕、歷史報(bào)警畫面觸摸按鈕和工藝設(shè)定畫面觸摸按鈕（見圖7），當(dāng)操作人員點(diǎn)擊這4個(gè)觸摸按鈕中的任意一個(gè)時(shí)，即可分別進(jìn)入相應(yīng)的功能畫面中去，進(jìn)行相應(yīng)的操作。同時(shí)為了增加畫面的動(dòng)態(tài)效果，筆者在主頁面上添加了一個(gè)動(dòng)態(tài)地球旋轉(zhuǎn)畫面。

3.橫向遂行時(shí)佝 貌掏握符時(shí)間[0001秒 3.橫向遂行時(shí)佝 貌掏握符時(shí)間[0001秒 [000]秒在這套系統(tǒng)中，用戶需要觀察的是往復(fù)臺(tái)車橫向和縱向?qū)崟r(shí)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，因此設(shè)置了兩組數(shù)字顯示區(qū)，分別顯示橫向和縱向?qū)崟r(shí)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間（見圖8）。在數(shù)字內(nèi)存表中占據(jù)相應(yīng)的存貯空間，通過數(shù)字內(nèi)存表的地址與PLC數(shù)字存儲(chǔ)區(qū)的位置對應(yīng)起來，系統(tǒng)啟動(dòng)后，通過將往復(fù)臺(tái)車左右及前后接近開關(guān)的動(dòng)作情況送入PLC進(jìn)行處理，因PLC數(shù)字存儲(chǔ)區(qū)的地址與PT數(shù)字內(nèi)存表相關(guān)聯(lián)⑷，此時(shí)，PT就可以實(shí)時(shí)顯示這兩組數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的精度與位數(shù)根據(jù)實(shí)際情況在PT的數(shù)字內(nèi)存表的屬性中設(shè)置。同時(shí)為了實(shí)時(shí)顯示往復(fù)臺(tái)車運(yùn)動(dòng)的情況，通過PT上的圖像燈和控制程序中記錄臺(tái)車實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部繼電器地址一一對應(yīng)的關(guān)系，就可以在PT上實(shí)時(shí)顯示往復(fù)臺(tái)車橫向和縱向運(yùn)動(dòng)的情況，一旦往復(fù)臺(tái)車橫向和縱向運(yùn)行不正常的話，操作人員就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行處理。3.3.5實(shí)時(shí)報(bào)警畫面的設(shè)計(jì)將影響往復(fù)臺(tái)車運(yùn)行的故障報(bào)警點(diǎn)（見表1）設(shè)定為報(bào)警畫面，報(bào)警頁面（見圖9）是由一些PT元件庫中的標(biāo)準(zhǔn)燈來組成。當(dāng)PLC檢測到有報(bào)警信息時(shí)，PT控制區(qū)內(nèi)的位內(nèi)存表（見表一）的數(shù)據(jù)相應(yīng)改變，位內(nèi)存表的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的串表（見表二）數(shù)據(jù)相對應(yīng)⑷。這時(shí)在模擬顯示畫面相應(yīng)的觸摸按鈕報(bào)警燈閃爍，顯示有故障報(bào)警，當(dāng)按下此報(bào)警觸摸鍵時(shí)，強(qiáng)制切換到報(bào)警頁面，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)燈都與PLC中表示報(bào)警有無的一個(gè)位相對應(yīng)，這樣，根據(jù)每個(gè)燈的開與關(guān)狀態(tài)就能具體確定是哪里的故障，從而便于檢修人員能在第一時(shí)間迅速判斷故障并采取相應(yīng)的解決措施，

圖9：實(shí)時(shí)報(bào)警畫面表一：故障報(bào)警位內(nèi)存表初S6侍-1圖9：實(shí)時(shí)報(bào)警畫面表一：故障報(bào)警位內(nèi)存表初S6侍-1■制役攻?的；蛭停專口0凝嫌麝1祀強(qiáng)輯令戲捋□9-招，□0跑史」阡海目由Q°￡*魅出求寥Oa137族*出媒誓n]1'駕□a39:響將時(shí)0**閉財(cái) ； 彪F聆I表二：故障報(bào)警串表3.3.6工藝設(shè)定畫面的設(shè)計(jì)用戶需要設(shè)定往復(fù)臺(tái)車橫向和縱向運(yùn)動(dòng)的時(shí)間報(bào)警值，工藝設(shè)定畫面包括橫向運(yùn)動(dòng)時(shí)間的設(shè)定和縱向運(yùn)動(dòng)時(shí)間的設(shè)定兩個(gè)畫面（見圖10、圖11