紡織機電一體化-清梳聯(lián)

清梳聯(lián)機電一體化本章知識點:清梳聯(lián)機電一體化1.了解清梳聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)備組成及控制要求。2.掌握異性纖維檢測及分離裝置的工作原理。3.掌握梳棉機自調(diào)勻整檢測機構(gòu)的形式及特點。4.掌握梳棉機自調(diào)勻整裝置的控制原理及調(diào)節(jié)方法。5.了解梳棉機輸出棉條的在線檢測的方法

。第一節(jié)清梳聯(lián)機械

一、開清棉機組

二、連續(xù)喂棉箱三、梳棉機第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制

一、清梳聯(lián)控制系統(tǒng)要求二、清梳聯(lián)集散式控制系統(tǒng)三、清梳聯(lián)各單機的控制系統(tǒng)

——思考題本章內(nèi)容清梳聯(lián)機電一體化

清梳聯(lián)合機亦稱“清鋼聯(lián)”，是集抓棉、混棉、開清棉、梳棉與電氣自動化于一體的機電一體化加工系統(tǒng)。清梳聯(lián)技術(shù)是紡紗新技術(shù)的一個里程碑，也是紡紗過程實現(xiàn)連續(xù)化、自動化、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和低消耗的重要途徑。清梳聯(lián)生產(chǎn)線是由開清棉機組、連續(xù)喂棉箱和梳棉機聯(lián)合組成，是一個不可分割的統(tǒng)一整體，可根據(jù)纖維原料不同有不同的配置，通過機電一體化控制使整個系統(tǒng)連續(xù)、平穩(wěn)運行。第一節(jié)清梳聯(lián)機械

清梳聯(lián)機電一體化第一節(jié)清梳聯(lián)機械一、開清棉機組1.往復(fù)抓棉機。往復(fù)抓棉機是清梳聯(lián)的第一道工序，是對棉包中緊密棉塊分離。抓棉是在肋條對棉包按壓的條件下，由抓棉打手刀片（或鋸齒）對棉塊進行撕扯與鉤抓，使棉塊產(chǎn)生分離而獲得細小棉束，抓取的細小棉束再由風機通過輸棉管道送至下道工序。2.開棉機。開棉機是聯(lián)合機組中的主要打擊開松設(shè)備，對經(jīng)過初步開松、混和、除雜的纖維原料做進一步的開松、除雜，提高纖維的開松度。3.除微塵機。是開清棉流程上的最后一個除塵點。經(jīng)充分開松的纖維，由輸棉風機輸入本機內(nèi)，纖維經(jīng)過大面積帶有濾網(wǎng)的網(wǎng)眼板而輸出本機，纖維中的細小雜質(zhì)、微塵和短絨在經(jīng)過濾網(wǎng)時在排塵風機的作用下透過濾網(wǎng)面被排塵風機吸走。清梳聯(lián)機電一體化一、開清棉機組4.多倉混棉機?，F(xiàn)有的清梳聯(lián)多采用6～8倉混棉機來完成原料的均勻混合。利用輸棉風機將原料逐倉喂入，經(jīng)開松打手打松，由混棉道混合，靠氣流輸送到下一單元?；烀迿C采用的是壓力等檢測方式逐倉連續(xù)核驗倉內(nèi)壓力，使之達到設(shè)定要求。5.清棉機。對經(jīng)過初步開松和混和的原棉進行精細開松，并除去其中的雜質(zhì)。6.異纖檢出機。異纖是指混合于原料中的異質(zhì)、異色纖維，如丙綸絲、頭發(fā)絲、有色纖維或污染纖維等。異纖檢出機一般是使纖維流通過一有機玻璃通道，在特殊光源的照射下，使用高速線陣CCD對纖維流進行掃描，計算機對掃描圖像進行處理，判斷異纖的位置并控制氣閥噴氣，通過噴射氣流使異纖分離出來。清梳聯(lián)機電一體化第一節(jié)清梳聯(lián)機械二、連續(xù)喂棉箱現(xiàn)代清梳聯(lián)多采用連續(xù)喂棉,連續(xù)喂棉箱安裝在梳棉機上。將筵棉均勻地輸送給梳棉機，保持箱內(nèi)棉量動態(tài)平衡，筵棉均勻一致。三、梳棉機梳棉機是整個紡紗系統(tǒng)的“心臟”，將開清棉工序開松過的散纖維進行梳理、除雜、混和并排除大部分短絨和雜質(zhì)，集束成較均勻的棉條，有規(guī)律地圈放在條筒內(nèi)，供后道工序并條使用。清梳聯(lián)機電一體化第一節(jié)清梳聯(lián)機械青島宏大環(huán)錠紡純棉1萬錠清梳聯(lián)工藝流程

清梳聯(lián)機電一體化第一節(jié)清梳聯(lián)機械FA009自動往復(fù)抓棉機

AMP2000火星金屬重物探除器FT213A三通搖板閥

FT215B微塵分流器FA125重物分離器FT240F輸棉風機FA105A1單軸流開棉機FT222F輸棉風機

FA029多倉混棉機FA179喂棉箱

FA116主除雜機

FA156除微塵機FT201B輸棉風機

FT240F輸棉風機119AII火星探除器

FT301B連續(xù)喂棉控制器

6臺(FA203A/B梳棉機、JWF1171喂棉箱、FT024A自調(diào)勻整器）

第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制

一、清梳聯(lián)控制系統(tǒng)的要求清梳聯(lián)是典型的多機臺聯(lián)動機組，是機電一體化程度較高的復(fù)雜的成套設(shè)備。由于各機臺分布距離較遠，不便于集中控制,各機組間一般采取通信方式來保證邏輯關(guān)系的正確。清梳聯(lián)機組的控制應(yīng)滿足各機臺協(xié)調(diào)聯(lián)動，前后工序機臺間棉流連續(xù)和均勻的要求。清梳聯(lián)機電一體化二、清梳聯(lián)分布式控制系統(tǒng)（DCS）其特點是以分散的控制適應(yīng)分散的控制對象，以集中的監(jiān)視和操作達到掌握全局的目的。清梳聯(lián)集中控制上位機組態(tài)界面

清梳聯(lián)機電一體化第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制二、清梳聯(lián)集散式控制系統(tǒng)

工廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）實現(xiàn)了工廠管理信息系統(tǒng)與各種分散控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。廠級實時監(jiān)控信息系統(tǒng)以分散控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)整個工廠范圍內(nèi)信息共享。工廠信息化網(wǎng)絡(luò)連接拓撲圖

清梳聯(lián)機電一體化第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制清梳聯(lián)機電一體化清梳聯(lián)系統(tǒng)各組成單元均包含各自的下位控制計算機,通過網(wǎng)絡(luò)接受上位計算機的協(xié)調(diào)統(tǒng)一的指揮，負責本機運轉(zhuǎn)控制并將工作狀態(tài)信息傳送到上位計算機。二、清梳聯(lián)集散式控制系統(tǒng)連續(xù)喂棉控制系統(tǒng)原理

第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制清梳聯(lián)機電一體化三、清梳聯(lián)各單機的控制系統(tǒng)1.自動抓棉機自動抓棉機是清梳聯(lián)機組的第一臺設(shè)備，其主要作用是按一定配棉比例從棉包中抓取原料，在氣流作用下喂給前方機械單元，同時它還具有一定的開松和混和作用。抓棉機的機型按其運動特點可分為環(huán)行式和往復(fù)式兩類。

往復(fù)式自動抓棉機可采用單、雙側(cè)抓棉，一套清梳聯(lián)可同時生產(chǎn)兩種質(zhì)量要求不同的品種?，F(xiàn)代抓棉機采用變頻調(diào)速連續(xù)喂棉控制技術(shù)，抓棉速度隨多倉混棉機的棉倉壓力改變，使棉倉儲棉量及棉層密度保持恒定。FA006型往復(fù)式抓棉機第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制清梳聯(lián)機電一體化FA1113型多倉混棉機由PLC控制，與前后機臺聯(lián)動，當棉倉壓力升高時，通過上位計算機通知抓棉機減小抓棉輸出量，當管道中的壓力升高時，通過上位計算機通知減小混棉輸出量。混棉輸出量減小是通過變頻器調(diào)節(jié)水平簾、斜簾和均棉羅拉、剝棉羅拉速度實現(xiàn)。2.多倉混棉機FA1113型多倉混開棉機結(jié)構(gòu)示意圖第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯(lián)各單機的控制系統(tǒng)1—喂入風機2—輸入管道3—棉倉4—水平簾5—角釘簾6—混棉倉7—剝棉羅拉8—喂棉羅拉9—開松輥10—輸出管道11—輸出風機12—回花投放口清梳聯(lián)機電一體化3.異纖分揀機

CCD檢測是依靠高速CCD攝像和高速圖像處理技術(shù)，檢測出棉流中的異型纖維。其主要組成部分有高速線陣CCD攝像機、光學(xué)系統(tǒng)、計算機圖像信號采集和處理系統(tǒng)、棉花輸送裝置和高速電磁閥等。CCD異纖分揀系統(tǒng)檢測原理方框圖

第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯(lián)各單機的控制系統(tǒng)清梳聯(lián)機電一體化3.異纖分揀機

CCD對棉流進行4次水平掃描檢測，如果發(fā)現(xiàn)有色或白色異纖，則高速氣閥開啟，將異纖吹入廢棉箱。1—廢棉出口2—廢棉箱

3—光源4—反光鏡5—CCD傳感器6—棉流入口7—噴嘴排8—棉流出口北京經(jīng)緯紡機新技術(shù)有限公司JWF0011A型異纖分檢機結(jié)構(gòu)示意圖

第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯(lián)各單機的控制系統(tǒng)3.異纖分揀機

德國特呂茨勒公司的SP-F異纖檢測及分離裝置

在流動的棉簇中，為使異纖和雜質(zhì)便于檢測出來，應(yīng)用布滿細小針齒的開松輥形成棉網(wǎng)，用彩色攝影機掃描棉網(wǎng)，當探測到異性纖維或雜質(zhì)時，噴嘴會將其吹入廢棉收集裝置。

攝影機是在開松輥的表面探測棉網(wǎng)內(nèi)的異纖和微小雜質(zhì)，而不是直接在管道當中或棉簇落下當中探測，增加了探測的機會。清梳聯(lián)機電一體化1-擺動活門2-原料分離器3-網(wǎng)孔板4-廢氣5-攝影機6-燈7-喂入羅拉8-噴嘴9-開松輥10-廢棉吸落裝置

11-風機第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯(lián)各單機的控制系統(tǒng)清梳聯(lián)機電一體化3.異纖分揀機

SP-F異纖檢測及分離裝置

在機器1.6m寬度范圍內(nèi)，均勻分布了32個噴嘴，當發(fā)現(xiàn)異纖和微小雜質(zhì)時，只啟動1～2個噴嘴，這種有選擇性的清除及通過調(diào)節(jié)檢測的敏感度，可使棉纖的損失降至最低。SP-F異纖檢測及分離裝置第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯(lián)各單機的控制系統(tǒng)清梳聯(lián)機電一體化異性纖維檢測裝置比較

廠商名稱型號檢測頭噴射裝置安裝位置德國特呂茨勒公司SP-F2個攝像頭32個壓縮空氣噴嘴清花線末端梳棉機前比利時巴可公司CS4個CCD掃描攝像機20支氣槍開棉機后多倉混棉機前瑞士立達公司2個高速CCD彩色線性照相機氣動噴射清花線末端梳棉機前普瑞美（中國）電子有限公司PREMIER160～236個排管式紅外光電管檢測掃描32～48個高速氣動噴嘴清花線末端梳棉機前北京經(jīng)緯紡機新技術(shù)有限公司JWF00112個高速掃描彩色線陣CCD16只64個與之對應(yīng)清花線末端梳棉機前大連貴友科技有限公司CS-32個高分辨率CCD彩色攝像機32個噴嘴裝在除微塵后，進梳棉機前負壓輸送管道內(nèi)；用于清花，裝在豪豬開棉機后陜西長嶺紡織機電科技有限公司CLCS2個高速CCD攝像機高速噴嘴清花線末端梳棉機前臺灣明正機械工業(yè)有限公司DG-GUARD2個彩色數(shù)碼攝像機20個噴嘴清花線末端梳棉機前第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制清梳聯(lián)機電一體化4.梳棉機梳棉機與生條質(zhì)量有極其重要的關(guān)系。梳棉機的任務(wù)是將開清棉工序開松過的散纖維進行梳理、除雜、混和并排除大部分短絨和雜質(zhì)，集束成較均勻的棉條，有規(guī)律地圈放在條筒內(nèi)，供后道工序并條使用。第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯(lián)各單機的控制系統(tǒng)清梳聯(lián)機電一體化4.梳棉機超短片段不勻短片段不勻Uster資料對棉條不勻片段長度界定

超短片段0.25m以下；短片段0.25m～2.5m；中片段2.5m～25m；長片段25m～250m；超長片段250m以上。棉條不勻中、長和超長片段不勻｛第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯(lián)各單機的控制系統(tǒng)成因：纖維混和不勻，纖維細度差異以及加工機械缺陷。成因：牽伸系統(tǒng)及條子接頭不良。成因：開松不足，自動抓棉機喂棉不良，混和不充分，管道或棉花通道掛花局部阻塞，篩網(wǎng)部件不通氣，密封部件不良及電氣失靈等。清梳聯(lián)機電一體化4.梳棉機第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯(lián)各單機的控制系統(tǒng)

長片段勻整裝置主要用于梳棉機，中長片段勻整裝置用于梳棉機及并條機，短片段勻整裝置用于并條機。中長片段勻整裝置一般采用閉環(huán)回路，短片段勻整裝置采用開環(huán)回路。如果并條機采用的是長片段勻整裝置，那么一般在其后還應(yīng)再加一道并條工序。自調(diào)勻整器有兩個發(fā)展方向，一是并條機自調(diào)勻整器，二是梳棉機自調(diào)勻整器。從控制原理及機械響應(yīng)角度看，隨著高速并條機的發(fā)展，前羅拉的表面速度可達400m/min以上，在這樣高速下的頻繁變速，機件振動必然很大，傳動件磨損加重，使用壽命降低，因此并條機自調(diào)勻整器很難達到設(shè)定的目標；而梳棉機的產(chǎn)量在40kg/h左右，其給棉羅拉表面速度僅在0.6～0.7m/min。鑒于這個原因，梳棉機自調(diào)勻整器的控制效果要優(yōu)于并條機自調(diào)勻整器。清梳聯(lián)機電一體化4.梳棉機自調(diào)勻整控制形式開環(huán)系統(tǒng)：開環(huán)控制系統(tǒng)是沒有輸出反饋的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中的控制回路是非封閉的，故稱為開環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)：閉環(huán)控制系統(tǒng)是將輸出信號反饋到輸入端的控制系統(tǒng)?；旌檄h(huán)系統(tǒng)：同時采用開環(huán)和閉環(huán)的控制系統(tǒng)。｛第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯(lián)各單機的控制系統(tǒng)清梳聯(lián)機電一體化4.梳棉機（2）開環(huán)式自調(diào)勻整裝置分析開環(huán)式自調(diào)勻整裝置檢測梳棉機給棉羅拉處棉層厚度，根據(jù)棉層厚度調(diào)整給棉羅拉給棉速度。其控制原理為梳棉機在單位時間的纖維輸入和輸出量相等，即：上述公式變型得：式中：Vin

—

給棉羅拉給棉線速度（m/s）Vout

—

梳棉機出條線速度（m/s）gin

—

喂入棉層線密度（g/m）gout

—

輸出棉條線密度（g/m）

C

—

常數(shù)

第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯(lián)各單機的控制系統(tǒng)以棉層厚度xin(t)取代公式中的

gin(t)，得：開環(huán)控制是雙曲線控制。清梳聯(lián)機電一體化4.梳棉機（2）開環(huán)式自調(diào)勻整裝置分析開環(huán)控制系統(tǒng)優(yōu)點：對喂入棉層的波動進行無滯后的有效控。開環(huán)控制系統(tǒng)缺點：在實際控制中，常常由于其棉條的重量偏差 較大，影響控制質(zhì)量。

開環(huán)系統(tǒng)不核實調(diào)節(jié)結(jié)果，因此，在使用前必須精確地校正，且在正常工作時也要保證校準的參數(shù)不能變化，因此造成開環(huán)系統(tǒng)運行穩(wěn)定性差。目前單純的開環(huán)式自調(diào)勻整裝置已很少應(yīng)用。第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯(lián)各單機的控制系統(tǒng)清梳聯(lián)機電一體化4.梳棉機（3）閉環(huán)式自調(diào)勻整裝置分析可采用經(jīng)典PID控制算法

第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯(lián)各單機的控制系統(tǒng)由于勻整死區(qū)的存在，單純的閉環(huán)控制系統(tǒng)對長片段不勻控制效果較好，而小于死區(qū)長度的短片段控制效果較差甚至起破壞作用。從勻整控制點到檢測點之間的距離稱為勻整死區(qū)，所需時間稱為勻整死時。

閉環(huán)控制優(yōu)點：通過反饋回路控制，系統(tǒng)的靜態(tài)偏差控制較好。閉環(huán)控制的缺點：檢測點與控制點較遠，控制滯后。清梳聯(lián)機電一體化4.梳棉機（4）混合環(huán)自調(diào)勻整裝置分析

兩檢兩控增加了機前短閉環(huán)控制點，進一步降低了勻整死區(qū)并提高了響應(yīng)速度，實現(xiàn)了棉條短、中、長片段自調(diào)勻整，有利于提高條干質(zhì)量。

“兩檢兩控”混合環(huán)自調(diào)勻整裝置

第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯(lián)各單機的控制系統(tǒng)1-棉層厚度傳感器2-喂棉羅拉3-刺輥4-錫林5-道夫6-棉條粗細傳感器7-道夫電機8-道夫速度變頻器9-給棉速度變頻器10-喂棉電機清梳聯(lián)機電一體化4.梳棉機（5）梳棉機自調(diào)勻整裝置中的喂棉檢測技術(shù)①整體式給棉板

在給棉羅拉或整體式給棉板兩端裝有位移傳感器，測得的棉層厚度被控制裝置轉(zhuǎn)化成電信息，以控制給棉羅拉的給棉速度。

②分段式給棉板

在給棉羅拉的上方設(shè)有10塊彼此相鄰的給棉板，給棉板通過給棉板鉸支軸鉸支于架體上。在加壓臂的外端部位安有檢測傳感器。傳感器安裝于加壓臂的外端部位，利于提高檢測精度和準確性。第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯(lián)各單機的控制系統(tǒng)自調(diào)勻整裝置檢測機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式：清梳聯(lián)機電一體化4.梳棉機（6）輸出棉條的檢測

梳棉機閉環(huán)自調(diào)勻整對輸出棉條的在線檢測，常用的檢測方法有凹凸羅拉和喇叭嘴檢測裝置。優(yōu)點：線性度好，結(jié)構(gòu)比較簡單，安裝維護方便；受溫濕度及纖維細度的變化影響小。缺點：需根據(jù)棉條定量更換不同規(guī)格的凹凸羅拉。凹凸檢測羅拉的固有頻率較低，動態(tài)特性差，所以不適合作為高速并條機（出條速度超過330m/min）自調(diào)勻整裝置的檢測元件。1—位移測量2—凸羅拉

3—凹羅拉4—喇叭口①凹凸羅拉檢測裝置凹凸羅拉在線檢測裝置第二節(jié)清梳聯(lián)控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯(lián)各單機的控制系統(tǒng)清梳聯(lián)機電一體化4.梳棉機

凹凸測量羅拉加工比較困難，且易產(chǎn)生纏條現(xiàn)象。瑞士Rieter公司將凹凸羅拉下羅拉的一片擋邊移到上羅拉上去，稱為階梯羅