蒸化机机电一体化成环系统的设计

蒸化机机电一体化成环系统的设计 摘要】钟罩式无底蒸化机喂入式成环,采用机电一体化技术,由交流变频调速喂布、光电绝对值旋转编码器环长监测、单片机角度控制仪数据处理、无触点固体电子继电器控制电磁 离合器的通断,组成成环系统,提高了成环的可靠性,减少了停台,且工艺管理方便。 【关键词】蒸化机机电一体化成环系统 1前言 长环蒸化机的成环机构有吹风、捞布、喂入等 型式。钟罩式无底蒸化机其能使织物在蒸化工艺 过程接触新鲜蒸汽,且使印花浆料中蒸发的化学物 质排逸出机箱,确保优质的固色工艺。由于蒸化是 由水沸腾产生的蒸汽通过隔层墙板上升至顶部,然 后在箱顶中间孔内喷出,自上而下逐渐下降至蒸箱 下部的排气缝隙,逸出箱外,形成—蒸汽—大气界 面。故而蒸箱内不允许存在气流扰动,否则蒸汽层 分布将受到破坏。因为喂入式成环机构采用机械 方式成环,对蒸箱内的蒸汽层没有扰动,所以适用 于钟罩式无底蒸化箱。 传统的喂入式成环机构,由机械凸轮控制器、 限位开关、继电器、接触器等元器件组合。在工作 中经常发生因机构运行可靠性差,导致成环参差不 齐,蒸化时间重演性差的弊端。笔者在蒸化机产品 优化设计时,电气系统采用交流变频调速控制进 布、喂布、出布、落布四个单元,成环则采用了机电 一体化技术。 2机电一体化成环系统的组成 应用机电一体化技术组成最优装备系统,有 代法、结合(融合)法,组合(积木)法三种方法。在 一般工作机中,最易采用取代的功能部件是控制 器。用可编程控制器和微型计算机代替机械式的 凸轮控制机构、步进开关、程序鼓、时间继电器等接 触式强电控制器,不但能简化机械结构,而且可以 提高产品的可靠性,改善工艺质量。蒸化机喂入式 成环机构由交流变频调速喂布、光电绝对值旋转编 码器环长监测,单片机角度控制仪数据处理控制组 成。 2.1控制器功能框图 图1中五路输出信号采用集电板开路形式与 主控板隔离,分别控制成环过程的制动、慢上、快上、下限、错码。绝对值增量编码器输出D0—D8 九路信号,以电缆线与主控板连接。按码开关设置工艺相关参数。 2.2环长监测 喂入式成环机构的环长是喂入时旋转角度的 变换,要测环长则可通过角度的测量。码盘式角度—数学编码器是测量角度最直接的办法之一,它具有很高的分辨率,而且精度高,可靠性强。绝对值 光电码盘不需要基数,也不需要进行加减运算,它 在任意位置都能给出一个固定的与被测轴位置相对应的数学码输出,因此不存在计数误差。由于具有机械式存储功能,不会因停电或其它原因造成坐标值的清除。绝对值光电码盘采用了循环二进制码(格雷码),在同一瞬时只有一个数位发生变化, 因此,可以把误差控制在一个数码以内,有效保证 扫描同步。本系统选用TRD-K360编码器,该编 码器直接读出成环引导杆在成环过程的位置角度信号,馈入MAC电脑角度控制仪进行数据处理。2.3位置角度的控制 研制的MAC-1型电脑角度控制器(简称 MAC),是一种以单片机为核心的工业控制仪表, 其与绝对值增量型光电编码器构成精密的位置控制。 蒸化时间的设定由工艺车速决定,而工艺车速 则根据织物的工艺蒸化时间的指令查阅工艺相关表(见表1)。例蒸化时间为280秒,查表知相应的 成环按码为15号,按动MAC上的按码开关,直至 示值“15”为止,此控制点编码器角度为167度,所 对应的工艺车速为40m/min。成环编号一经选定,蒸化时间及车速相应确立。在设定车速时,低 于表中所示车速,蒸化时间将延长;若高于表中所 示车速,环长将超长,禁止使用。MAC成环编号 1#~16#系单挂距布环,17#~18#系双挂距布环。 双挂距是为了适应短时间蒸化工艺需要。 MAC的17号及18号按码数相关的蒸化时间为225秒和185秒,在需要短时蒸化可将控制屏上的“单双挂布”旋钮旋到“双”位,则主链进给二次,成 环一次,使机内织物总长减半,缩短织物在蒸化箱中的停留时间;若将旋钮旋至“单”位,则变成主链 进给一次,成环一次的常规工艺。 MAC上的成环按码若误选“0”或>“18”视为 错码。发生错码时,MAC发出成环错码保护信号, 蒸化机自动停车,MAC显示“Err”,未排除错码原因,蒸化机将开不出来。 2.4成环过程 MAC上电后,计算机首先读入按码数值,且在 显示器末二位显示出按码数值,同时判断是否在 1#~18#之间,如在,则允许进入后续操作,若显示 错信息“Err”,将封闭主操作回路,蒸化机不得“启动”。 在读入正常按码数值后,MAC即取出与按码 数值对应的角度作为参考量,并读入此时光电编码器的角度值,与参考量作比较。如光电编码数值大于或等于参考量,则进入“快上”状态;反之,则处于“下行”状态。此时MAC完成上电或复位后的初 始状态,转入正常工作过程,然后将读出的编码器角度值与“下限”值(参考量)比较。如小于上限值, “下行”灯亮,传动机构下行作业,角度值不断增加, 当角度值大于或等于“下限”值,则“下行”结束,进 入“上行”过程;“快上”指示灯亮,传动机构快速上 行作业,当角度值等于54度时,进入“慢上”工作行程;“快上”指示灯熄灭,“慢上”指示灯亮,传动机构 缓慢上行,当角度值等于8度时,进入制动工作行程;“慢上”指示灯熄灭,“制动”指示灯亮,制动过程 以编码器读出值小于8度结束。此时又进入下一循环,如此周而复始整齐成环。各工作行程的变换,皆由无触点电子固体继电器接纳MAC的指令,通断相关的电磁离合器,使成环机构改变工况。由于应用了无触点电子固体继电器控制离合器,因此有效地解决了传统成环系统中,采用接触器频繁通断所致的误动作弊端。 3结语 应用机电一体化技术将检测、控制、驱动、执行与机体互相融为一体,使装置紧凑、运行可靠,以精确监控位置测控点,成功地改造了传统的成环机 构。 蒸化机机电一体化成环系统在国产2800mm 门幅的蒸化机上应用效果较佳。例如在进口机上 人造棉织物工艺成环欠正常,影响工艺进行,而在 技改的机电一体化成环系统上,生产实践的成功, 得到用户赞赏。 机电一体化成环系统提高了成环的可靠性,降 低了停台率,且工艺管理方便。 1] 宋心远,沈煜如. 分散染料染色新工艺及理论(上)[J]. 染整技术, 1999,(01) . [2] 邵霞,蔡明训. KB-S系列助剂用于涂料印花再探[J]. 染整技术, 1999,(01) . [3] 杨宏,潘艳艳,徐宏世. 涤锦复合超细纤维产品染整工艺探讨[J]. 染整技术, 1999,(01) . [4] 田恬,夏冬. 灯芯绒织物煮漂合一工艺浅探[J]. 染整技术, 1999,(01) . [5] 梁高勇,张建春,朱容丽. 涤纶/Lyocel混纺交织织物前处理工艺研究[J]. 染整技术, 1999,(01) . [6] 张平,朱巧生. 人棉麻织物用卷染机前处理的生产实践[J]. 染整技术, 1999,(01) . [7] 徐光耀,高悦心. 纯棉织物涂料单面印色双面异色水洗布的研制[J]. 染整技术, 1999,(01) . [8] 徐腾. 深艳蓝色纱线染色工艺优选[J]. 染整技术, 1999,(01) . [9] 楼福芝,王海平,余涛,叶美玲. ZMD-202型真丝针织平幅溢流练染机的结构与特性[J]. 染整技术, 1999,(01) . [10] 梁志刚. 我国染整设备应抓的主要工作[J]. 染整技术, 1999,(01) .