一、引言

近年來(lái)，紡織行業(yè)發(fā)展迅速，縫邊機(jī)作為紡織機(jī)械中的一種，它通過(guò)將布料運(yùn)送對(duì)折后，利用縫紉機(jī)將布料進(jìn)行縫合。為了提高生產(chǎn)效率，自動(dòng)對(duì)折縫邊機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。然而許多自動(dòng)對(duì)折縫邊機(jī)在快速運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)斷針、跳針、頻繁斷線(xiàn)等一系列問(wèn)題，因此如何設(shè)計(jì)出更加合理的自動(dòng)對(duì)折縫邊機(jī)控制系統(tǒng)就很有必要了。以往的機(jī)械式的輥鍛機(jī)送料設(shè)備，往往存在機(jī)械成本高、通用性差、調(diào)整不靈活、人機(jī)交互差等一系列問(wèn)題。這就需要開(kāi)發(fā)出更合理的輥鍛機(jī)送料機(jī)械手控制系統(tǒng)，來(lái)提高機(jī)械效率、改善安全狀況、增強(qiáng)設(shè)備通用性。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套基于四方PLC、伺服驅(qū)系統(tǒng)和變頻器的自動(dòng)對(duì)折縫邊機(jī)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)成功應(yīng)用于浙江某紡織機(jī)械廠(chǎng)，經(jīng)過(guò)數(shù)月的運(yùn)行測(cè)試，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高，得到客戶(hù)的認(rèn)可和好評(píng)。

二、工藝分析

縫紉機(jī)原理如圖1所示，需要將針部分穿過(guò)織物。由于針眼就在尖頭的后面，而不是在針的尾端。針固定在針桿上，針桿由電機(jī)通過(guò)一系列的齒輪和凸輪牽引做上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)針的尖端穿過(guò)織物時(shí)，它在一面向另一面拉出一個(gè)小線(xiàn)圈?？椢锵旅娴囊粋€(gè)裝置會(huì)抓住這個(gè)線(xiàn)圈，然后將其包住另一根線(xiàn)或者同一根線(xiàn)的另一個(gè)線(xiàn)圈。

圖1 縫紉原理圖

縫紉機(jī)的線(xiàn)跡是由面線(xiàn)、底線(xiàn)兩根縫紉線(xiàn)在縫料上、下面相互有規(guī)律交合在一起，縫紉線(xiàn)的交合點(diǎn)處于縫料中間，從線(xiàn)跡的橫斷面上看，好像有兩把鎖相互連接在一起鎖住一樣，因此稱(chēng)為“雙線(xiàn)連鎖式線(xiàn)跡”。

當(dāng)機(jī)針從最低位置開(kāi)始上升時(shí)，送布牙同步開(kāi)始送布，機(jī)針向下接近縫料時(shí)，送布結(jié)束，如圖2所示。隨后機(jī)針引著面線(xiàn)繼續(xù)下降，穿過(guò)縫料降低到最低位時(shí)，面線(xiàn)受針孔向下的拉力和針桿與縫料的擠壓力而在針孔上方緊貼針桿繃緊。擺梭鉤著線(xiàn)環(huán)轉(zhuǎn)到梭心下面時(shí)，挑線(xiàn)桿停止輸送面線(xiàn)并迅速上升收回面線(xiàn)，使線(xiàn)環(huán)急速縮小上移套住底線(xiàn)。在夾線(xiàn)器、挑線(xiàn)桿和梭心套的共同的作用下，面線(xiàn)把底線(xiàn)拉到縫料中間并收緊。這樣完整的線(xiàn)跡形成了。

圖2 縫紉成型過(guò)程

自動(dòng)對(duì)折縫邊機(jī)整體結(jié)構(gòu)如圖3所示，布料由送布輥運(yùn)送至對(duì)折機(jī)構(gòu)處，將一整塊大的布料進(jìn)行對(duì)折之后送至縫紉機(jī)處對(duì)需要縫補(bǔ)的邊緣處進(jìn)行快速縫補(bǔ)。収布輥起到將縫紉的布料往前拉動(dòng)的作用，布料經(jīng)過(guò)縫補(bǔ)后，經(jīng)由収布擺桿整齊地鋪疊擺放在最終収布平臺(tái)上。

圖3 工藝原理圖

三、系統(tǒng)架構(gòu)

本方案中的控制系統(tǒng)，采用EM1系列HMI實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，送料、縫紉機(jī)、收布電機(jī)的控制采用E550系列變頻器，而收布輥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用CA100伺服系統(tǒng)，EP1系列PLC對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程進(jìn)行集中控制?；竟ぷ髟頌椋篐MI完成運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置和顯示，PLC通過(guò)通訊讀寫(xiě)CA100伺服系統(tǒng)的內(nèi)部位置參數(shù)，伺服系統(tǒng)根據(jù)外部縫紉機(jī)端的接近開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部位置的反復(fù)行走，帶動(dòng)拉布輥將布行走。

系統(tǒng)方案如圖4所示。

圖4 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案

四、系統(tǒng)調(diào)試

自動(dòng)對(duì)折縫邊機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)試主要分為伺服系統(tǒng)調(diào)試，PLC程序調(diào)試，整機(jī)調(diào)試這幾部分。

4.1 系統(tǒng)電氣圖

自動(dòng)對(duì)折縫邊機(jī)的部分的電氣圖紙如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)電氣圖紙

4.2 伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)調(diào)試

系統(tǒng)調(diào)試首先要進(jìn)行的是伺服參數(shù)調(diào)試，使伺服的功能和性能達(dá)到系統(tǒng)的要求，伺服驅(qū)動(dòng)器調(diào)試的主要參數(shù)如下表所示：

表1  伺服驅(qū)動(dòng)器調(diào)試參數(shù)（部分）表

4.3 PLC程序調(diào)試

四方EP1系列PLC編程軟件具有在線(xiàn)監(jiān)控和修改功能，可以方便的監(jiān)控PLC程序運(yùn)行狀態(tài)，便于使用者在調(diào)試過(guò)程中持續(xù)的優(yōu)化PLC程序，實(shí)現(xiàn)完美的工藝流程控制。EP1系列PLC提供了2路通訊接口，可以在線(xiàn)監(jiān)控PLC程序同時(shí)連接HMI，可以直觀(guān)的監(jiān)控HMI與PLC之間的通信，便于發(fā)現(xiàn)各類(lèi)問(wèn)題，減少了多機(jī)聯(lián)調(diào)時(shí)容易出現(xiàn)的兼容性問(wèn)題。

圖6 EP1系列PLC在線(xiàn)監(jiān)控圖

4.4人機(jī)交互界面

HMI主界面如圖7所示，可進(jìn)行伺服使能控制以及針距及伺服速度的設(shè)定，顯示設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)和報(bào)警狀態(tài)等信息。

圖7 HMI主界面

4.5 整機(jī)調(diào)試

整機(jī)調(diào)試需要注意以下問(wèn)題：

（1）必須保證布料折疊后上下邊平齊后才啟動(dòng)縫紉機(jī)。

（2）在調(diào)整縫紉機(jī)速度前，必須將送布機(jī)構(gòu)的速度調(diào)整到一個(gè)合適的范圍，保證送布和拉布之間布處于繃直狀態(tài)。

（3）収布機(jī)構(gòu)的變頻器頻率可適當(dāng)比送布的低些，保證是伺服控制的収布輥在拉布。

五、結(jié)束語(yǔ)

基于四方電氣機(jī)電產(chǎn)品所設(shè)計(jì)的自動(dòng)對(duì)折縫邊機(jī)控制系統(tǒng)，較好的解決了傳統(tǒng)對(duì)折縫邊機(jī)人工送布的效率低、成本高、高速時(shí)跳針、斷線(xiàn)等問(wèn)題。系統(tǒng)采用全套四方工控產(chǎn)品，包括HMI、PLC、伺服及變頻器，保證了各產(chǎn)品間良好的兼容型。經(jīng)過(guò)數(shù)月的現(xiàn)場(chǎng)使用測(cè)試，系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)效率顯著提高，滿(mǎn)足了用戶(hù)的實(shí)際生產(chǎn)需求。

參考文獻(xiàn)

1、深圳市四方電氣EP1系列PLC編程手冊(cè). 深圳：深圳市四方電氣技術(shù)有限公司. 2016

2、深圳市四方電氣CA100系列伺服驅(qū)動(dòng)器使用說(shuō)明書(shū). 深圳：深圳市四方電氣技術(shù)有限公司. 2016