A002C型抓棉機(jī)的控制系統(tǒng)為繼電器——接觸器控制，由于觸點(diǎn)數(shù)多，線路復(fù)雜，電線老化，所以故障率高，操作人員維護(hù)和維修任務(wù)重，機(jī)械使用效率較低。用西門子S7—200系列PLC改造該設(shè)備控制系統(tǒng)，改造后克服了以上缺點(diǎn)，降低了設(shè)備故障率，提高了設(shè)備使用率，且便于實(shí)現(xiàn)整廠的生產(chǎn)自動(dòng)化，節(jié)約了成本，效果很好。

1 抓棉機(jī)簡(jiǎn)介

　　抓棉機(jī)主要作用是對(duì)纖維進(jìn)行抓取和開松，使原料得以充分混和、梳理。A002C型抓棉機(jī)為環(huán)形抓棉機(jī)，由3臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別控制打手、小車和打手升降，其中打手電動(dòng)機(jī)為單向旋轉(zhuǎn)，小車和打手升降電機(jī)均為雙向旋轉(zhuǎn)。其具體控制要求如下。

　　(1)開車。按下啟動(dòng)按鈕，打手電動(dòng)機(jī)開始工作，當(dāng)前級(jí)要棉時(shí)，小車正轉(zhuǎn)開始抓棉；小車每轉(zhuǎn)一周，打手下降一段距離。

　　(2)停車。前級(jí)不需要棉時(shí)，小車停止；打手下降到位時(shí)自停；按下停止按鈕，打手電動(dòng)機(jī)停止工作。

　　(3)調(diào)整操作。小車可反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)；打手下降可點(diǎn)動(dòng)調(diào)整；打手上升單獨(dú)啟動(dòng)，由停止按鈕控制。

　　(4)連鎖與保護(hù)。打手轉(zhuǎn)動(dòng)后小車才可工作，打手方可下降；打手升降有上下限位保護(hù)；還具有短路、欠壓、失壓、過(guò)載保護(hù)。

2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　2.1 設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題

　　應(yīng)注意如下問(wèn)題：(1)系統(tǒng)工作方式有手動(dòng)和自動(dòng)兩種，手動(dòng)控制主要用于機(jī)器的試車和檢修，自動(dòng)控制用于流水線工序，如混棉機(jī)發(fā)出要棉信號(hào)，抓棉機(jī)則開始工作；(2)打手電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與抓棉機(jī)運(yùn)行的方向相反，便于棉包的開松和抓取；(3)抓棉機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，打手下降一段距離，一般為3～5mm，利于開松和混合；(4)一批棉包抓完后，打手停機(jī)，抓棉臂上升復(fù)位，等待重新放置新棉包。具體工藝流程如圖1。

圖1抓棉機(jī)工藝流程

2.2 PLC選型

　　根據(jù)工藝流程確定系統(tǒng)共需18個(gè)點(diǎn)，13個(gè)輸入點(diǎn)，5個(gè)輸出點(diǎn)，因此選用s7200的CPU226PLC。I／O接線如圖2所示。

圖2 I／O接線圖

　　圖中SAI為系統(tǒng)工作方式選擇開關(guān)，SB1、SB2分別為系統(tǒng)啟動(dòng)、停止按鈕，S01為前級(jí)要棉信號(hào)，SQ1-SQ3為行程開關(guān)的常開觸點(diǎn)，SB3-SB7為點(diǎn)動(dòng)按鈕。為了保證在緊急情況下(包括PLC故障時(shí))能可靠地切斷PLC的負(fù)載電源，設(shè)置了交流接觸器KM。在PLC開始運(yùn)行時(shí)按下SB按鈕，使KM線圈得電并自鎖，KM觸點(diǎn)接通，給外部負(fù)載提供交流電源，出現(xiàn)緊急情況時(shí)用緊急停車按鈕sE來(lái)斷開負(fù)載電源。

　　2.3 系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)

　　電氣主回路如圖3所示。

圖3抓棉機(jī)控制系統(tǒng)主電路圖

　　控制對(duì)象為3臺(tái)電動(dòng)機(jī)。KMl~KM5為接觸器，F(xiàn)U1~FU3為熔斷器；1M為打手電動(dòng)機(jī)，2M為小車的電動(dòng)機(jī)，3M為打手升降電動(dòng)機(jī)，KH1、KH2為熱繼電器，KMl控制打手電動(dòng)機(jī)，KM2和KM3控制小車的正反轉(zhuǎn)，KM4和KM5控制打手的升降。

　　2.4 軟件設(shè)計(jì)

　　在編制PLC程序時(shí)采用模塊化的程序結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)設(shè)置連續(xù)、點(diǎn)動(dòng)2種工作方式的控制，以滿足自動(dòng)及手動(dòng)運(yùn)行的控制要求。系統(tǒng)主程序梯形圖如圖4所示，手動(dòng)操作程序梯形圖如圖5所示。限于篇幅，自動(dòng)控制的程序略去。由于子程序采用定時(shí)器，而子程序返回時(shí)，定時(shí)器是不復(fù)位的，所以再次調(diào)用執(zhí)行子程序時(shí)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在主程序中對(duì)定時(shí)器復(fù)位。

圖4主程序

圖5手動(dòng)程序

3 結(jié)語(yǔ)

　　PLC的控制系統(tǒng)方案在抓棉機(jī)上的應(yīng)用提高了單機(jī)的機(jī)電一體化水平，為整個(gè)紡織廠的生產(chǎn)自動(dòng)化提供了基礎(chǔ)，更重要的是提高了棉紡全流程運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性。對(duì)國(guó)產(chǎn)A002C型抓棉機(jī)的改造實(shí)踐證明，該機(jī)所采用的控制系統(tǒng)完全可以應(yīng)用于其他國(guó)產(chǎn)傳統(tǒng)紡織設(shè)備的改造，具有一定的推廣價(jià)值