一、概述

　　起毛剪毛機(jī)被廣泛地應(yīng)用于粗紡呢織物、拉舍爾經(jīng)編毛毯、特里科經(jīng)編拉絨織物(如經(jīng)編短絨)、緯編毛圈拉絨織物(如搖粒絨、衛(wèi)生衣織物)等的起毛。

　　起毛加工是一種織物后整理工序，就是將織物表面纖維露出來以增加織物的厚度，通過柔軟化使其手感得到改善并增強(qiáng)保溫性能。梭織物和針織物均可以起毛，起毛程度從僅為柔軟織物以改變風(fēng)格的輕起毛到覆蓋整個(gè)織物組織如地毯那樣的重起毛。起毛直接影響到織物的風(fēng)格和質(zhì)量，通過起毛可增強(qiáng)織物的外觀和手感、提高織物的保暖性和實(shí)用性，由于起毛出現(xiàn)的問題一般都很難修復(fù)，因此起毛工序成為眾多生產(chǎn)廠家質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。

　　起毛剪毛機(jī)一般分為兩類即織物刺果起毛剪毛機(jī)和鋼絲針輥起毛剪毛機(jī)。最初的刺果起毛剪毛機(jī)是根據(jù)自然界中刺果上的刺對(duì)織物表面的撕扯作用而發(fā)明的。最初的起毛剪毛機(jī)是由單個(gè)滾筒(錫林)構(gòu)成，滾筒(錫林)整個(gè)表面上植有刺果，后來又發(fā)展成為兩個(gè)滾筒(錫林)，分別在絨毛的正反方向上同時(shí)運(yùn)動(dòng)。不久，包有針布的羅拉滾筒(錫林)起毛剪毛機(jī)。即鋼絲起毛剪毛機(jī)問世。

二、起毛剪毛機(jī)的工作原理

　　起毛是由于運(yùn)行中的針輥針尖與織物產(chǎn)生相對(duì)速度差而形成的。其過程為當(dāng)針輥的針尖插入織物面與織物產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于彈性的關(guān)系。鋼針產(chǎn)生了相應(yīng)的位移，針尖邊滾動(dòng)邊移動(dòng)，由織物內(nèi)部移向織物的表面(位移的同時(shí)，還產(chǎn)生扒松纖維的作用)。當(dāng)針尖離開織物的瞬間，原來被纖維勒住的針尖，迅猛地彈回，把織物紗線內(nèi)的纖維挑出而起毛。所以起毛作用的實(shí)質(zhì)是利用強(qiáng)制性機(jī)械作用力，對(duì)織物紗線中的纖維結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞。

　　順、逆針輥都可以用來起毛，究竟是處于哪種工作狀態(tài)，取決于織物、針尖之間的速度差。

三、起毛剪毛機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案

　　起毛剪毛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)較為復(fù)雜，有多個(gè)電機(jī)。包括錫林電機(jī)、順針輥電機(jī)、逆針輥電機(jī)、進(jìn)布輥電機(jī)、出布輥電機(jī)、擴(kuò)幅輥電機(jī)和疊布架電機(jī)。每個(gè)電機(jī)各有—個(gè)變頻器控制它們的電流頻率。控制系統(tǒng)由于受單片機(jī)控制，在部分核心芯片損壞后的維修費(fèi)用昂貴，維修周期長。受到地域和經(jīng)費(fèi)的限制。

　　通過PLC編制出邏輯控制程序和觸摸屏上的人機(jī)界面進(jìn)行操作，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)操作；開放式的人機(jī)界面，可以方便工人們的日常生產(chǎn)；出現(xiàn)故障后通過報(bào)警提示，直觀的PLC程序和設(shè)定PLC程序的故障點(diǎn)，可以快速的查找到故障，從而可以順利解決生產(chǎn)中遇到的技術(shù)問題；通過改進(jìn)．PLC程序和添加人機(jī)界面的新的參數(shù)?？梢詳U(kuò)展設(shè)備的功能；通過對(duì)工藝流程的研究和工藝參數(shù)的進(jìn)一步完善，可以改善加工的生產(chǎn)工藝流程，實(shí)現(xiàn)節(jié)能與節(jié)省生產(chǎn)成本的目的。

　　整個(gè)系統(tǒng)在硬件上采用電機(jī)數(shù)控結(jié)構(gòu)，利用伺服電機(jī)，編碼器等組成的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)各部件間的同步要求，可以省去復(fù)雜的油浴潤滑的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡化到最低限度，并大幅度消除機(jī)械原因引起的故障停車，明顯提高起毛剪毛機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率和車速，相應(yīng)提高了生產(chǎn)率。

　　相對(duì)而言RS485串行通訊通信速率較高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性強(qiáng)、連接方便、性能價(jià)格比高、設(shè)計(jì)獨(dú)特、配置靈活等特性，能配置并采集各個(gè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，結(jié)合邏輯控制器PLC可以方便實(shí)現(xiàn)對(duì)控制過程的操作監(jiān)測(cè)、控制指令的發(fā)布傳輸、控制參數(shù)的記錄存儲(chǔ)等功能，在實(shí)時(shí)性要求不高的場合非常適用于控制器．與PLC之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

控制系統(tǒng)由觸摸屏、PLC、變頻器和其他輔助器件組成，具體敘述如下：

　　(一)控制器件、對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用八個(gè)電機(jī)，分別為兩臺(tái)控制上下剪毛刀的三相異步電動(dòng)機(jī)，兩臺(tái)控制起絨操作的三相異步電動(dòng)機(jī)，兩臺(tái)控制上下卷取的三相異步電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)控制輸入的電機(jī)和一臺(tái)控制收步的電機(jī)。

　　(二)控制原理

　　采用軸編碼器信號(hào)作為兩個(gè)伺服電機(jī)控制信號(hào)，伺服控制器利用這個(gè)信號(hào)控制兩個(gè)伺服電機(jī)與輥軸保持對(duì)應(yīng)關(guān)系，伺服電機(jī)經(jīng)編碼器得到反饋信號(hào)，形成閉環(huán)控制。

　　電機(jī)帶動(dòng)輥軸，配套控制器為變頻器，起毛剪毛機(jī)在正常工作狀態(tài)下，一般主電機(jī)工作通過觸摸屏設(shè)置的參數(shù)來控制，采用變頻器實(shí)現(xiàn)。

　　整機(jī)的工作狀態(tài)由PLC控制。整機(jī)系統(tǒng)的檢測(cè)部分由PLC完成，PLC將對(duì)整機(jī)所安裝的一些行程開關(guān)，光電開關(guān)等等進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不正常情況通知觸摸屏，進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的顯示。人機(jī)界面觸摸屏主要對(duì)工況進(jìn)行顯示，對(duì)整機(jī)進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的設(shè)定，故障診斷結(jié)果的顯示。各個(gè)控制器之間的協(xié)調(diào)工作由PLC來完成。其中：

　　1．PLC是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，接收來自觸摸屏和主電機(jī)變頻器的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行分析、處理，接收觸摸屏的外界指令并向輸出系統(tǒng)發(fā)送控制指令，使得各個(gè)電機(jī)在控制器的引導(dǎo)下按照預(yù)定的數(shù)學(xué)模型有序運(yùn)轉(zhuǎn)，保證整個(gè)系統(tǒng)正常協(xié)調(diào)的完成任務(wù)。此外PLC還要進(jìn)行順序控制過程中的工況分析，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各個(gè)部分是否正常運(yùn)行，發(fā)出故障警報(bào)，并能夠排除故障，使系統(tǒng)重新恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

　　2．觸摸屏是人機(jī)換界面，也是整個(gè)系統(tǒng)的上位機(jī)，通過RS485串行協(xié)議與PLC進(jìn)行通訊。通過這個(gè)平臺(tái)，操控者可以把控制意圖和控制命令發(fā)送給整個(gè)系統(tǒng)，并可以通過PLC反饋系統(tǒng)的一些基本參數(shù)。同時(shí)，觸摸屏還具有故障提示功能，并能在一定程度上通過操作者的干預(yù)排除故障。

　　3．電機(jī)控制器是控制輸出的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。制動(dòng)輥電機(jī)變頻器通過編碼器反饋?zhàn)陨硇盘?hào)，作為系統(tǒng)標(biāo)定值，并通過臺(tái)達(dá)電機(jī)變頻器之問的數(shù)頻級(jí)聯(lián)主線發(fā)布給所有從站。伺服控制器接收標(biāo)定信號(hào)，按照預(yù)定的模型運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)采用高精度的角度傳輸裝置旋轉(zhuǎn)變壓器建立速度和位置反饋，使電機(jī)本身構(gòu)成精確的伺服系統(tǒng)。利用變頻器，可靈活地配置控制功能與輸入、輸出信號(hào)，通過接收PLC的控制指令或來自其他伺服控制器的信號(hào)給定，準(zhǔn)確及時(shí)地調(diào)節(jié)各分部電機(jī)的速度。

四、PLC硬件部分

　　1．控制系統(tǒng)原理圖如圖1所示：

控制系統(tǒng)原理圖

　　2．系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。本智能控制系統(tǒng)的硬件方面需要提供系統(tǒng)運(yùn)行的物理環(huán)境，需要一臺(tái)系統(tǒng)主機(jī)作為監(jiān)視和控制的中心。同時(shí)還需要一套接口系統(tǒng)連接系統(tǒng)主機(jī)和控制對(duì)象，需要它不斷向主機(jī)提供被控對(duì)象的狀態(tài)，同時(shí)也不斷將主機(jī)的控制指令發(fā)送給控制對(duì)象，被控對(duì)象收到指令后執(zhí)行指定的操作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制的目的。因此，本系統(tǒng)在硬件上分為系統(tǒng)主機(jī)(觸摸屏、PLC)、通信接口、控制對(duì)象(電機(jī)、接觸器、電磁閥等)三個(gè)部分。

　　硬件組成：(1)人機(jī)界面：臺(tái)達(dá)A57G 5.7英寸灰度(顯示、上位監(jiān)控)；(2)可編程控制器：臺(tái)達(dá)ss系列主機(jī)共94點(diǎn)，其中模擬量輸入的8點(diǎn)，開關(guān)量輸入48點(diǎn)，繼電器輸出38點(diǎn)；(3)變頻器：臺(tái)達(dá)M系列7.5KW／380V：2臺(tái)；臺(tái)達(dá)M系列2.2KW／380V：3臺(tái)；臺(tái)達(dá)M系列1.5KW／380V：3臺(tái)；(4)其他輔助器件等。

　　3．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。Lafer起絨剪毛設(shè)備的電氣PLC程序工作流程圖如圖2所示：

圖2 PLC程序工作流程圖

五、結(jié)語

　　針對(duì)現(xiàn)有起毛剪毛機(jī)存在的控制上和操作上的缺陷，提出采用PLC控制方案，代替了以前的陳舊單片機(jī)控制系統(tǒng)，便于操作，提高工作者的工作效率。