纺丝往复装置运行故障原因及改进措施

纺丝往复装置运行故障原因及改进措施摘要本文主要论述了利用PLC的可编程性能，优化控制程序结构以提高纺丝往复装置盛丝时间的准确性；以及在PLC控制系统中，通过触摸屏和PLC结合使用，以进一步提高控制系统的自动化水平。关键词：CTR往复装置；可靠性；PLC；触摸屏1.概述1.1往复装置CTR台车工作原理纺丝往复装置完成盛丝桶在往复装置台车（CanTrolleyReciprocate，CTR）上从受丝开始至满桶过程的往复动作，从卷绕装置喂入轮下来的丝束以一定的速度落在盛丝桶内，盛丝桶在往复装置台车上以一定的速度做横向及纵向运动，丝束在桶内均匀排布，是后续工艺集束牵伸工作正常进行的基础。当丝束落入丝桶的时间达到设定值（4.8ks）后，往复装置台车进行换桶操作，满桶由CTR台车送至满桶输送辊道，空桶由推桶装置推入CTR往复装置台车，继续盛丝工艺。1.2往复装置CTR控制系统PLC是整个往复装置CTR控制系统的核心，短纤生产中心一装置东、西纺各有两个控制室，各控制室内包括两套往复控制系统（A和B）和一套辊道控制系统，每套往复装置对应一套C200HPLC。短纤生产中心一装置共有8套往复PLC控制系统（各由一套C200H主机和一套扩展机架组成）。CTR台车的往复运动是由分布在往复装置上的若干行程开关、接近开关、光电开关和控制柜上的定时器等元件以开关量形式输入C200H，通过相应的控制程序由CPU处理后发出命令给输出模块，启动相应的电机、电磁阀动作，实现CTR台车自动进行往复运动。往复纵向和横向周期是不经常变动的参数，在驱动轴侧有一对链轮带动摆轴上的转臂回转，通过转臂上触头的无触点接近开关发出信号实现

纵向往复；两端的无触点接近开关发出信号通过C200H控制程序实现往复台车的纵横向运动。1.3往复装置CTR工序流程辊道输送装置满桶输送到1A-1滚道运输机，同时拨丝板动作把丝拨入空桶。辊道输送装置满桶输送到1A-1滚道运输机，同时拨丝板动作把丝拨入空桶。图1：CTR往复台车工序简明流程图2.CTR往复系统运行中存在的不足CTR往复运行的稳定状况直接影响到前纺卷绕的生产，如果往复台车出现故障时得不到及时的排除，会影响到前后纺的稳定运行，甚至会造成聚酯生产降负荷，CTR往复装置影响生产质量的原因主要有以下两方面的因素。2.1CTR往复台车盛丝时间的准确性

CTR往复台车盛丝时间的准确性，对于减少每桶的丝长差和后加工的桶底丝起着决定性的作用。从卷绕喂入轮下来的丝束以20m/s的速度落入丝桶，在落丝过程中往复台车CTR载着盛丝桶横向和纵向运行接丝，一旦停车丝桶内的丝就迅速堆高，形成乱丝，导致后纺无法牵伸。往复装置以定时方式控制每桶丝的盛丝量，当丝桶设定的盛丝时间达到时，受机械运行速度等因素的影响，往复台车CTR很难正好运行到横、纵向出桶定位位置，而台车只能在出桶时间到后，等CTR的定位信号，然后换桶。所以盛丝时间的准确性就受到影响，桶与桶之间的误差一般在10s左右，最长会达到19s，桶与桶之间的丝长差会达到200〜380m。在牵伸工序，每桶都会有不定长度的桶底丝，导致生产成本增加。2.2CTR往复台车横向和纵向运行的可靠性CTR往复运行的稳定状况直接影响到前纺卷绕的生产，如果往复台车出现故障时得不到及时的排除，会影响到前后纺的稳定运行，甚至会造成聚酯生产降负荷。CTR往复台车横向和纵向的行走时间不稳定，会形成W丝，W丝在牵伸的过程中，会经常发生多次断丝和了桶丝不均匀的现象⑴；同时往复装置控制系统使用的是PLC，它自身没有显示和记录功能，而引起往复装置故障的原因很多，例如横行运动超时、纵向运动超时、逆输出、误输出、CTR无桶等等，当往复装置发生故障，甚至是停车时，不能对故障发生时设备的控制过程、报警状态进行追查，工艺人员对故障的描述，时常带有主观性，对检修人员判断、查找故障带来不便，影响了检修速度。3.对系统存在不足的分析和改进措施3.1对提高CTR往复台车盛丝时间的准确性的分析-°PXS7满右桶空输出刖CTR后桶位辊°PXS1°PXS5OPXS2PXS6图2：往复装置动作开关布置示意图PXS1:CTR前端换向接近开关PXS5:CTRPXS1:CTR前端换向接近开关PXS5:CTR中间定位接近开关PXS2:CTR后端换向接近开关PXS6:CTR左端换向接近开关PXS7:CTR右端换向接近开关CTR往复装置的动作开关布置如图2所示。针对盛丝时间导致的问题，笔者对往复装置的动作过程进行了分析。正常情况下，往复台车纵向运动由前进接近开关PXS1停止CTR向前运动，发出向后转向的信号;往复台车转臂上触头接近后端接近开关PXS2时停止向后动作，发出向前的转向信号；同理接近开关PXS6和PXS7实现往复台车左、右周期运动，控制原理见如图3所示。后退阀后退阀图3：CTR往复台车前后、左右运动控制原理图满桶换桶的实现是由外部定时器定时4.68ks后向C200H发出预报信号，由PLC启动内部定时器TIM000（设定值为120s），同时进行一系列动作调整使得在定时时间到之前已在横向定位位置（总的时间为4680+120=4.8ks），在TIM000定时时间到时等待确认横向定位信号PXS5及纵向定位信号PXS2之后，发出满桶信号，CTR向前两个桶距，这样就完成了换桶动作。PXS5确保CTR换桶时对准满桶输出辊道，PXS2信号确保满桶信号发出时CTR向前运动，空桶能顺利地推上CTR。为确保每桶的时长相等，要求在TIM000时间到时准确发出满桶。往复装置运行速度因受机械的液压油油压、机械性能、电磁阀及丝桶中盛丝总重量等诸多因素的影响，很难保证在满桶时间到的时CTR正好在横向和纵向定位位置，这样就造成了每桶丝之间有丝长误差。3.2提高台车盛丝时间的准确性改进方案考虑到机械方面的诸多因素很难克服，笔者利用PLC方便的编程特性，通过优化程序对此问题予以解决。具体措施是，在原程序上加入了换桶前有PXS2信号时将TIM000的剩余时间T（定时器设定单位为秒）减去1再除以2得时间T'（T'=J），然后用2T'设置启动另一定时器TIM001,TIM001在程序中起着与PXS1相同的作用，保证CTR向前动作T'，再向后动作T'，这样在CTR将要出桶前不作全行程运行，越靠近出桶时间，CTR的运行行程越短，从而保证了在时间到时CTR正好在横向、纵向定位位置，可以准时出桶。经过对程序的全面分析，发现还存在这样的问题，如果某次计算的T'很小（如0.1s），以至于CTR在发出向前运动信号T'后再发出向后运动信号时,CTR运行时会发生抖动现象，可能会导致后端的PXS2信号丢失，此时向后动作信号由于无信号复位，将出现CTR不停向后运行，直至后端安全联锁限位开关发出信号导致停车。为此对控制程序继续进行改进，方法是在外部定时器经4.68ks后发出预报信号，同时启动TIM000和TIM001，其中TIM000的设定值要比实际预报时间的120s少3s，即117s，在预报到满桶这段时间内，TIM001起着与PXS1相同的作用，在预报后每次程序扫描到PXS2的第一个周期执行一次调用子程序指令，子程序中将TIM000的PV值加3s后即得距满桶时间T，将T与19s及36s进行比较（取19s和36s主要是考虑安全裕度），根据T值选取不同的T'计算，保证最终T为零时CTR恰好向后运动至PXS2。此时TIM000信号已出现并等待，发出满桶信号走出与预报前相同的过程，同时又不至出现T'过小的情况。具体时序为：当19s<T<36s时，T，=T/4,否则T'=T/2。T，作为TIM001的新设定值，定时器在每次子程序中复位，当T'大于纵向动作时间的一半（即10s）时，本次CTR纵向动作不受影响。PLC程序中台车盛丝时间的设定范围如下：当TN56s时，由于T，>10s，则以后逐次会落在36sWT<56s区域内；当39s<T<56s时，T，=T/2>10s，则下一次执行子程序时T落在19s<T<36s范围内，执行T，=T/4，则CTR动作两个2T，周期的往复，最终在T为零时恰好到达PXS2；当36sWTW39s时，执行一次T，=T/2>10s，纵向动作一个20s周期后16s<T<19s，执行T'=T/2,则CTR在T为零时恰好到达PXS2。在改进的程序中，最小的T，也大于4.75s（19/4），不会引起抖动现象。3.2.1实现的逻辑框图图4：实现的逻辑框图3.2.2实现的程序HK1.00TIM105#1200定时器定时器号设置值移动源字目标比较比较数据1比较数据2跳转跳转号清除进位览D码域彼减数字(bed)减数字(bed)结果字BCD除彼除数字(bW)除数字(bed)姑果字

设置值保持位保持位定时器定时器号1■呆持设置值保持位保持位定时器定时器号1■呆持位保持位子程序入口子程序号100.02 1I HR1.01 Ixl HJLU.00 I1 100.02 1I HR1.01 Ixl HJLU.00 I1 16.02 1..■■■] 0.05 II 0.06 1|_11k111C胡退1111105.00 II HR1.01 I1 1150.08 11 110.050.0616.01100.03 HR1.01 HIIO.00TI kl 1H105.011&.01—CTE前进16.02-O 匚TR后退50.09SEN(92)01子程序定义子程序号0.10计数器计数器号11HR1.LI1 I] CWT500#2设置值HFll.LIl 0.11 1i iI 11 11KEEP(11)保持CNT500 II 105.00位11移动移动源字目标F_0nMOV(21)TIMODHOF_GT

大于ckl标志P_0n常si蛀-F_LT 200.00小于(Lr〔标志'—200.01-MHADD(30)~DHO#30DHOCMF(20)200.00-o-BCD加加数字(bed)加数字(bed)结果字比较CMF(：20；1比较DMLI比较数据1#360比较数据2200.01DIV(33)DM0#04DMLIBCD除被降数字(bM)除数字(bed)结果字DIVG3)DMLI#02DMLIBCD除被除数字Wed)除数字(bed)结果字F_Off晶患志TIM■定时器001定时器号DMO设置值— 1RET〔①门返回 1ENDCO1：：1」结束图5：优化后的往复台车盛丝时间控制程序通过对往复台车盛丝时间程序的优化，使得往复的出桶时间误差大大减少，每桶之间的误差一般在1秒左右，达到了较高的准确性。3.3对台车横向和纵向运行不稳定分析和改进措施3.3.1对往复台车运行不稳定的分析往复装置运行速度因受机械的液压油油压、机械性能、电磁阀、丝桶中盛丝总重量等诸多因素的影响。往复台车横向和纵向的行走时间不稳定，会形成W丝，W丝在牵伸的过程中，会经常发生多次断丝和了桶丝不均匀的现象⑴。3.3.2提高往复台车运行稳定性的改进措施前文已经描述了台车横向和纵向行走时间不稳定导致W丝的原因及其故障现象，笔者对此问题作的改进方案是，将触摸屏和PLC结合使用，在触摸屏上实现实时显示和监控往复横向和纵向的运动时间，同时在触摸屏中直接设定往复横向和纵向运动时间的报警值，一旦往复横向和纵向的运动时间超出设定值，就直接报警，提醒工艺操作人员注意往复的运行速度，并且把影响往复运行的主要故障报警点在触摸屏中进行组态，实现及时报警并在触摸屏中进行记录，方便检修人员进行故障查询及维护，以确保往复台车运动的稳定性。3.3.3主页面的设计在OMRON公司为PT开发画面用的触摸屏编辑软件上创建主页面，整个页面有模拟显示画面触摸按钮、实时报警画面触摸按钮、历史报警画面触摸按钮和工艺设定画面触摸按钮（见图7），当操作人员点击这4个触摸按钮中的任意一个时，即可分别进入相应的功能画面中去，进行相应的操作。同时为了增加画面的动态效果，笔者在主页面上添加了一个动态地球旋转画面。

3.横向遂行时佝 貌掏握符时间[0001秒 3.横向遂行时佝 貌掏握符时间[0001秒 [000]秒在这套系统中，用户需要观察的是往复台车横向和纵向实时运动的时间，因此设置了两组数字显示区，分别显示横向和纵向实时运动的时间（见图8）。在数字内存表中占据相应的存贮空间，通过数字内存表的地址与PLC数字存储区的位置对应起来，系统启动后，通过将往复台车左右及前后接近开关的动作情况送入PLC进行处理，因PLC数字存储区的地址与PT数字内存表相关联⑷，此时，PT就可以实时显示这两组数据。数据的精度与位数根据实际情况在PT的数字内存表的属性中设置。同时为了实时显示往复台车运动的情况，通过PT上的图像灯和控制程序中记录台车实时运动的内部继电器地址一一对应的关系，就可以在PT上实时显示往复台车横向和纵向运动的情况，一旦往复台车横向和纵向运行不正常的话，操作人员就可以及时发现并进行处理。3.3.5实时报警画面的设计将影响往复台车运行的故障报警点（见表1）设定为报警画面，报警页面（见图9）是由一些PT元件库中的标准灯来组成。当PLC检测到有报警信息时，PT控制区内的位内存表（见表一）的数据相应改变，位内存表的数据和相应的串表（见表二）数据相对应⑷。这时在模拟显示画面相应的触摸按钮报警灯闪烁，显示有故障报警，当按下此报警触摸键时，强制切换到报警页面，每个标准灯都与PLC中表示报警有无的一个位相对应，这样，根据每个灯的开与关状态就能具体确定是哪里的故障，从而便于检修人员能在第一时间迅速判断故障并采取相应的解决措施，

图9：实时报警画面表一：故障报警位内存表初S6侍-1图9：实时报警画面表一：故障报警位内存表初S6侍-1■制役攻©的；蛭停专口0凝嫌麝1祀强辑令戏捋□9-招，□0跑史」阡海目由Q°£*魅出求寥Oa137族*出媒誓n]1'驾□a39:响将时0**闭财 ； 彪F聆I表二：故障报警串表3.3.6工艺设定画面的设计用户需要设定往复台车横向和纵向运动的时间报警值，工艺设定画面包括横向运动时间的设定和纵向运动时间的设定两个画面（见图10、图11