A002C型抓棉機的控制系統(tǒng)為繼電器——接觸器控制，由于觸點數(shù)多，線路復(fù)雜，電線老化，所以故障率高，操作人員維護和維修任務(wù)重，機械使用效率較低。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，降低了設(shè)備故障率，提高了設(shè)備使用率，且便于實現(xiàn)整廠的生產(chǎn)自動化，節(jié)約了成本，效果很好。

1 抓棉機簡介

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

　　(1)開車。按下啟動按鈕，打手電動機開始工作，當(dāng)前級要棉時，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。前級不需要棉時，小車停止；打手下降到位時自停；按下停止按鈕，打手電動機停止工作。

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

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

2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計

　　2.1 設(shè)計過程中應(yīng)該注意的問題

　　應(yīng)注意如下問題：(1)系統(tǒng)工作方式有手動和自動兩種，手動控制主要用于機器的試車和檢修，自動控制用于流水線工序，如混棉機發(fā)出要棉信號，抓棉機則開始工作；(2)打手電動機的轉(zhuǎn)向與抓棉機運行的方向相反，便于棉包的開松和抓取；(3)抓棉機每轉(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，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個點，13個輸入點，5個輸出點，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、停止按鈕，S01為前級要棉信號，SQ1-SQ3為行程開關(guān)的常開觸點，SB3-SB7為點動按鈕。為了保證在緊急情況下(包括PLC故障時)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開始運行時按下SB按鈕，使KM線圈得電并自鎖，KM觸點接通，給外部負(fù)載提供交流電源，出現(xiàn)緊急情況時用緊急停車按鈕sE來斷開負(fù)載電源。

　　2.3 系統(tǒng)原理圖設(shè)計

　　電氣主回路如圖3所示。

圖3抓棉機控制系統(tǒng)主電路圖

　　控制對象為3臺電動機。KMl~KM5為接觸器，F(xiàn)U1~FU3為熔斷器；1M為打手電動機，2M為小車的電動機，3M為打手升降電動機，KH1、KH2為熱繼電器，KMl控制打手電動機，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

　　在編制PLC程序時采用模塊化的程序結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)設(shè)置連續(xù)、點動2種工作方式的控制，以滿足自動及手動運行的控制要求。系統(tǒng)主程序梯形圖如圖4所示，手動操作程序梯形圖如圖5所示。限于篇幅，自動控制的程序略去。由于子程序采用定時器，而子程序返回時，定時器是不復(fù)位的，所以再次調(diào)用執(zhí)行子程序時會出現(xiàn)問題。為了解決這個問題，在主程序中對定時器復(fù)位。

圖4主程序

圖5手動程序

3 結(jié)語

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