1　引言

　　光纖著色復(fù)繞機(jī)是纜化工藝中關(guān)鍵的*步工序。隨著光纜需求量的日益增加，目前光纖著色機(jī)已經(jīng)成為大中型光纜生產(chǎn)廠家*的設(shè)備之一，為了適應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，提高設(shè)備的機(jī)械自動(dòng)化，降低生產(chǎn)成本，滿足國(guó)內(nèi)外光纜生產(chǎn)廠家不斷對(duì)設(shè)備提出的更高要求，我所研制出第四代光纖著色復(fù)繞機(jī)——ZS04型光纖著色復(fù)繞機(jī)。該機(jī)具有以下特點(diǎn)：

　　（1）結(jié)構(gòu)速度高達(dá)：1500m／min

　?。?）自動(dòng)化程度高，具有放線、張力控制、UV固化爐、收排線各部分工作失效即自動(dòng)報(bào)警、停機(jī)功能。

　　2　設(shè)備組成

　　ZS04型著色復(fù)繞機(jī)主要由以下幾個(gè)部分組成：（結(jié)構(gòu)示意圖如圖1）ZS04光纖著色復(fù)繞機(jī)工藝流程框圖如圖2所示。

　　3　控制系統(tǒng)組成及功能

　　在ZS04型光纖著色復(fù)繞機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，我們根據(jù)生產(chǎn)工藝實(shí)際情況出發(fā)，同時(shí)吸取了國(guó)外同類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，采用典型兩極監(jiān)控的系統(tǒng)控制方案。上位機(jī)和下位機(jī)之間通過(guò)PPI協(xié)議進(jìn)行通訊，上位機(jī)作為生產(chǎn)管理級(jí)，主要面向生產(chǎn)操作人員。下位機(jī)作為數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控級(jí)，主要完成生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，執(zhí)行控制算法及控制輸出等任務(wù)，面向生產(chǎn)過(guò)程。

　　3．1　上位機(jī)

　　上位機(jī)采用西門子人機(jī)界面產(chǎn)品OP27圖型操作員面板，配有5．7寸單色液晶，組態(tài)軟體是基于PC的可視化監(jiān)控軟件Protool．。

　　它的功能如下：1）顯示工藝流程和各參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量值；2）可實(shí)時(shí)修改下位機(jī)和需要的控制參數(shù)值；3）能實(shí)時(shí)顯示故障報(bào)警畫面。

　　3．2　下位機(jī)

　　下位機(jī)采用西門子微型可編程控制器S7200，體積小巧，功能全面，適合于各行各業(yè)、各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化，且有高速、多功能、系統(tǒng)化、模塊化、可靠性高的特點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)以模塊為基礎(chǔ)組成分布集散控制系統(tǒng)，對(duì)光纖放線、牽引控制和收排線等部分進(jìn)行有效的控制。PLC系統(tǒng)選用了CPU226和電源模塊，另外還擴(kuò)展了三個(gè)模塊，其中兩個(gè)是模擬量輸出模塊EM232，共有四路輸出，主要提供放線、牽引、收線及收線排線的給定。另外一塊是四輸入一輸出模塊EM235，其中一路輸入用于燈管電流的檢測(cè)、一路用于檢測(cè)放線盤位置傳感器的信號(hào)，以達(dá)到放排線自動(dòng)跟蹤的目的、另外兩路輸入用于檢測(cè)收放線舞蹈輪的位置、一路輸出用于提供放線排線的給定。

　　4　控制過(guò)程及特點(diǎn)

　　限于篇幅本文只給出ZS04型光纖著色機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制框圖，上位機(jī)的控制過(guò)程如圖3所示，下位機(jī)的控制過(guò)程如圖4所示。

　　ZS04型是在ZS03型光纖著色機(jī)以及消化吸收國(guó)外同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。它在以下幾個(gè)方面作了較大的修改：1）把光纖放線和收排線部分放入機(jī)柜內(nèi)，并使機(jī)械電氣分開，減少干擾；2）采用移動(dòng)式光纖放線架，使放線抖動(dòng)減?。?）采用一個(gè)大功率UV光固化爐，是光纖著色速度提高；4）除去以往零散的用于輸入輸出各種參數(shù)的控制部件，改用可通訊的人機(jī)界面產(chǎn)品替代，提高了整機(jī)的自動(dòng)化控制；5）在光纖進(jìn)入涂復(fù)系統(tǒng)前以及在光纖收排線裝置之前增加了除靜電裝置。

　　5　重要環(huán)節(jié)的處理

　　比較上一代著色機(jī)，ZS04型著色復(fù)繞機(jī)在工藝 上及自動(dòng)控制上采取了許多的新思路，對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程中的*管的自動(dòng)控制、張力恒定性的控制、排線精度的控制以及除靜電的利用，都保證了著色 后的光纖附加損耗不致超標(biāo)。

　　5．1　生產(chǎn)過(guò)程中光纖著色前后張力的恒定

　　ZS04著色復(fù)繞機(jī)的著色速度為1200m／min左右，并且收、放線部分要滿足50km整盤的放線和收線過(guò)程。在生產(chǎn)過(guò)程中，由于收放線盤徑是漸漸發(fā)生變化，而生產(chǎn)速度恒定，就需要不停地修改收放線速度使張力趨于恒定。以往著色機(jī)采用人工電位器調(diào)整改變收放線速度實(shí)現(xiàn)，這種方法既不安全也不可靠。為了確保整個(gè)著色過(guò)程放線和收線舞蹈輪的穩(wěn)定性，我們首先在硬件方面對(duì)放線、牽引、收線、排線全部選用了松下交流伺服系統(tǒng)MINAS，保證了過(guò)程的一致性。在這個(gè)基礎(chǔ)上，采用S7－200的閉環(huán)控制，再根據(jù)著色過(guò)程中收放線長(zhǎng)度即盤徑的變化規(guī)律，在軟件上編制算法來(lái)自動(dòng)地修改收放線盤的快慢而使上下舞蹈輪在50km整盤的過(guò)程中始終能穩(wěn)定在適中的位置而無(wú)須人工干預(yù)，保證了張力的穩(wěn)定性。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，用這種方法*光纖著色中的工藝要求。

　　5．2　保證收排線的可靠換向

　　光纖排線技術(shù)是光纖著色復(fù)繞機(jī)高速著色下要研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。光纖排線的好壞直接影響光纖衰減指標(biāo)的好壞，由于著色的過(guò)程中著色速度達(dá)到1200m／min，相應(yīng)收排線左右換向過(guò)程很快，傳統(tǒng)人工調(diào)整方法很難滿足要求。為了保證收排線的準(zhǔn)確換向，該設(shè)備利用S7－200的高速計(jì)數(shù)功能。它用來(lái)累計(jì)比CPU掃描速度更快的事件，同有32位符號(hào)整數(shù)累計(jì)值。在此我們利用Panasonic公司MINAS系列，它能夠提供來(lái)自分頻器的編碼器信號(hào)的差分輸出，類似于增量編碼器輸出互差90度的兩路方波脈沖，具有運(yùn)動(dòng)速度、距離及運(yùn)動(dòng)方向的記憶。將兩種脈沖輸入PLC200的高速計(jì)數(shù)端口，在這種模式下伺服電機(jī)等效為步進(jìn)電機(jī)，由于伺服電機(jī)分辨率很高，轉(zhuǎn)速很高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，同時(shí)，伺服驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)之間是閉環(huán)的，不存在步進(jìn)電機(jī)的丟步問(wèn)題。在著色的操作過(guò)程中，系統(tǒng)首先對(duì)光纖盤寬度進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)掃描盤距的脈沖數(shù)值的記憶，保證了光纖在高速著色下排線到盤緣時(shí)能夠換向，不會(huì)在盤緣有凹陷或堆起現(xiàn)象。由于運(yùn)行過(guò)程中動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能好，在每次著色起步時(shí)進(jìn)行一次盤距的調(diào)整后，無(wú)須人工干擾直到著色過(guò)程的結(jié)束，滿足光纖著色過(guò)程中對(duì)排線的工藝要求。

　　5．3　*管的自動(dòng)控制

　　在著色的過(guò)程中，著色光纖固化的好壞直接影響到光纖的附加損耗，在該機(jī)中固化燈管的功率可切換，zui大功率可達(dá)到6千瓦。并在固化爐中加入了溫度傳感器，利用S7－200的模塊，通過(guò)該通訊口顯示在OP27的界面上，并通過(guò)下位機(jī)的算法，根據(jù)著色速度和爐體內(nèi)部溫度來(lái)自動(dòng)切換燈管的功率，以達(dá)到*效果。同時(shí)，在整個(gè)系統(tǒng)中加入了除靜電裝置，避免了高速著色過(guò)程中的抖動(dòng)性。

　　6　與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品技術(shù)水平比較

　　目前光纖高速著色機(jī)在國(guó)內(nèi)尚有為數(shù)不多幾家可以做到，國(guó)外主要有芬蘭NEXTROM公司、奧地利M＆S公司、意大利德安杰里公司等生產(chǎn)此類產(chǎn) 品。與國(guó)外同類產(chǎn)品技術(shù)水平對(duì)比，見表1。

　　從表1可以看出，ZS04型光纖著色復(fù)繞機(jī)已經(jīng)接近或達(dá)到國(guó)外90年代末期*水平。我們認(rèn)為著色速度可以接近NEXTRON公司和M＆S公司同類產(chǎn)品的技術(shù)水平。

　　7　結(jié)束語(yǔ)

　　我所研制的ZS04光纖著色復(fù)繞機(jī)已經(jīng)在上海永鼎、蘇州巨通集團(tuán)等國(guó)內(nèi)幾家使用，極大地提高了國(guó)內(nèi)光纜廠的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是良好的人機(jī)界面和高可靠性得到了廠家的普遍好評(píng)。