一、前言
　　棉紡工序關(guān)鍵-并條機(jī)能適應(yīng)純棉紡、棉型化纖及中長纖維的純紡與混紡等多種工藝的并合牽伸，以提高棉條長片段均勻度及纖維的伸直平行，使不同質(zhì)量的纖維在棉條中的混合更均勻?？捎糜诰岷笠坏啦l，縮短了流程，具有較好的熟條質(zhì)量，尤其是降低重量不勻率，改善條干CV值均有明顯效果，其質(zhì)量指標(biāo)能達(dá)到相關(guān)烏斯特統(tǒng)計值25％水平。
　　國產(chǎn)新型高速并條機(jī)設(shè)計速度在600-800m／min或以上，實開車速應(yīng)達(dá)到400m／min，國產(chǎn)新型高速并條機(jī)大多為雙眼，單眼并條機(jī)已研制成功。
　　 

　　

　　二、 高速并條機(jī)結(jié)構(gòu)和規(guī)格：
　　1、機(jī)架
　　1．1機(jī)架
　　機(jī)架由底板、車頭墻板、車尾墻板及車面組成框架。墻板已由鑄件改為槽鋼焊接，達(dá)到機(jī)架結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，防震性好的要求。
　　1．2外罩
　　冷軋鋼板，經(jīng)鈑金生產(chǎn)線和噴涂生產(chǎn)線加工而成。
　　
　　2、傳動系統(tǒng)
　　2．1主電機(jī)可為雙速電機(jī)，大多均為變頻電機(jī)，其調(diào)速方便、準(zhǔn)確，啟動平穩(wěn)，開速時間可調(diào)且節(jié)電效果明顯。一般電機(jī)帶電磁制動，制動過程平穩(wěn)可靠，制動時間≤0.3秒。
　　2．2牽引系統(tǒng)均用同步齒形帶、導(dǎo)條羅拉采用平皮帶傳動，減少了傳動級數(shù)，提高了傳動性、柔韌性和可靠性，穩(wěn)定了牽伸效果，降低了噪聲，能消除由于開關(guān)車造成的粗細(xì)節(jié)，給紡紗質(zhì)量提供了保證。
　　2．3主傳動齒輪普遍采用斜齒，提高了齒面精度，并置于車頭齒輪箱內(nèi)，實行油浴，減少了保養(yǎng)時間，控制了噪聲，增加了使用壽命。
　　
　　3、牽伸機(jī)構(gòu)
　　3．1牽伸形式。曲線牽伸形式使條子質(zhì)量進(jìn)一步提高。
　　3．1．1三上三下壓力棒上托式曲線牽伸，其機(jī)構(gòu)zui為簡單，車面占用面積zui少，羅拉隔距調(diào)節(jié)余地大，雖能適應(yīng)并條機(jī)的高速和質(zhì)量要求，但是中羅拉膠輥既是后區(qū)的牽伸輥又是前區(qū)的握持輥，其工作條件和受力狀態(tài)不易穩(wěn)定，牽伸作用受到一定局限性。
　　3．1．2三上三下壓力棒加導(dǎo)向輥曲線牽伸，該牽伸形式是在三上三下牽伸機(jī)構(gòu)上在前上羅拉前加裝一根與前膠輥同為F36mm的膠輥，其與前羅拉中心距為34.01mm，為此，該機(jī)型前羅拉直徑由35mm增大為4.5mm，使導(dǎo)向輥的安裝較為寬舒，并能獲得較高的出條速度。導(dǎo)向輥能較好地改變輸出條子方向，由與喇叭口軸線相差900減小到300以下，利于高速條子順利通過喇叭口，縮短了輸出距離，減少了機(jī)前涌頭現(xiàn)象和意外牽伸，還有利于高速牽伸的穩(wěn)定。
　　 

　　

　　3．1．3四上四下壓力棒曲線牽伸，是在三上三下的基礎(chǔ)上增加一根羅拉和膠輥，從而形成三個區(qū)域，其后區(qū)為低牽伸區(qū)，前區(qū)為主牽伸區(qū)，而中區(qū)為微張力牽伸區(qū)。這種設(shè)計改善了前區(qū)的后膠輥和后區(qū)的前膠輥的工作條件，使前區(qū)的后膠輥主要起握住作用，后區(qū)的前膠輥主要起牽伸作用，使?fàn)可爝^程中的受力狀態(tài)較為合理，可獲得較好的握持效果，利于穩(wěn)定條干質(zhì)量。
　　3．1．4四上四下壓力棒加導(dǎo)向輥曲線牽伸，是在前膠輥前加裝一根相同直徑34mm的膠輥作為導(dǎo)向輥，從而減小輸出條進(jìn)入喇叭口的角度，該機(jī)設(shè)計5根上膠輥均為F34mm，四根羅拉同為F35mm，雖減少了規(guī)格和備件，方便了管理，但導(dǎo)向輥過于靠近前膠輥，其在前羅拉上的包圍弧較短，對高速輸出須條的控制有一些影響。
　　3．1．5牽伸形式特點比較。
　　·從提高牽伸過程穩(wěn)定性講，四上四下壓力棒曲線牽伸是獲得好評的形式之一。
　　·從并條機(jī)不斷提高設(shè)計速度講，如何穩(wěn)定條干質(zhì)量在較高的水平，選用當(dāng)前較適宜的牽伸形式則顯得更加重要。
　　·壓力棒的材質(zhì)、斷面幾何形狀、安裝位置、防塵、除塵等均為牽伸系統(tǒng)的重要組成部份，必須重視。
　　導(dǎo)向輥是并條機(jī)在高速前提下出現(xiàn)的附加裝置，使用趨勢明顯。
　　3．2對羅拉的要求
　　3．2．1在牽伸機(jī)件中，前羅拉的實開線速度已達(dá)到400m／min的高速，其機(jī)械振動也會加大而產(chǎn)生機(jī)械波，影響牽伸握持的穩(wěn)定性，導(dǎo)致須條出現(xiàn)牽伸波，使條干質(zhì)量下降。
　　3．2．2羅拉聯(lián)接端面跳動及工作外圓跳動其制造應(yīng)<0．008mm的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到不出現(xiàn)機(jī)械波的要求。
　　3．2．3羅拉應(yīng)有較高的彎曲剛度和足夠的扭曲剛度其表面精度高、光潔度高、轉(zhuǎn)動要平穩(wěn)。
　　3．3加壓特點
　　3．3．1加壓方式目前多數(shù)采用彈簧搖架，其結(jié)構(gòu)簡單、成本低、操作方便、易維護(hù)。。
　　3．4膠輥
　　膠輥是紡紗工程中zui為重要的器材之一，在高速、重壓下運轉(zhuǎn)，會產(chǎn)生靜電、溫升、中凹變形、易纏花等缺陷。
　　4、自調(diào)勻整系統(tǒng)
　　4．1并條機(jī)勻整系統(tǒng)均采用開環(huán)式，即檢測在前，勻整在后。喂人部分檢測，國產(chǎn)機(jī)都采用凹凸羅拉，由位移傳感器將位移量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞斎胗嬎銠C(jī)中與設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)量比較，計算出差值并存儲，當(dāng)被測量的棉條到達(dá)變速點時，輸入信號經(jīng)計算機(jī)處理，調(diào)整伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速，經(jīng)差速器與主機(jī)速度合成，控制牽伸系統(tǒng)變化，從而改變后(或前)區(qū)牽伸倍數(shù)，修正了喂人條子的重量偏差。勻整的主要性能為勻整片段1．5cm；勻整精度±1％；勻整范圍±25％。
　　4．2棉條“在線”監(jiān)控是由圈條壓輥上方的監(jiān)測傳感器持續(xù)、準(zhǔn)確、快速地測量輸出棉條的質(zhì)量經(jīng)計算機(jī)進(jìn)行控制，并在面板顯示出條的質(zhì)量。勻整精度可達(dá)到≤l％，超限自動停機(jī)。DV2-AL采用國家鐘擺式壓輥羅拉搭配重量傳感器，控制和顯示輸出棉條質(zhì)量，達(dá)到勻整精度要求。
　　4．3國產(chǎn)雙眼并條機(jī)的自調(diào)勻整系統(tǒng)，均采用二套勻整裝置，二眼分別進(jìn)行有效控制。其勻整裝置可配瑞士烏斯特USG或國產(chǎn)航空總公司613所BYD，二者性能上均能滿足勻整范圍。
　　4．4
　?。?）控制一羅拉的主電動機(jī)是由一個由變頻器驅(qū)動的變頻電動機(jī)，這樣由PLC通過串行通信的方式對其進(jìn)行速度控制，可根據(jù)需要實現(xiàn)起動的無級變速。 
　　（2）二羅拉與三羅拉通過齒形帶相連，完成有著固定牽伸比的預(yù)牽伸，二羅拉由一個伺服電動機(jī)進(jìn)行拖動，同時在一羅拉主軸上設(shè)置一個編碼器，該編碼器與拖動二羅拉的伺服電動機(jī)控制器相連，通過對該控制器的參數(shù)的設(shè)置，利用其電子齒輪的功能，使得無論一羅拉速度高低，二羅拉與一羅拉的牽伸比始終保持設(shè)定的一個比例關(guān)系。 
　?。?）拖動二羅拉的伺服電動機(jī)由PLC通過一定的控制算法，經(jīng)過與控制器的串行通信實現(xiàn)其調(diào)速。 
　?。?）凹凸檢測羅拉通過一個放大裝置，將位移放大，還安裝有一個位移傳感器。同時在檢測羅拉的旁邊放置一個脈沖信號發(fā)生器，當(dāng)檢測羅拉轉(zhuǎn)過一定的角度，即棉條經(jīng)過一定的位移后，發(fā)出一個脈沖，實現(xiàn)其定長檢測控制，克服以前定時檢測在速度不穩(wěn)定時，計算勻整延時困難的不足。脈沖信號發(fā)生器通過一個串口和PLC實現(xiàn)通信。 
　　（5）在整個并條機(jī)的過程控制、故障診斷、紅外線自停及簡單的日常數(shù)據(jù)處理仍由PLC實現(xiàn)，由PLC統(tǒng)一協(xié)調(diào)整個自調(diào)勻整系統(tǒng)。
　　勻整系統(tǒng)。
　　 

　　

　　1．凹凸羅拉
　　5．伺服電機(jī)
　　6．齒輪箱
　　7．位移傳感器
　　8．轉(zhuǎn)速器
　　9．變速傳感器
　　10．喇叭口
　　11．前置放大器
　　12．壓輥速度傳感器
　　5、電氣控制
　　5．1電氣控制選用臺達(dá)可編程控制器PLC，觸摸屏控制，實現(xiàn)人機(jī)對話。觸控式控制面板能顯示相關(guān)運轉(zhuǎn)數(shù)值，能在運轉(zhuǎn)狀態(tài)下設(shè)定輸出速度，能對異常警報斷電記憶，方便管理。方便調(diào)整及檢測。采用變頻調(diào)速，減少皮帶輪變換，解決開關(guān)車時瞬間條干惡化。
　　在牽伸機(jī)件中，前羅拉控制采用5.5KW變頻器;電磁剎車方式；
　　吸風(fēng)電機(jī):0.75KW.一般直接驅(qū)動無須變頻器,啟動可能有一定的噪音。
　　后羅拉控制,大多設(shè)備并無控制,前后羅拉位置相對固定,需要機(jī)械調(diào)整羅拉支架滑塊.現(xiàn)在也有在后羅拉處用一顆1KW伺服控制后羅拉的位置，增加1個旋編檢測位置。
　　6、自動換桶
　　6．1自動換桶并條機(jī)提高自動化程度能減輕操作工的勞動強(qiáng)度，普遍采用定長，主機(jī)停車，積極式斷條，換桶電機(jī)啟動經(jīng)機(jī)械傳遞回轉(zhuǎn)推桿。推出滿桶，送進(jìn)空桶并定位，主機(jī)啟動后完成換桶過程。
　　動作流程：
　　滿桶后，圈條盤出口自動定位，主機(jī)停車，依次換桶電機(jī)啟動帶動弧形推桶板推出滿桶、斷條、推桶板退回；轉(zhuǎn)臂電機(jī)啟動使轉(zhuǎn)臂向下旋轉(zhuǎn)900；推動電機(jī)再啟動，通過轉(zhuǎn)臂將滿桶繼續(xù)外推；補(bǔ)桶電機(jī)通過傳動由撥盤將空桶送至預(yù)定位置，撥盤退回；推動電機(jī)經(jīng)轉(zhuǎn)臂將空桶拉到底盤上；轉(zhuǎn)臂電機(jī)使轉(zhuǎn)臂上旋900，zui后主電機(jī)啟動。完成全部換桶過程只需30多秒。該過程由PLC控制，保證了換桶的可靠性。
　　7、清潔與吸風(fēng)
　　7．1上清潔形式有回轉(zhuǎn)絨套、金屬鋼棒、浮動清潔棒、清潔桿等。通過上吸風(fēng)將其聚集的花衣吸棉箱，達(dá)到清潔上羅拉的要求。
　　7．2下清潔形式有丁晴刮圈、單皮圈往復(fù)、橡皮片等，并通過下吸風(fēng)口將花衣吸入風(fēng)箱，能有效的除去棉條中的雜塵。
　　7．3吸風(fēng)裝置均獨立設(shè)計、使用，自成系統(tǒng)，配備1．5KW左右的2級電機(jī)，提高了傳動的可靠性。吸棉箱設(shè)計有積極式自動剝棉裝置，并附有貯棉倉；FA311增加刮棉箱；也有采用渦流排風(fēng)方式。均使金屬過濾網(wǎng)表面不積花衣和粉塵，達(dá)到氣流暢通，滿足吸風(fēng)要求。
　　8喂入與自停
　　8．1導(dǎo)條方式多數(shù)機(jī)型采用高架積極式，高度可調(diào)。導(dǎo)條羅拉已由一端支撐發(fā)展為雙支撐，減少振動、適應(yīng)高速。導(dǎo)條羅拉由鍍鉻光面向鋁合金溝槽發(fā)展，精度提高，重量減輕。
　　8．2喂人電氣自停已逐步被光電自停替代，光電從二路自停向多路自停發(fā)展。采用光電與八路檢測雙保險，能保證斷條、缺條立即停車。
　　8．3繞皮輥、涌頭、壓輥繞花、滿桶等均設(shè)計有自停裝置，罩殼設(shè)有安全連鎖機(jī)構(gòu)，同時用相應(yīng)的有色燈顯示，方便操作處置。
　　 

　　

　　FA311F 型高速并條機(jī)綜合國內(nèi)外同類型的優(yōu)點，主電機(jī)采用變頻調(diào)速器，該機(jī)采用*的觸摸式人機(jī)界面，動作控制和數(shù)據(jù)計算采用PLC控制，變頻器頻率給定也通過通訊方式,進(jìn)行工藝參數(shù)設(shè)置和編程.主牽伸形式采用四上四下附導(dǎo)向皮輥牽伸形式，上清潔可先用浮動金屬棒裝置，工作穩(wěn)定可靠，適紡纖維品種廣泛，輸出速度可達(dá) 600-800M/min 。
　　
　　三．電氣部分
　　主電機(jī)采用變頻調(diào)速，起動平穩(wěn)?？删幊炭仄鳎?nbsp;PLC ）與人機(jī)界面聯(lián)為一體，完成該機(jī)的邏輯控制與故障診斷功能?？?力強(qiáng),運轉(zhuǎn)可靠，通過觸摸式人機(jī)界面，可方便設(shè)定各種工藝參數(shù)。
　　工藝計算:
　　1、產(chǎn)量計算
　　壓輥輸出速度(米/分)
　　V=∏×d×n×D0/(1000×d0)
　　其中:n-主電機(jī)轉(zhuǎn)速
　　d壓輥直徑
　　D0:電機(jī)皮帶輪直徑
　　d0:壓輥傳動軸皮帶輪直徑
　　理論產(chǎn)量:
　　Q0=2*60V*Q/5000=0.024VQ(公斤/臺時)
　　QL0=2*60V/1000=0.012V(千米/臺時)
　　張力牽引:
　　給棉羅拉~導(dǎo)條羅拉張力=51*70*27/50*28*I
　　I---給棉張力壓
　　后羅拉~給棉羅拉間張力牽引=77*35/54*51
　　壓輥~前羅拉張力牽引=27*51/39*35
　　圈條盤~壓輥張力牽引=COI DIA*24*15*D*39/51*55*22*39*57-1/COIL NO
　　其中:
　　D---圈條張力牙
　　COIDIA圈繞直徑
　　COIL NO---圈繞數(shù)
　　 

　　

　　　　典型的臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品套餐，具體配置為：
　　PLC：DVP24ES00R2
　　HMI：DOPA57GSTD
　　AMD：VFD055M43A 
　　
　　　　 

　　

　　1、PLC程序設(shè)計：
　　可編程控制器選用臺達(dá)DVP24ES00R2，該機(jī)種為臺達(dá)標(biāo)準(zhǔn)功能主機(jī)，具有以下特點： 2個通訊口，內(nèi)建高速輸入/輸出，30KHz高速計數(shù)器、20KHz脈波輸出，豐富的指令，功能強(qiáng)大，超穩(wěn)定的電氣特性，*性價比。
　　
　　　　
　　 

　　

　　
　　 

　　

　　
　　 

　　

　　2、人機(jī)界面設(shè)計：
　　 

　　

　　采用臺達(dá)DOPA57GSTD
　　·ARM9 CPU，202.8Hz 
　　·320 * 240 畫素
　　·圖形 & 文字顯示
　　·4 個功能鍵
　　·3M Flash Memory存放應(yīng)用、宏、配方及系統(tǒng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)占用1M、配方zui大容量64K
　　·256K bytes SRAM存放歷史數(shù)據(jù)240K、警報數(shù)據(jù)8K
　　·2 個串行通訊端口
　　·USB 1.1 高速下載規(guī)劃程序
　　·支援SMC卡
　　·輸入電壓直流24V 
　　·觸控屏幕符合IP65規(guī)格
　　·人機(jī)與PLC通訊采用rs232 com1,modbus ASCII/9600/7/1/even mode
　　人機(jī)觸模屏上顯示出條長度，出條速度，班產(chǎn)，單桶長度等， 設(shè)定速度和時間，可以設(shè)定4個班次，進(jìn)行產(chǎn)量統(tǒng)計，監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，實時報警；
　　具體規(guī)劃如下：
　　1、主畫面：
　　 

　　

　　單桶定長:顯示當(dāng)前滿桶設(shè)定長度。
　　剩余長度:顯示當(dāng)前單桶運行剩余長度（單通倒計數(shù)）。
　　運行長度:顯示當(dāng)前單桶運行實際長度（單筒正計數(shù)）。
　　右邊班產(chǎn):顯示當(dāng)前班實時累計產(chǎn)量?？偖a(chǎn)顯示四班當(dāng)前實時累計產(chǎn)量之和。
　　主畫面下方有一橫行觸摸按鍵任務(wù)欄，從左到右分別是監(jiān)控，設(shè)定，班次，警報，I/O，維護(hù)共六個觸摸子菜單，分別按下該觸摸鍵進(jìn)入各自功能。右邊還有強(qiáng)制換桶鍵。
　　 右上方顯示日期和時間。
　　2、監(jiān)控畫面
　　 

　　

　　按一下監(jiān)控鍵進(jìn)入下面監(jiān)控屏畫面，按回主畫面鍵返回主屏。此畫面直觀模擬顯示并條機(jī)整體運行狀態(tài)。故障點的燈白表示正常，灰色表示故障該點處理。
　　斷條指示燈亮表示喂入斷條故障。
　　纏綿后有四個指示燈分別對應(yīng)搖架自停微動開關(guān)S4-S7，當(dāng)哪一個搖架自停臂因纏繞上下羅拉而抬起時，對應(yīng)指示燈亮。便于故障處理。
　　擁花指示燈常亮表示機(jī)前擁花或堵斜管。
　　滿桶指示燈常亮表示正常滿桶停車。閃亮表示超定長引起停機(jī)。
　　門開關(guān)三個指示燈分別表示左門，中門，右門，如果哪個門打開，對應(yīng)指示燈變亮表示故障。
　　熱保護(hù)指示燈亮表示變頻器故障或風(fēng)機(jī)熱保護(hù)，不亮表示正常。
　　主電機(jī)和風(fēng)機(jī)指示燈亮分別表示主電機(jī)和風(fēng)機(jī)正在運行。不亮表示沒有運行。
　　此屏塔燈指示燈狀態(tài)表示和車頭塔燈指示燈狀態(tài)一致，表示相同狀態(tài)。功能如下：
　　1、紅燈 常亮：表示纏繞上下羅拉；
　　閃亮：表示機(jī)前擁花或堵集棉器和斜管；
　　2、綠燈 常亮：表示機(jī)后斷條；
　　閃亮：表示無備用空桶（自動換桶用）；
　　3、黃燈 常亮：表示正常滿桶停機(jī)；
　　閃亮：表示超定長引起停機(jī)；
　　4、白燈 常亮：表示正常處于待機(jī)狀態(tài)；
　　閃亮: 表示安全門未關(guān)閉好；
　　5、紅燈和綠燈同時閃亮：表示該機(jī)風(fēng)機(jī)熱保護(hù)動作或變頻器故障，請找電工查明原因，若屬變頻器故障請斷電停三分鐘后再送電，故障可能復(fù)位。若不能復(fù)位，請找專家排除。
　　班產(chǎn)畫面。
　　 

　　

　　結(jié)束語：
　　 該系統(tǒng)以前使用單板機(jī)控制，數(shù)碼顯示，系統(tǒng)操作界面麻煩，電路不穩(wěn)定經(jīng)常更換電路板。現(xiàn)在應(yīng)用臺達(dá)的人機(jī)界面、ES系列可編程控制器、變頻器、編碼器在并條機(jī)控制均有高性能的表現(xiàn)，也體現(xiàn)了在OEM上臺達(dá)的優(yōu)勢，貯存和顯示內(nèi)容廣泛，自調(diào)勻整，張力控制，輕松實現(xiàn)系統(tǒng)功能。