永宏PLC在针刺型无纺布生产线上的系统集成应用

　　摘 要：本文主要论述永宏PLC在针刺型无纺布生产线上的系统集成应用原理，展示同构平台机电自动化产品的系统集成优势。

　　关键词：针刺机变频器人机界面PLC

　　一、 引言

　　无纺布在发达国家的日常生活和工业生产甚至土建工程和医疗卫生中有广泛的用途。自从1990年开始，中国通过引进欧洲光、机、电、气、液全自动化成套生产线设备，有了现代意义上的无纺布生产能力。根据机电工程的理念，现代无纺布是典型的高新自动化设备密集型产业。

　　无纺布的纺织工程学名叫做非织造布。非织造布工艺完全不同于传统的纺纱——织布过程，非织造布的最大特点是不需要纺纱过程，它的“织布”过程更加类似于造纸工艺，非织造布通常是在一条生产线上直接实现从纤维到成布的连续加工过程。非织造布生产线“吃”进去的是纤维，“吐”出来的是布。参见图1针刺型无纺布工艺过程，定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合、粘合或这些方法的组合，而相互结合制成的水平缠结薄片、纤维网或絮垫，经过针刺机组在垂直布面方向缠结成布。因为没有传统意义的纺纱织布过程，所以叫做无纺布。

　　二．无纺布生产工艺流程：

　　其中送棉箱，开松机和气压棉箱是将密实的纤维变成蓬松杂乱的纤维并送到梳理机入口，梳理机将纤维梳理成厚薄均匀的纤维网并送到铺网机，铺网机将送来的纤维网按照重量要求叠成多层的纤维网送往针刺机，并由针刺机刺成相互结合制成的纤维薄片。无纺布生产线系统是一个看似各自独立、但却互相牵制的一个大系统，本文将以针刺机组为对象集成自动化针刺无纺布生产线的介绍。

　　三．永宏电机介绍

　　永宏电机股份有限公司于1992年由一群从事PLC设计工作多年的工程师创立与台湾。1993年推出FBE和FBN系列产品，经由多年努力2003年推出FBS全新系列产品倍受业界好评。一直以来，本公司全心专注在高功能的中小型PLC市场领域，创立的自有品牌“FATEK” ，目前在业界已享有颇高的知名度。提供客户完善的高性价比产品一直是永宏的宏愿，多年的默默耕耘与实践终于能开花结果。

　　四、自动化系统集成规划

　　（1）PLC的存储容量和处理速度。整条生产线而言，数据运算及逻辑运算量很大，单台PLC的处理速度将会影响生产的稳定性。

　　（2）针刺生产线的布局和设备操作。各机台是分散的，集中一地操作会为生产带来不便，但假如分散操作，必须考虑人机与PLC间的距离问题及PLC与受控单元的布线问题。

　　（3）设备组合方式。通常一条完整的生产线用户会采购生产设备厂家性能或价格有优势的产品，或根据自身生产的产品采用不同的设备组合，故每条生产线组合可能完全不同。

　　综上所述，为满足方便安装、方便整线整合、提高系统性能的要求，本系统按照单机设计、自由组合方式设计，即每台针刺机组使用一台PLC、一台做主站，其余做从站控制，只要用一台人机界面，通过RS232通讯端口控制主站PLC，主站与从站数据交换用LINK通 讯。祥见下图。

由于四个FBS-60MA之间走的LINK通讯，加上针刺机的每道控制都有一个变频器，所以PLC附近有很强的干扰源体，如果PLC抗干扰问题不行，或布线不合理，将会直接导致通讯错误，从而使得整条设备瘫痪。永宏PLC的设计理念与它机有所不同是我们把所有的控制部件都集成在了一块芯片SOC上，即：系统芯片（system-on-chip）.把CPU，定时器，计数器，AD，DA，高速计数等等都集成在一起，所以抗干扰能力大大提升，加上我们输入输出都做了隔离，解决了客户抗干扰问题的后顾之忧！

　　由上图得知每台PLC需要2个RS485通讯口，在这就体现了我们永宏PLC拥有强大的通讯能力，单机最多有5个通讯口。

　　五．人机界面：

图3 按钮控制画面

图4 参数设定

图5 动作流程图

　　从人机界面中可以看出针刺机分：1.针刺输入 2.上针刺 3.下针刺 4.针刺输出。总共分四组动作流程来完成，最后通过收卷控制把生产好的成品打包入库。从图中可以看出如果1号针刺机的输入停止了，那么跟随其后的所有动作必须马上停止动作，否则生产中的布会被拉裂，拉断，直接造成损失。即只要前一级牵引辊停止工作，后面必须马上停止工作。

　　由于系统控制只是通过一台人机界面控制，所有参数设置在人机界面上设定好后，一般还需要根据实际情况稍微修改才行，由于工艺要求4个PLC装在不同的四个电气柜里，微调不可能在同一地方操作。通过电气柜面板按钮手动操作实现微调！

　　在主站的控制柜上装有一键启停按钮和联动开关，其他3个控制柜只有联动开关。设备在停止状态时，只有联动开关全部在ON时，按一键启停键才能启动所有的针刺机组，同理设备在运行状态时，只有联动开关全部在ON时，按一键启停键才能停止所有的针刺机组

　　六．通讯

　　1． MODBUS通讯

　　永宏PLC MODBUS通讯指令FUN150可以和任何支持MODBUS通讯协议的设备联机。参数如下表：

针刺机设备中使用的变频器是台达的，频率指令地址是2001H，由于永宏是十进制五码或六码设置，所以：2001H转换成十进制是8193，我们D或R寄存器对应的是从40001（五码）或400001（六码）开始，所以表示为40001+8193=48194，或400001+8193=408194，祥见上面表格设置。再把PLC的通讯参数设置成和台达变频器参数一致就行，设置方法为：打开软件点PLC-----设定------你目前占用哪个口就点哪个，如：PORT2通讯参数。打开后修改波特率，数据位，停止位，奇偶校验，把永宏通讯该成ASCII MODBUS或RTU MODBUS即可。

　　2． LINK通讯

　　LINK通讯指令FUN151指令有4中模式，其中MOD0和MOD3是LINK通讯，而且MOD3是高速通讯，采用的是二进制的通讯方式，所以通讯速率最高达921。6KBPS，下表是FUN151在MOD0方式下的情况：

　　通过LINK，可以实现人机界面控制主站PLC，而由主站PLC通过LINK和其他3个从站PLC实现数据之间的共享和交换。

　　七．PLC设计概要：

　　按照系统功能完成输入输出点规划后的工作就是程序设计。整条生产来讲，基本功能是快速处理速度信息并实现速度跟随，根据目前PLC的性能和已构建的硬件框架，可以使用总机集中分配信息，单机独立处理方式实现。单台针刺机而言，程序主要的工作变量有针刺密度（M针密）、针刺频率(F针频)、牵伸比(K)、入料速度(V入)、出料速度(V出料)，托网位置(T)和剥网位置(B)。保护变量有针刺次数(C)、针刺时间(t)、托网位置上限(TSL)、托网位置下限(TXL)、托网位置上限(BSL)和剥网位置下限(BXL)。为了便于维护，程序结构上以主程序调用子程序形式编写，分为针刺运算子程序，托网剥网运算子程序，保护子程序，数据上传子程序及动作执行子程序。主程序部分包含程序初始化、子程序调用和解读总控制器发出的指令解读信息包含当前机台是本地单机运行还是远端控制。

　　八．结束语：

　　永宏优越的质量，超强的应用指令功能，多样话的通讯方式，使得我们在生产设计中起到了关键性的作用。伴随永宏机电产品的丰富与发展，功能的不断提高，面对客户对整体服务的需求，产品拥有广阔长远的市场拓展空间。