永宏PLC在針刺型無紡布生產線上的系統集成應用

　　摘 要：本文主要論述永宏PLC在針刺型無紡布生產線上的系統集成應用原理，展示同構平臺機電自動化產品的系統集成優勢。

　　關鍵詞：針刺機變頻器人機界面PLC

　　一、 引言

　　無紡布在發達國家的日常生活和工業生產甚至土建工程和醫療衛生中有廣泛的用途。自從1990年開始，中國通過引進歐洲光、機、電、氣、液全自動化成套生產線設備，有了現代意義上的無紡布生產能力。根據機電工程的理念，現代無紡布是典型的高新自動化設備密集型產業。

　　無紡布的紡織工程學名叫做非織造布。非織造布工藝完全不同于傳統的紡紗——織布過程，非織造布的最大特點是不需要紡紗過程，它的“織布”過程更加類似于造紙工藝，非織造布通常是在一條生產線上直接實現從纖維到成布的連續加工過程。非織造布生產線“吃”進去的是纖維，“吐”出來的是布。參見圖1針刺型無紡布工藝過程，定向或隨機排列的纖維通過摩擦、抱合、粘合或這些方法的組合，而相互結合制成的水平纏結薄片、纖維網或絮墊，經過針刺機組在垂直布面方向纏結成布。因為沒有傳統意義的紡紗織布過程，所以叫做無紡布。

　　二．無紡布生產工藝流程：

　　其中送棉箱，開松機和氣壓棉箱是將密實的纖維變成蓬松雜亂的纖維并送到梳理機入口，梳理機將纖維梳理成厚薄均勻的纖維網并送到鋪網機，鋪網機將送來的纖維網按照重量要求疊成多層的纖維網送往針刺機，并由針刺機刺成相互結合制成的纖維薄片。無紡布生產線系統是一個看似各自獨立、但卻互相牽制的一個大系統，本文將以針刺機組為對象集成自動化針刺無紡布生產線的介紹。

　　三．永宏電機介紹

　　永宏電機股份有限公司于1992年由一群從事PLC設計工作多年的工程師創立與臺灣。1993年推出FBE和FBN系列產品，經由多年努力2003年推出FBS全新系列產品倍受業界好評。一直以來，本公司全心專注在高功能的中小型PLC市場領域，創立的自有品牌“FATEK” ，目前在業界已享有頗高的知名度。提供客戶完善的高性價比產品一直是永宏的宏愿，多年的默默耕耘與實踐終于能開花結果。

　　四、自動化系統集成規劃

　　（1）PLC的存儲容量和處理速度。整條生產線而言，數據運算及邏輯運算量很大，單臺PLC的處理速度將會影響生產的穩定性。

　　（2）針刺生產線的布局和設備操作。各機臺是分散的，集中一地操作會為生產帶來不便，但假如分散操作，必須考慮人機與PLC間的距離問題及PLC與受控單元的布線問題。

　　（3）設備組合方式。通常一條完整的生產線用戶會采購生產設備廠家性能或價格有優勢的產品，或根據自身生產的產品采用不同的設備組合，故每條生產線組合可能完全不同。

　　綜上所述，為滿足方便安裝、方便整線整合、提高系統性能的要求，本系統按照單機設計、自由組合方式設計，即每臺針刺機組使用一臺PLC、一臺做主站，其余做從站控制，只要用一臺人機界面，通過RS232通訊端口控制主站PLC，主站與從站數據交換用LINK通 訊。祥見下圖。

由于四個FBS-60MA之間走的LINK通訊，加上針刺機的每道控制都有一個變頻器，所以PLC附近有很強的干擾源體，如果PLC抗干擾問題不行，或布線不合理，將會直接導致通訊錯誤，從而使得整條設備癱瘓。永宏PLC的設計理念與它機有所不同是我們把所有的控制部件都集成在了一塊芯片SOC上，即：系統芯片（system-on-chip）.把CPU，定時器，計數器，AD，DA，高速計數等等都集成在一起，所以抗干擾能力大大提升，加上我們輸入輸出都做了隔離，解決了客戶抗干擾問題的后顧之憂！

　　由上圖得知每臺PLC需要2個RS485通訊口，在這就體現了我們永宏PLC擁有強大的通訊能力，單機最多有5個通訊口。

　　五．人機界面：

圖3 按鈕控制畫面

圖4 參數設定

圖5 動作流程圖

　　從人機界面中可以看出針刺機分：1.針刺輸入 2.上針刺 3.下針刺 4.針刺輸出。總共分四組動作流程來完成，最后通過收卷控制把生產好的成品打包入庫。從圖中可以看出如果1號針刺機的輸入停止了，那么跟隨其后的所有動作必須馬上停止動作，否則生產中的布會被拉裂，拉斷，直接造成損失。即只要前一級牽引輥停止工作，后面必須馬上停止工作。

　　由于系統控制只是通過一臺人機界面控制，所有參數設置在人機界面上設定好后，一般還需要根據實際情況稍微修改才行，由于工藝要求4個PLC裝在不同的四個電氣柜里，微調不可能在同一地方操作。通過電氣柜面板按鈕手動操作實現微調！

　　在主站的控制柜上裝有一鍵啟停按鈕和聯動開關，其他3個控制柜只有聯動開關。設備在停止狀態時，只有聯動開關全部在ON時，按一鍵啟停鍵才能啟動所有的針刺機組，同理設備在運行狀態時，只有聯動開關全部在ON時，按一鍵啟停鍵才能停止所有的針刺機組

　　六．通訊

　　1． MODBUS通訊

　　永宏PLC MODBUS通訊指令FUN150可以和任何支持MODBUS通訊協議的設備聯機。參數如下表：

針刺機設備中使用的變頻器是臺達的，頻率指令地址是2001H，由于永宏是十進制五碼或六碼設置，所以：2001H轉換成十進制是8193，我們D或R寄存器對應的是從40001（五碼）或400001（六碼）開始，所以表示為40001+8193=48194，或400001+8193=408194，祥見上面表格設置。再把PLC的通訊參數設置成和臺達變頻器參數一致就行，設置方法為：打開軟件點PLC-----設定------你目前占用哪個口就點哪個，如：PORT2通訊參數。打開后修改波特率，數據位，停止位，奇偶校驗，把永宏通訊該成ASCII MODBUS或RTU MODBUS即可。

　　2． LINK通訊

　　LINK通訊指令FUN151指令有4中模式，其中MOD0和MOD3是LINK通訊，而且MOD3是高速通訊，采用的是二進制的通訊方式，所以通訊速率最高達921。6KBPS，下表是FUN151在MOD0方式下的情況：

　　通過LINK，可以實現人機界面控制主站PLC，而由主站PLC通過LINK和其他3個從站PLC實現數據之間的共享和交換。

　　七．PLC設計概要：

　　按照系統功能完成輸入輸出點規劃后的工作就是程序設計。整條生產來講，基本功能是快速處理速度信息并實現速度跟隨，根據目前PLC的性能和已構建的硬件框架，可以使用總機集中分配信息，單機獨立處理方式實現。單臺針刺機而言，程序主要的工作變量有針刺密度（M針密）、針刺頻率(F針頻)、牽伸比(K)、入料速度(V入)、出料速度(V出料)，托網位置(T)和剝網位置(B)。保護變量有針刺次數(C)、針刺時間(t)、托網位置上限(TSL)、托網位置下限(TXL)、托網位置上限(BSL)和剝網位置下限(BXL)。為了便于維護，程序結構上以主程序調用子程序形式編寫，分為針刺運算子程序，托網剝網運算子程序，保護子程序，數據上傳子程序及動作執行子程序。主程序部分包含程序初始化、子程序調用和解讀總控制器發出的指令解讀信息包含當前機臺是本地單機運行還是遠端控制。

　　八．結束語：

　　永宏優越的質量，超強的應用指令功能，多樣話的通訊方式，使得我們在生產設計中起到了關鍵性的作用。伴隨永宏機電產品的豐富與發展，功能的不斷提高，面對客戶對整體服務的需求，產品擁有廣闊長遠的市場拓展空間。