摘要：本文介紹了氣動控制元件在條并卷聯(lián)合機(jī)上的設(shè)計(jì)應(yīng)用，探討了氣動控制元件在HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)應(yīng)用過程中所解決的主要問題。

1.引言：
隨著科技的飛速發(fā)展，紡織機(jī)械設(shè)備制造業(yè)也迎來了革命性的發(fā)展，當(dāng)前紡機(jī)設(shè)備的發(fā)展特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：觸摸式人機(jī)界面（HMI），可編程邏輯控制器（PLC）以及各種氣動控制元件的廣泛應(yīng)用；目前不斷提高紡機(jī)設(shè)備的自動化程度以減輕操作者的勞動強(qiáng)度和提高紡織廠的生產(chǎn)效率成為紡織機(jī)械生產(chǎn)廠家的一個重要的研發(fā)設(shè)計(jì)宗旨。而自動化動作的實(shí)現(xiàn)則普遍需要通過用PLC來控制電磁閥以及氣缸等執(zhí)行部件來實(shí)現(xiàn)。條并卷聯(lián)合機(jī)是前紡中精梳準(zhǔn)備工藝中生產(chǎn)效率最高的一種設(shè)備，HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)的自動化動作的實(shí)現(xiàn)需要通過壓縮空氣驅(qū)動氣缸來實(shí)現(xiàn)，而壓縮空氣則是由PLC控制電磁閥來實(shí)現(xiàn)控制的。HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)采用了亞德客的電磁閥和氣缸等氣動元件來實(shí)現(xiàn)自動動作的執(zhí)行。
2.應(yīng)用設(shè)計(jì)
2.1 HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)的氣動控制系統(tǒng)概述
一個典型的氣動系統(tǒng)是由方向控制閥、氣動執(zhí)行元件、各種氣動輔助元件及氣源凈化元件所組成。 HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)選用亞德客的電磁閥、氣缸、壓力表以及管接頭做為標(biāo)準(zhǔn)配置，主氣源進(jìn)氣處先通過三連件后再進(jìn)入主氣路，各個電磁閥用來作為相應(yīng)動作單元上壓縮空氣通斷的控制，電磁閥則由PLC控制器來實(shí)現(xiàn)邏輯上的控制，氣缸的選用根據(jù)具體機(jī)械動作的實(shí)現(xiàn)來確定，氣缸運(yùn)動的速度根據(jù)相應(yīng)的節(jié)流閥來進(jìn)行調(diào)節(jié)
2.2HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)的動作流程概述
HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)的部分動作流程圖：

HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)部分動作流程圖
HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)在當(dāng)設(shè)定的棉網(wǎng)長度到時主電機(jī)轉(zhuǎn)為低速，電磁離合器分、扯斷棉網(wǎng)，主電機(jī)停，此時棉架快速上升，上升到位時打開夾盤，棉架暫停在最高位，開前門，前門打開后推棉卷，棉卷推出后推卷機(jī)構(gòu)返回，推卷機(jī)構(gòu)返回后關(guān)閉前門，前門關(guān)閉后棉卷架快速下降到最低位，然后再進(jìn)入上空管的步驟；棉卷推出后執(zhí)行翻棉卷到小車的動作，翻棉卷機(jī)構(gòu)返回后小車前進(jìn)一步，推小車機(jī)構(gòu)返回。
HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)各種動作的實(shí)現(xiàn)均是通過氣動執(zhí)行元件來實(shí)現(xiàn)的，在氣動控制系統(tǒng)中將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動、擺動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的元件，稱為氣動執(zhí)行元件。在條并卷聯(lián)合機(jī)中是采用電磁閥來控制氣缸來執(zhí)行動作的，而電磁閥的動作則由PLC來控制，在本設(shè)備的控制系統(tǒng)中采用了中達(dá)電通有限公司的DVP60ES型PLC來控制整個系統(tǒng)工作；電磁閥及氣缸則均選用亞德客有限公司的產(chǎn)品。
2.3 HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)的自動動作的實(shí)現(xiàn)
HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)具有機(jī)電一體化程度較高的特點(diǎn)，其主動力由11KW的變頻電機(jī)通過變頻來實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速控制，各個分步動作的實(shí)現(xiàn)主要由電磁閥控制壓縮空氣驅(qū)動氣缸來實(shí)現(xiàn)動作控制，上下空管、翻棉卷、棉卷支架上升下降、推棉卷、小車前進(jìn)、前防護(hù)門開合、空管倉落空管以及送空管機(jī)構(gòu)上升下降等動作都對應(yīng)著相應(yīng)的電磁閥和氣缸，而整個動作的協(xié)調(diào)運(yùn)作則有PLC控制器來實(shí)現(xiàn)控制功能，在此只做一個簡單的概述。
2.4控制電磁閥的PLC程序設(shè)計(jì)概述
HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)上的各種自動動作的實(shí)現(xiàn)是通過用PLC控制電磁閥來實(shí)現(xiàn)的，下面是一段對部分動作進(jìn)行控制的步進(jìn)程序。

在程序中：
S41是“送空管上升”過程的控制，X17 是送空管機(jī)構(gòu)上升限位位置檢測點(diǎn)，X30是棉卷夾盤左合到位檢測點(diǎn)，X31是棉卷夾盤右合到位檢測點(diǎn)，M131繼電器是實(shí)現(xiàn)對送空管機(jī)構(gòu)上升動作的過程控制，程序中第一行的指令是在S41步進(jìn)程序步的控制中當(dāng)送空管機(jī)構(gòu)沒有上升到上升限位點(diǎn)而且左右夾盤均沒有處于閉合狀態(tài)的條件下執(zhí)行送空管機(jī)構(gòu)上升的動作。程序中第二行的M132繼電器實(shí)現(xiàn)對送空管機(jī)構(gòu)下降的控制，第二行的指令是在S41步進(jìn)程序步的控制中當(dāng)送空管機(jī)構(gòu)已上升到上升限位點(diǎn)時實(shí)現(xiàn)對送空管機(jī)構(gòu)下降的控制。第三行程序的指令是當(dāng)送空管機(jī)構(gòu)已上升到上升限位點(diǎn)時程序進(jìn)入S42步進(jìn)程序段即夾盤上升1mm步進(jìn)段。
S42是“夾盤上升1mm”過程的控制，X16是送空管機(jī)構(gòu)下降限位位置檢測點(diǎn)，第四行程序?qū)崿F(xiàn)的指令是當(dāng)送空管機(jī)構(gòu)復(fù)位時將送空管機(jī)構(gòu)下降的動作復(fù)位；第五行程序?qū)崿F(xiàn)的指令是通過Y7來控制相應(yīng)的電磁閥以便實(shí)現(xiàn)棉卷夾盤上升1mm的控制；第六行中的X33是棉卷支架上升1mm和下降限位的檢測點(diǎn)，第六行實(shí)現(xiàn)的指令是棉卷夾盤上升1mm后進(jìn)入S43步進(jìn)程序段。
S43是“上升1mm后夾空管”過程的控制，第七行中的M129繼電器實(shí)現(xiàn)松開棉卷夾盤的控制功能，第七行實(shí)現(xiàn)的指令是對松開棉卷夾盤動作進(jìn)行復(fù)位。第八行中的M124繼電器實(shí)現(xiàn)的是閉合棉卷夾盤的控制功能，本行的指令實(shí)現(xiàn)的是實(shí)現(xiàn)控制閉合棉卷夾盤的命令；第九行實(shí)現(xiàn)的指令是當(dāng)左右棉卷夾盤閉合時進(jìn)入 S44步進(jìn)程序段。
S44是“棉卷支架上升、落空管”過程的控制，在第十行的程序中M513繼電器實(shí)現(xiàn)的是運(yùn)行狀態(tài)下棉卷支架保持的的控制功能；第十一行中的M134繼電器實(shí)現(xiàn)的是空管倉落空管命令；第十三行執(zhí)行的是延時2秒后翻空管命令。第十四行中X25是彈簧板處空管檢測點(diǎn)，本行指令執(zhí)行的命令是彈簧板處有空管時進(jìn)入 S45程序步進(jìn)段。
S45是“換卷后啟動”過程的控制，第十五行執(zhí)行的是啟動低速運(yùn)行控制指令。
PLC通過對各個自動動作的限位點(diǎn)的檢測來實(shí)現(xiàn)對各個汽缸動作執(zhí)行的協(xié)調(diào)，氣缸是通過電磁閥控制的壓縮空氣來驅(qū)動的，具體動作執(zhí)行的是否到位是通過傳感器的檢測來確定的。汽缸的運(yùn)行速度則是通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的。
2.4控制電磁閥的人機(jī)界面程序設(shè)計(jì)概述
在HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)上為了便捷的實(shí)現(xiàn)對各種自動動作的分立調(diào)試在此應(yīng)用了臺達(dá)DOP-AE10THTD型人機(jī)界面。通過人機(jī)界面可以方便的實(shí)現(xiàn)操作人員對各個電磁閥的實(shí)時控制，大大的方便了對各個自動動作的調(diào)試。
2.4.1 HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)上通過人機(jī)界面控制和調(diào)試電磁閥執(zhí)行動作的界面設(shè)計(jì)。

在此界面中通過對打開棉卷夾盤，推棉卷，翻空管一次等觸摸鍵的操作可以實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)電磁閥的控制，電磁閥通過對壓縮空氣的控制來實(shí)現(xiàn)壓縮空氣對氣缸活塞的驅(qū)動進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的汽缸動作。在設(shè)備的調(diào)試過程中調(diào)試人員先通過調(diào)試設(shè)定界面中的觸摸鍵來控制單步動作的執(zhí)行，然后根據(jù)實(shí)際操作的需要來調(diào)整節(jié)流閥，以此實(shí)現(xiàn)對氣缸運(yùn)行速度的調(diào)節(jié)。
3.HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)氣動控制系統(tǒng)中常見故障及解決方法
3.1電磁閥故障
電磁閥做為一種執(zhí)行元件受控于PLC控制器，由于棉紡織設(shè)備長時間處于24小時運(yùn)作狀態(tài)電磁閥長期動作易造成電磁閥吸合不到位或者徹底損壞兩種情況，電磁閥吸合不到位在HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)上體現(xiàn)出來的狀態(tài)是間歇性動作故障，進(jìn)而引起設(shè)備間歇性故障停車，在此種狀況下當(dāng)對單個電磁閥進(jìn)行檢測時又不好判斷出閥體塤壞，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行綜合判斷；在電磁閥徹底塤壞的情況下體現(xiàn)出來的故障情況是某個動作不執(zhí)行，在此情況下可以根據(jù)實(shí)際情況更換相應(yīng)的電磁閥來解決問題。
3.2傳感器故障
在設(shè)備自動動作執(zhí)行的過程中需要用傳感器對氣缸動作的執(zhí)行進(jìn)行限位檢測以便PLC對設(shè)備的自動動作進(jìn)行邏輯上的協(xié)調(diào)控制，檢測傳感器的選用一般有磁感應(yīng)傳感器和接近開關(guān)兩種類型，檢測傳感器一旦損壞就會導(dǎo)致自動動作停留在某個動作位停止而不繼續(xù)往下執(zhí)行下一步動作。遇到這種故障情況時就應(yīng)當(dāng)根據(jù)自動動作執(zhí)行的情況來查找個并更換相應(yīng)受損的傳感器。
3.3氣缸故障
作為一種重要的執(zhí)行部件氣缸通常會因?yàn)殚L時間的運(yùn)作而導(dǎo)致氣缸內(nèi)部的活塞出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，這種故障情況下氣缸所表現(xiàn)出的現(xiàn)象是在壓縮空氣送入氣缸后氣缸不動作或者動作力度及行程達(dá)不到相應(yīng)的要求，遇到這種情況時就應(yīng)當(dāng)對損壞的氣缸進(jìn)行維修或者更換氣缸。
4結(jié)論語
HXFA368 型條并卷聯(lián)合機(jī)是一種自動化程度比較高的棉紡織設(shè)備，該設(shè)備是為棉紡織企業(yè)前紡工段中的精梳工序做準(zhǔn)備的一種高效能棉紡設(shè)備，該型紡機(jī)設(shè)備經(jīng)過多年來的改進(jìn)提升總體性能和效率已經(jīng)完全可以替代國外同類紡機(jī)設(shè)備如瑞士立達(dá)公司生產(chǎn)的E32型和E35型條并卷聯(lián)合機(jī)，而其價位卻僅為后者的三分之一左右，為國家節(jié)約了大量外匯。目前HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在山東、河北、河南、陜西、甘肅以及湖南等多數(shù)棉紡織企業(yè)，其優(yōu)良的性能已經(jīng)得到了棉紡織企業(yè)用戶的一致好評。

參考文獻(xiàn)：
[1]. 潭浩強(qiáng). C程序設(shè)計(jì)（第二版）. 北京：清華大學(xué)出版社，1999.12。
[2]. 王兆義. 小型可編程控制器實(shí)用技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.7。
[3]. 胡壽松. 自動控制原理. 北京：科學(xué)出版社，2001.2。
[4]. 周金冠. 精梳機(jī)研發(fā)創(chuàng)新與生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì). 北京：中國紡織出版社，2010.6。
[5]. DVP-PLC應(yīng)用技術(shù)手冊. 中達(dá)電通股份有限公司。
[6]. 殷洪義. 可編程序控制器選擇設(shè)計(jì)與維護(hù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.11。