該客戶為浙江某大型機械制造有限公司。公司集開發、設計、生產、制造及銷售于一體，累積十余年技術與經驗，專業從事紡織機械設備的設計、制造。該公司研發生產了R**10、R**20、R**30系列半自動接頭抽氣式轉杯紡紗機、 R**40全自動抽氣式轉杯紡紗機、R**系列緊密紡紗機、R*321系列倍捻機、R*231系列并紗機等產品。
1.工藝簡介
轉杯紡紗是從上世紀70年代以來迅速發展到大規模工業應用的一項新技術。國內外轉杯紡紗技術在近二、三十年內不斷發展。轉杯紡紗機的使用是以棉紡行業為主，現已逐步滲透到毛、麻、絲和化纖行業，紡紗號數從73～29 tex (8s～20s) 逐步擴展到117～14tex(5s～40s)?？椢锲贩N從機織物向低捻針織、產業用品、裝飾用品和特種用途產品方向發展。轉杯紡紗線已占全球紗線總產量的比例，以長度計達到25%，以重量計達到40% 以上。全世界轉杯紡設備頭數已達到800萬頭(占環錠紡錠數的5%)，我國轉杯紡設備頭數只有約 60萬頭 (占環錠紡錠數的 2%)。因此，我國和發展中國家的轉杯紡紗仍有很大的發展潛力。
2003 年該公司開發的R*10半自動轉杯紡紗機作為我國自行研制的第一套半自動氣流紡高速紡紗機推向市場，到2008年該公司又開發出了填補國內空白的R*40全自動接頭轉杯紡紗設備公司的新品研發總是走在國內紡機行業的前面。目前該公司的半自動轉杯紡紗設備已經發展到第三代，新推出的R**30系列質量與產銷量也一直儕身國內同類產品的前列，紡紗質量已經達到了國外同類產品的先進水平。主要以生產中高支優質紗為主。該機具有高速 (轉杯90000轉/分)、優質、半自動接頭、大卷裝、適紡范圍廣、機電一體化強等特點，且擁有自主知識產權、申請了三項國家專利。
抽氣式轉杯紡紗系統的主要工作原理為：喂給羅拉以穩定的速度轉動 (速度可以調節)，將棉條通過喂棉喇叭送入紡紗器中，由喂給羅拉和喂給板通過加一定壓力的方式積極握持住棉條，將棉條以恒定的速度輸向分梳輥。分梳輥的表面覆有鋸齒，這些鋸齒通過高速旋轉的把形成棉條的束纖維分解成單纖維，這些單纖維隨分梳輥向前運動， 在離心力和由風機反轉抽氣產生的負壓形成的氣流的雙重作用下，一方面將纖維從分梳輥上剝離而送向轉杯， 另一方面氣流能進一步除去棉條中的雜質。纖維離開分梳輥后沿一條短小的通道通過隔離盤向紡紗杯壁運動。在紡紗杯壁上， 一方面由于纖維的慣性運動，另一方面由于氣流在轉杯內部造成的負壓， 纖維沿著轉杯杯壁運動到轉杯的凝聚槽。纖維在凝聚槽內被加速到與轉杯同樣的速度運轉， 由于負壓和高速回轉形成的離心力使纖維在凝聚槽中形成平行排列的須條。正常紡紗時凝聚槽的須條是開環的， 其頭端為一段加捻區， 紡制成的紗線一端被引紗羅拉握持，這個頭端隨著轉杯高速回轉而被加上真捻， 捻度隨著紗線向凝聚槽的須條傳遞， 不斷地形成新的紗線。
紡制成的紗線通過假捻盤和引紗電機驅動的引紗管轉動被不斷引出紡紗器，與此同時給棉羅拉送來的纖維又不斷形成新的纖維層。新形成的紗線不斷被引出，同時新的纖維層不斷形成，從而構成一個連續的紡紗過程。這只是抽氣式轉杯紡紗設備數百個紡紗錠子其中之一的紡紗工作過程，而實際上一臺完整的紡紗設備整體結構非常復雜，主要包括車頭、車尾和中段三部分，設備總長超過30米。主要電氣控制設備和喂給、引紗、分梳、轉杯、橫動等驅動電機都安裝在車頭，這也是設備的心臟，車尾主要安裝負壓風機、落筒和排雜電機等，相當于呼吸與排泄系統，中段一般由若干節結構一模一樣的中段機組成，中段機的數量可按照客戶要求隨意增減，一般都在12節以上，最多時可安裝22節。每節上各安裝有16錠紡紗錠子和相關的半自動輔助接頭機構，這樣設備運行后可同時紡紗192錠(12節)-352 錠 (22節)，極大的提高了生產效益。
抽氣式轉杯紡紗設備在車頭需要一套PLC主控制系統，而每一節中段機也都需有一套能單獨工作的PLC控制系統，而同時這些中段PLC控制系統，又需要與車頭主控制系統交換數據，接收車頭發來的接頭工藝參數及錠長設定值，并將各錠的工作狀態及紡紗產量送回車頭。而且車頭的喂給、引紗、分梳、轉杯、橫動以及車尾的負壓風機都需要變頻控制。所以其采用的電氣產品也非常豐富，采用的產品涵蓋了低壓電器產品、自動控制產品、驅動產品、人機對話產品、開關電源產品等幾乎所有的自動控制產品門類。
2.系統描述
PLC 控制系統要求：
車頭PLC：
—DI：24點。其中：脈沖捕捉輸入速度反饋 4 點 (光電開關—5KHz信號)、整機啟停 4 點，落筒控制3點，留尾控制2點等;
—DO：24 點。 其中：轉杯4點，引紗、喂給、橫動、落筒、左分梳、右分梳、上蠟各1點，負壓風機5點、排雜3點等。
—AO：6 路 (0～10v)，主要是給轉杯、引紗、喂給、橫動、左/右分梳以及負壓風機7臺變頻器提供模擬量速度給定。
中段PLC：
—DI：48 點。其中：斷紗傳感器 16 點、喂給接頭按鈕16點、錠長清零按鈕16點等;
—DO：72 點。其中：斷紗報警燈 2 點、掛紗電磁鐵16點、落筒電磁鐵16點、給棉羅拉16點、錠節狀態指示燈16點等;
3.施耐德電氣方案
R**30系列抽氣式轉杯紡紗設備應用了施耐德電氣的整體解決方案。
施耐德電氣公司最新推出的M218系列PLC作為整臺設備的靈魂——主控制器，是整套自動化控制系統的控制中樞，在其中擔負著承上啟下，不可替代的重要作用。主PLC的CPU采用M218系列的TM218LDA40DR2HN。該CPU還自帶了兩路模擬量輸出，再加上擴展的兩塊2路模擬量輸出模塊TM2AVO2HT，剛好可提供6路模擬量輸出用于分別控制引紗、喂給、橫動、左/右分梳變頻器 (共用1路模擬量)、轉杯、負壓風機7臺變頻器。它自帶的4路高速脈沖捕捉計數功能，剛好可以接收引紗、喂給、左/右分梳變頻器和轉杯4臺電機的速度反饋信號，根據工藝要求，分梳和轉杯電機因為速度控制精度要求不高，收集的速度反饋信號僅用于觸摸屏顯示，引紗和喂給電機的控制精度要求較高，其速度偏差將直接影響棉紗質量。
所以，對引紗電機和喂給電機我們采用了閉環控制，我們在引紗電機和喂給電機上安裝了碼盤，選用價廉物美的=S=的E-SINBA系列高速接近開關替換了高價而嬌貴的旋轉編碼器，不僅節約了成本，大大降低了系統的故障概率，測速精度也得到了有效保證。而且通過高精度的浮點運算，通過一定的工藝算法，按用PID調節方式，控制協調兩臺電機以均衡速度穩定運行，極大的提高了紡紗質量。
車頭主PLC不僅要控制好車頭、車尾各臺電機的的準確運行，還要將觸摸屏上設定的半自動接頭參數和單錠定長參數整理后，分別發送給中段的各子站PLC，并將中段的各子站PLC送回的各錠當前產量，統計匯總后送給觸摸屏，以備用戶查詢。中段各PLC子站也選用了M218系列PLC，只是型號換成了TM218LDA40DRPHN，并配上TM2DDI8DT、TM2DDI16DT、TM2DRA8RT各1塊及3塊TM2DRA16RT共6塊擴展模塊。再加上CPU本體上的24DI/16DO，整套PLC共可提供48DI/72DO，可滿足中段PLC的半自動接頭和產量統計等各項工作要求。
整套系統能正常穩定工作，全都得益于M218系列PLC以低端PLC的價格，卻同時集成了只有中高端PLC才有的浮點運算、PID調節、高速計數、雙通訊口Modbus通訊等各種豐富實用的功能，充分滿足客戶的自動系統應用的各項需求，使客戶用小系統控制大設備成為可能。
4.總結
目前已有上千臺該公司的轉杯紡紗設備服務于紡紗行業，雖然該公司的設備的價格是國內同類設備中最高的，但設備以高產、高效、優質的成紗質量、優良的售后服務及設備運行的穩定性已得到了用戶的認可，在紡紗行業中具有很高的知名度。銷量一直在國內同行中名列前茅，產品供不應求。而且產品不光在國內暢銷，還遠銷海外。目前設備供不應求，生產也一直處于超負荷運行中，隨著市場的進一步開放，對轉杯紡紗機的需求量越來越大，R**系列轉杯紡紗機的市場占有率也會越來越大。我們開發的這套施耐德電氣控制系統也同時贏得了該公司技術人員和銷售人員的廣泛好評。
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