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介绍邦纳PLC和HMI在并条机上的应用案例。
并条机系统概述

　　棉条在变成粗纱、细纱的过程中，被成百倍的牵伸，其很短范围内的重不匀将影响很长范围内纱的质量。粗纱前的梳棉和并条过程是改善棉条重不匀，进而显著改善成纱质量的关键工序。并条工序处在改善棉条重不匀的后环节，其自调匀整控制的效果将直接影响成纱质量。对并条机的自调匀整而言，主牵伸电机、辅助牵伸电机和条筒电机都需要进行控制，自调匀整的效果主要取决于主牵伸电机和辅助牵伸电机之间速 比的合理调节。条筒电机需要按照一定的速度与主牵伸电机和辅助牵伸电机同步启动和停止，条筒电机带动条筒的转动，以保证棉条均匀缠绕在条筒中，其速度控制精度对棉条的质量没有大的影响，因此，主牵伸电机和辅助牵伸电机的快速和jingque控制应该为研究的重点。

邦纳PLC和HMI概述

　　美国邦纳是国际的传感检测和自动化技术专家。公司BSP01系列PLC、THM系列人机界面特别适合在纺织机械领域使用。

　BSP01系列可编程逻辑控制器结构紧凑，性能zhuoyue，功能丰富 ，通讯强大. A系列是高性能控制器，具有高的运算速度，大的程序容量，更多的应用指令，及更高的脉冲输出和高速计数功能。PLC多可以扩充3个通讯端口，并具有 Computer bbbb，Databbbb和远距离输入输出功能三种特殊的网络通讯功能。THM人机界面性能zhuoyue，外观精美，产品系列齐全。除了具有监视、操作、储存数据的基本功能外，还支持与大多数品牌的控制器、PLC、变频器等设备的通讯。在工厂自动化和过程自动化的各个领域都有广泛的应用。

自调匀整控制系统结构

　　在高速并条机的自调匀整控制中，从棉条被检测到相应的检测点到达变速点，中间有一个延时过程。该延时过程的jingque控制是决定开环自调匀整控制效果的一个关键因素。这个延时相比于自调匀整的控制周期很大，所以该系统是一个典型的纯滞后大延时环节。该延时与系统速度有关，但是系统的模型未知，所以难以采用史密斯预估延时法。如果采用传统的定时查询法，CPU的大量时间耗费在查询上，系统运行效率低、精度不高而且自调匀整所能控制的片断的长度也降不下来。可以利用硬件在等位移条件下触发中断以实现与速度无关的jingque延时，大大提高 CPU效率，并能实现并条机全程自调匀整控制。

　　并条机自调匀整硬件结构如图4所示，控制系统是主从式控制结构，工控机为主，PLC为辅。主要的控制功能：棉条的自调匀整在工控机中实现，PLC主要实现系统的逻辑控制，如自动换筒等，使工控机控制程序得以简化，提高了系统的可靠性。通用工控机、邦纳BSP01 系列PLC、两个伺服驱动器及1变频器之间通过通讯进行控制；触摸屏和PLC之间通过串口通讯，棉条的厚度由三个压力传感器测量，并通过工业控制计算机中的数据采集卡进行采集，进行自调匀整控制。

控制要点

　　并条机自调匀整的控制方式可分为开环、闭环和混合环三种形式。开环系统属针对性匀整，适合短片段不匀，闭环系统适合长片段不匀，混合环系统能兼长短片段不匀，但机构复杂，制造精度要求很高。并条工序对控制成纱重量不匀和重量偏差指标有非常重要的把关作用，对匀整的针对性具有较高的要求。

R1, R2, 和 R3 分别代表前罗拉（由主牵伸电机带动）、后罗拉（由辅牵伸电机带动）和给棉罗拉（通过传动机构：皮带轮与R2保持恒定的速度比）。S1, S2, 和 S3 是三个棉条厚度传感器， S3用于开环控制， S2用于闭环控制，S1用于波谱分析，B是喇叭口。主要通过合理调节R1与R2的速度比来达到自调匀整目的。为了改善棉条的不匀度，便于速度的调控，这里保持R1的速度不变，通过调节R2的速度实现自调匀整。因为是采用模拟量控制牵伸电机，所以，改变输出到R2的电压大小，就能调节R2的速度达到自调匀整的目的。

　　棉条的质量取决于两点：一是主、辅牵伸电机以及条筒电机三者的同步性，另一点即是三者之间合理的速度比。三者之间的合理的速度比通过后述的控制策略获得。而三者的同步性依赖于硬件的快速响应和软件的合理性，硬件的特点在前面已述。

　　对于并条机而言，开环控制可以消除死区，但是对来自牵伸系统干扰的影响无能为力，系统的稳定性较弱；闭环控制可以抑制干扰的影响，系统有着较强的鲁棒性，但不能消除死区。

　　并条机的控制过程是一个非线性，动态变化的过程，容易受到外部干扰(牵伸波，噪声等)，很难建立统一的数学、物理模型。因此，为了消除死区，降低干扰的影响，提高系统稳定性，本文采用短开环和长闭环的混合控制模式，如图6所示。

　　开环的目的是避免死区并获得控制基本量uo，闭环的目的是抑制干扰，得到控制校正量△uc修正控制基本量uo。因此开环控制器和闭环控制器是并条机控制系统的核心。

工艺配置分析

1． 合理选择总牵伸倍数：并条机的牵伸范围较大，为5～15倍，在实际生产中，应根据实际工艺条件和质量要求，合理选择总牵伸倍数。因为喂入须条在牵伸过程中产生附加不匀的纤维的移距偏差会随着牵伸倍数的增大而增加，而移距偏差的增加势必会影响牵伸质量，因此，在实际生产中总牵伸倍数的选配不宜太大，一般而言，6根并合时在7倍以下，8根并合时在10倍以下较为适宜，否则，将不利于改善棉条条干水平。

2． 棉条定量的设定：尽管牵伸机构设置较为合理，对棉条定量的适应性较大，但配置的定量也不能太大，以避免因棉条定量过大导致须条间产生分层现象，影响棉条质量。

3． 合理选择主牵伸区罗拉隔距：通常采用摇架弹簧加压形式。在保证加压充分的前提下，为了大限度地减小较短纤维的浮游动程，改善主牵伸区的牵伸质量，提高棉条条干水平，主牵伸区罗拉隔距以偏小掌握为宜。纺制长度整齐度较好的纤维时，主牵伸区罗拉隔距可适当放大。

4． 合理配置后区罗拉隔距和后区牵伸倍数：后区牵伸的主要作用是使喂入的条子略带张力，使纤维伸直，使须条具有一定的紧密度进入中区，再由中区进入主牵伸区后能够稳定牵伸，提高牵伸质量。后区牵伸倍数和后区罗拉隔距对棉条条干的影响较为明显，可结合加压压力、纤维性能及纺制品种等进行优选配置。

5． 选好压力棒位置：压力棒位置由二胶辊的前冲量和后移量来确定。在实际配置工艺时，可根据生产条件，对压力棒位置进行优选。

6． 合理确定托棉板入口大小：托棉板入口的大小要根据条子的定量和喂入根数确定，一般情况，8根并合时为12～16mm，6根并合时为9～13mm，也可根据实际情况随时调整，以保证喂入条子既不发生重叠又不过于分散为原则。

总结：

　　作为自动化行业的者，美国邦纳将利用几十年产品研发与应用经验，结合邦纳传统的优势产品：光电传感器系列、工业智能指示灯系列等等，与邦纳PLC控制器及HMI人机界面相集成，配合这些检测、信号传输等产品，为用户提供简易完整、强大稳定、可靠安全、灵活开放的解决方案，广泛应用在水处理、冶金、石油天然气、煤矿，水泥、印包、钢铁、电子、汽车、地铁、纺机等要求苛刻的现场环境中，为广大机器制造商和终用户提供完整、简易，开放，集成和灵活的自动化解决方案。

(一) 高可靠性
    1. 所有的I/O 接口电路均采用光电隔离使工业现场的外电路与PLC 内部电路之间电气上隔离
    2. 各输入端均采用R-C 滤波器其滤波时间常数一般为10~20ms.
    3. 各模块均采用屏蔽措施以防止辐射干扰
    4. 采用性能优良的开关电源
    5. 对采用的器件进行严格的筛选
    6. 良好的自诊断功能一旦电源或其他软硬件发生异常情况CPU立即采用有效措施以防止故障扩大
    7. 大型PLC 还可以采用由双CPU 构成冗余系统或有三CPU 构成表决系统,使可靠性更进一步提高
(二)丰富的I/O 接口模块
    PLC针对不同的工业现场信号如
    • 交流或直流
    • 开关量或模拟量
    • 电压或电流
    • 脉冲或电位
    • 强电或弱电等
    有相应的I/O 模块与工业现场的器件或设备如
    • 按钮
    • 行程开关
    • 接近开关
    • 传感器及变送器
    • 电磁线圈
    • 控制阀
    直接连接另外为了提高操作性能它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络它还有多种通讯联网的接口模块等等。
(三) 采用模块化结构
    为了适应各种工业控制需要除了单元式的小型PLC 以外，绝大多数PLC 均采用模块化结构，PLC 的各个部件包括CPU 电源I/O 等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。
(四) 编程简单易学
    PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。
(五) 安装简单维修方便
    PLC不需要专门的机房可以在各种工业环境下直接运行，使用时只需将现场的各种设备与PLC 相应的I/O 端相连接即可投入运行，各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障，由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障用户可以通过更换模块的方法使系统迅速恢复运行。