紡織機電一體化-清梳聯

清梳聯機電一體化本章知識點:清梳聯機電一體化1.了解清梳聯系統(tǒng)的設備組成及控制要求。2.掌握異性纖維檢測及分離裝置的工作原理。3.掌握梳棉機自調勻整檢測機構的形式及特點。4.掌握梳棉機自調勻整裝置的控制原理及調節(jié)方法。5.了解梳棉機輸出棉條的在線檢測的方法

。第一節(jié)清梳聯機械

一、開清棉機組

二、連續(xù)喂棉箱三、梳棉機第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制

一、清梳聯控制系統(tǒng)要求二、清梳聯集散式控制系統(tǒng)三、清梳聯各單機的控制系統(tǒng)

——思考題本章內容清梳聯機電一體化

清梳聯合機亦稱“清鋼聯”，是集抓棉、混棉、開清棉、梳棉與電氣自動化于一體的機電一體化加工系統(tǒng)。清梳聯技術是紡紗新技術的一個里程碑，也是紡紗過程實現連續(xù)化、自動化、優(yōu)質高產和低消耗的重要途徑。清梳聯生產線是由開清棉機組、連續(xù)喂棉箱和梳棉機聯合組成，是一個不可分割的統(tǒng)一整體，可根據纖維原料不同有不同的配置，通過機電一體化控制使整個系統(tǒng)連續(xù)、平穩(wěn)運行。第一節(jié)清梳聯機械

清梳聯機電一體化第一節(jié)清梳聯機械一、開清棉機組1.往復抓棉機。往復抓棉機是清梳聯的第一道工序，是對棉包中緊密棉塊分離。抓棉是在肋條對棉包按壓的條件下，由抓棉打手刀片（或鋸齒）對棉塊進行撕扯與鉤抓，使棉塊產生分離而獲得細小棉束，抓取的細小棉束再由風機通過輸棉管道送至下道工序。2.開棉機。開棉機是聯合機組中的主要打擊開松設備，對經過初步開松、混和、除雜的纖維原料做進一步的開松、除雜，提高纖維的開松度。3.除微塵機。是開清棉流程上的最后一個除塵點。經充分開松的纖維，由輸棉風機輸入本機內，纖維經過大面積帶有濾網的網眼板而輸出本機，纖維中的細小雜質、微塵和短絨在經過濾網時在排塵風機的作用下透過濾網面被排塵風機吸走。清梳聯機電一體化一、開清棉機組4.多倉混棉機。現有的清梳聯多采用6～8倉混棉機來完成原料的均勻混合。利用輸棉風機將原料逐倉喂入，經開松打手打松，由混棉道混合，靠氣流輸送到下一單元?；烀迿C采用的是壓力等檢測方式逐倉連續(xù)核驗倉內壓力，使之達到設定要求。5.清棉機。對經過初步開松和混和的原棉進行精細開松，并除去其中的雜質。6.異纖檢出機。異纖是指混合于原料中的異質、異色纖維，如丙綸絲、頭發(fā)絲、有色纖維或污染纖維等。異纖檢出機一般是使纖維流通過一有機玻璃通道，在特殊光源的照射下，使用高速線陣CCD對纖維流進行掃描，計算機對掃描圖像進行處理，判斷異纖的位置并控制氣閥噴氣，通過噴射氣流使異纖分離出來。清梳聯機電一體化第一節(jié)清梳聯機械二、連續(xù)喂棉箱現代清梳聯多采用連續(xù)喂棉,連續(xù)喂棉箱安裝在梳棉機上。將筵棉均勻地輸送給梳棉機，保持箱內棉量動態(tài)平衡，筵棉均勻一致。三、梳棉機梳棉機是整個紡紗系統(tǒng)的“心臟”，將開清棉工序開松過的散纖維進行梳理、除雜、混和并排除大部分短絨和雜質，集束成較均勻的棉條，有規(guī)律地圈放在條筒內，供后道工序并條使用。清梳聯機電一體化第一節(jié)清梳聯機械青島宏大環(huán)錠紡純棉1萬錠清梳聯工藝流程

清梳聯機電一體化第一節(jié)清梳聯機械FA009自動往復抓棉機

AMP2000火星金屬重物探除器FT213A三通搖板閥

FT215B微塵分流器FA125重物分離器FT240F輸棉風機FA105A1單軸流開棉機FT222F輸棉風機

FA029多倉混棉機FA179喂棉箱

FA116主除雜機

FA156除微塵機FT201B輸棉風機

FT240F輸棉風機119AII火星探除器

FT301B連續(xù)喂棉控制器

6臺(FA203A/B梳棉機、JWF1171喂棉箱、FT024A自調勻整器）

第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制

一、清梳聯控制系統(tǒng)的要求清梳聯是典型的多機臺聯動機組，是機電一體化程度較高的復雜的成套設備。由于各機臺分布距離較遠，不便于集中控制,各機組間一般采取通信方式來保證邏輯關系的正確。清梳聯機組的控制應滿足各機臺協調聯動，前后工序機臺間棉流連續(xù)和均勻的要求。清梳聯機電一體化二、清梳聯分布式控制系統(tǒng)（DCS）其特點是以分散的控制適應分散的控制對象，以集中的監(jiān)視和操作達到掌握全局的目的。清梳聯集中控制上位機組態(tài)界面

清梳聯機電一體化第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制二、清梳聯集散式控制系統(tǒng)

工廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）實現了工廠管理信息系統(tǒng)與各種分散控制系統(tǒng)之間的數據交換。廠級實時監(jiān)控信息系統(tǒng)以分散控制系統(tǒng)為基礎，實現整個工廠范圍內信息共享。工廠信息化網絡連接拓撲圖

清梳聯機電一體化第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制清梳聯機電一體化清梳聯系統(tǒng)各組成單元均包含各自的下位控制計算機,通過網絡接受上位計算機的協調統(tǒng)一的指揮，負責本機運轉控制并將工作狀態(tài)信息傳送到上位計算機。二、清梳聯集散式控制系統(tǒng)連續(xù)喂棉控制系統(tǒng)原理

第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制清梳聯機電一體化三、清梳聯各單機的控制系統(tǒng)1.自動抓棉機自動抓棉機是清梳聯機組的第一臺設備，其主要作用是按一定配棉比例從棉包中抓取原料，在氣流作用下喂給前方機械單元，同時它還具有一定的開松和混和作用。抓棉機的機型按其運動特點可分為環(huán)行式和往復式兩類。

往復式自動抓棉機可采用單、雙側抓棉，一套清梳聯可同時生產兩種質量要求不同的品種?，F代抓棉機采用變頻調速連續(xù)喂棉控制技術，抓棉速度隨多倉混棉機的棉倉壓力改變，使棉倉儲棉量及棉層密度保持恒定。FA006型往復式抓棉機第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制清梳聯機電一體化FA1113型多倉混棉機由PLC控制，與前后機臺聯動，當棉倉壓力升高時，通過上位計算機通知抓棉機減小抓棉輸出量，當管道中的壓力升高時，通過上位計算機通知減小混棉輸出量?；烀掭敵隽繙p小是通過變頻器調節(jié)水平簾、斜簾和均棉羅拉、剝棉羅拉速度實現。2.多倉混棉機FA1113型多倉混開棉機結構示意圖第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯各單機的控制系統(tǒng)1—喂入風機2—輸入管道3—棉倉4—水平簾5—角釘簾6—混棉倉7—剝棉羅拉8—喂棉羅拉9—開松輥10—輸出管道11—輸出風機12—回花投放口清梳聯機電一體化3.異纖分揀機

CCD檢測是依靠高速CCD攝像和高速圖像處理技術，檢測出棉流中的異型纖維。其主要組成部分有高速線陣CCD攝像機、光學系統(tǒng)、計算機圖像信號采集和處理系統(tǒng)、棉花輸送裝置和高速電磁閥等。CCD異纖分揀系統(tǒng)檢測原理方框圖

第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯各單機的控制系統(tǒng)清梳聯機電一體化3.異纖分揀機

CCD對棉流進行4次水平掃描檢測，如果發(fā)現有色或白色異纖，則高速氣閥開啟，將異纖吹入廢棉箱。1—廢棉出口2—廢棉箱

3—光源4—反光鏡5—CCD傳感器6—棉流入口7—噴嘴排8—棉流出口北京經緯紡機新技術有限公司JWF0011A型異纖分檢機結構示意圖

第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯各單機的控制系統(tǒng)3.異纖分揀機

德國特呂茨勒公司的SP-F異纖檢測及分離裝置

在流動的棉簇中，為使異纖和雜質便于檢測出來，應用布滿細小針齒的開松輥形成棉網，用彩色攝影機掃描棉網，當探測到異性纖維或雜質時，噴嘴會將其吹入廢棉收集裝置。

攝影機是在開松輥的表面探測棉網內的異纖和微小雜質，而不是直接在管道當中或棉簇落下當中探測，增加了探測的機會。清梳聯機電一體化1-擺動活門2-原料分離器3-網孔板4-廢氣5-攝影機6-燈7-喂入羅拉8-噴嘴9-開松輥10-廢棉吸落裝置

11-風機第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯各單機的控制系統(tǒng)清梳聯機電一體化3.異纖分揀機

SP-F異纖檢測及分離裝置

在機器1.6m寬度范圍內，均勻分布了32個噴嘴，當發(fā)現異纖和微小雜質時，只啟動1～2個噴嘴，這種有選擇性的清除及通過調節(jié)檢測的敏感度，可使棉纖的損失降至最低。SP-F異纖檢測及分離裝置第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯各單機的控制系統(tǒng)清梳聯機電一體化異性纖維檢測裝置比較

廠商名稱型號檢測頭噴射裝置安裝位置德國特呂茨勒公司SP-F2個攝像頭32個壓縮空氣噴嘴清花線末端梳棉機前比利時巴可公司CS4個CCD掃描攝像機20支氣槍開棉機后多倉混棉機前瑞士立達公司2個高速CCD彩色線性照相機氣動噴射清花線末端梳棉機前普瑞美（中國）電子有限公司PREMIER160～236個排管式紅外光電管檢測掃描32～48個高速氣動噴嘴清花線末端梳棉機前北京經緯紡機新技術有限公司JWF00112個高速掃描彩色線陣CCD16只64個與之對應清花線末端梳棉機前大連貴友科技有限公司CS-32個高分辨率CCD彩色攝像機32個噴嘴裝在除微塵后，進梳棉機前負壓輸送管道內；用于清花，裝在豪豬開棉機后陜西長嶺紡織機電科技有限公司CLCS2個高速CCD攝像機高速噴嘴清花線末端梳棉機前臺灣明正機械工業(yè)有限公司DG-GUARD2個彩色數碼攝像機20個噴嘴清花線末端梳棉機前第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制清梳聯機電一體化4.梳棉機梳棉機與生條質量有極其重要的關系。梳棉機的任務是將開清棉工序開松過的散纖維進行梳理、除雜、混和并排除大部分短絨和雜質，集束成較均勻的棉條，有規(guī)律地圈放在條筒內，供后道工序并條使用。第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯各單機的控制系統(tǒng)清梳聯機電一體化4.梳棉機超短片段不勻短片段不勻Uster資料對棉條不勻片段長度界定

超短片段0.25m以下；短片段0.25m～2.5m；中片段2.5m～25m；長片段25m～250m；超長片段250m以上。棉條不勻中、長和超長片段不勻｛第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯各單機的控制系統(tǒng)成因：纖維混和不勻，纖維細度差異以及加工機械缺陷。成因：牽伸系統(tǒng)及條子接頭不良。成因：開松不足，自動抓棉機喂棉不良，混和不充分，管道或棉花通道掛花局部阻塞，篩網部件不通氣，密封部件不良及電氣失靈等。清梳聯機電一體化4.梳棉機第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯各單機的控制系統(tǒng)

長片段勻整裝置主要用于梳棉機，中長片段勻整裝置用于梳棉機及并條機，短片段勻整裝置用于并條機。中長片段勻整裝置一般采用閉環(huán)回路，短片段勻整裝置采用開環(huán)回路。如果并條機采用的是長片段勻整裝置，那么一般在其后還應再加一道并條工序。自調勻整器有兩個發(fā)展方向，一是并條機自調勻整器，二是梳棉機自調勻整器。從控制原理及機械響應角度看，隨著高速并條機的發(fā)展，前羅拉的表面速度可達400m/min以上，在這樣高速下的頻繁變速，機件振動必然很大，傳動件磨損加重，使用壽命降低，因此并條機自調勻整器很難達到設定的目標；而梳棉機的產量在40kg/h左右，其給棉羅拉表面速度僅在0.6～0.7m/min。鑒于這個原因，梳棉機自調勻整器的控制效果要優(yōu)于并條機自調勻整器。清梳聯機電一體化4.梳棉機自調勻整控制形式開環(huán)系統(tǒng)：開環(huán)控制系統(tǒng)是沒有輸出反饋的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中的控制回路是非封閉的，故稱為開環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)：閉環(huán)控制系統(tǒng)是將輸出信號反饋到輸入端的控制系統(tǒng)。混合環(huán)系統(tǒng)：同時采用開環(huán)和閉環(huán)的控制系統(tǒng)。｛第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯各單機的控制系統(tǒng)清梳聯機電一體化4.梳棉機（2）開環(huán)式自調勻整裝置分析開環(huán)式自調勻整裝置檢測梳棉機給棉羅拉處棉層厚度，根據棉層厚度調整給棉羅拉給棉速度。其控制原理為梳棉機在單位時間的纖維輸入和輸出量相等，即：上述公式變型得：式中：Vin

—

給棉羅拉給棉線速度（m/s）Vout

—

梳棉機出條線速度（m/s）gin

—

喂入棉層線密度（g/m）gout

—

輸出棉條線密度（g/m）

C

—

常數

第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯各單機的控制系統(tǒng)以棉層厚度xin(t)取代公式中的

gin(t)，得：開環(huán)控制是雙曲線控制。清梳聯機電一體化4.梳棉機（2）開環(huán)式自調勻整裝置分析開環(huán)控制系統(tǒng)優(yōu)點：對喂入棉層的波動進行無滯后的有效控。開環(huán)控制系統(tǒng)缺點：在實際控制中，常常由于其棉條的重量偏差 較大，影響控制質量。

開環(huán)系統(tǒng)不核實調節(jié)結果，因此，在使用前必須精確地校正，且在正常工作時也要保證校準的參數不能變化，因此造成開環(huán)系統(tǒng)運行穩(wěn)定性差。目前單純的開環(huán)式自調勻整裝置已很少應用。第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯各單機的控制系統(tǒng)清梳聯機電一體化4.梳棉機（3）閉環(huán)式自調勻整裝置分析可采用經典PID控制算法

第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯各單機的控制系統(tǒng)由于勻整死區(qū)的存在，單純的閉環(huán)控制系統(tǒng)對長片段不勻控制效果較好，而小于死區(qū)長度的短片段控制效果較差甚至起破壞作用。從勻整控制點到檢測點之間的距離稱為勻整死區(qū)，所需時間稱為勻整死時。

閉環(huán)控制優(yōu)點：通過反饋回路控制，系統(tǒng)的靜態(tài)偏差控制較好。閉環(huán)控制的缺點：檢測點與控制點較遠，控制滯后。清梳聯機電一體化4.梳棉機（4）混合環(huán)自調勻整裝置分析

兩檢兩控增加了機前短閉環(huán)控制點，進一步降低了勻整死區(qū)并提高了響應速度，實現了棉條短、中、長片段自調勻整，有利于提高條干質量。

“兩檢兩控”混合環(huán)自調勻整裝置

第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯各單機的控制系統(tǒng)1-棉層厚度傳感器2-喂棉羅拉3-刺輥4-錫林5-道夫6-棉條粗細傳感器7-道夫電機8-道夫速度變頻器9-給棉速度變頻器10-喂棉電機清梳聯機電一體化4.梳棉機（5）梳棉機自調勻整裝置中的喂棉檢測技術①整體式給棉板

在給棉羅拉或整體式給棉板兩端裝有位移傳感器，測得的棉層厚度被控制裝置轉化成電信息，以控制給棉羅拉的給棉速度。

②分段式給棉板

在給棉羅拉的上方設有10塊彼此相鄰的給棉板，給棉板通過給棉板鉸支軸鉸支于架體上。在加壓臂的外端部位安有檢測傳感器。傳感器安裝于加壓臂的外端部位，利于提高檢測精度和準確性。第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯各單機的控制系統(tǒng)自調勻整裝置檢測機構的結構形式：清梳聯機電一體化4.梳棉機（6）輸出棉條的檢測

梳棉機閉環(huán)自調勻整對輸出棉條的在線檢測，常用的檢測方法有凹凸羅拉和喇叭嘴檢測裝置。優(yōu)點：線性度好，結構比較簡單，安裝維護方便；受溫濕度及纖維細度的變化影響小。缺點：需根據棉條定量更換不同規(guī)格的凹凸羅拉。凹凸檢測羅拉的固有頻率較低，動態(tài)特性差，所以不適合作為高速并條機（出條速度超過330m/min）自調勻整裝置的檢測元件。1—位移測量2—凸羅拉

3—凹羅拉4—喇叭口①凹凸羅拉檢測裝置凹凸羅拉在線檢測裝置第二節(jié)清梳聯控制系統(tǒng)與單機控制三、清梳聯各單機的控制系統(tǒng)清梳聯機電一體化4.梳棉機

凹凸測量羅拉加工比較困難，且易產生纏條現象。瑞士Rieter公司將凹凸羅拉下羅拉的一片擋邊移到上羅拉上去，稱為階梯羅