一种全自动绞纱丝光机 【技术领域】
本发明涉及一种全自动绞纱丝光机，具体为ZS32-4型全自动绞纱丝光机。它是生产高档丝光棉麻纱线的关键设备，属于纺织机械器材技术领域。
背景技术
根据中国纺织工业总会关于“促进重点项目上水平，为经济持续、快速、健康发展添后劲”的精神，国内印染行业不断开发新品种、新产品，正逐渐向开发高档全棉丝光棉针织布加工产品发展。目前丝光棉已被国内外面料客商普遍看好。采用先进的丝光设备对普通纱线进行丝光处理，辅助以烧毛工艺使纱线在前工序呈现真丝状，加上采用常温常压喷射染色新工艺，促使其染色过程中活性染料附着于产品本身而达到染渗透度深而不褪色，使丝光产品鲜艳亮丽呈真丝状。由于丝光线在丝光生产过程中其技术含量比较高，附加值远远超过普通纱线，因而被认为是一代新型高档产品。
全自动绞纱丝光机是生产丝光棉麻纱线的关键设备，市场对该设备有较大需求。绞纱丝光机在国内已有生产和研究报导，如中国专利CN2258881Y和山东海阳纺织机械厂生产的绞纱丝光机，还有日本的NS-85型自动绞纱丝光机。而本发明的“ZS32-4型全自动绞纱丝光机”与相关文献相比，其不同之处在于：采用PLC可编程序控制器进行自动控制。
【发明内容】
本发明的目的是提出一种全自动绞纱丝光机-ZS32-4型全自动绞纱丝光机，采用PLC控制技术，适用于棉、麻、棉麻混合等含纤维素纤维的绞纱线的丝光，并可以使用热碱丝光工艺，可与国内外的机械设备，如烧毛机、摇纱机、烘干机、络筒机等前后道加工设备配套的纺机设备。
一种全自动绞纱丝光机，主要由绞纱辊筒，绞纱张力机构，碱液丝光、冷热水淋洗机构构成，采用PLC可编程序控制器进行自动控制，由PLC自动控制丝光过程中的绞纱张力，由PLC自动控制丝光工艺的碱液浓度，由PLC自动控制工艺选择，由PLC自动控制完成操作，机构的工艺操作均由液压总成操纵。
主要机械结构由机架(6)、上辊筒(17)、下辊筒(15)、平台(9)、升降台(19)、工作箱(14)、液压总成(23)、控制箱(1)、碱泵(28)、水泵(27)、碟阀(13)、换向阀(11)、喷淋管(16)、主电机(10)组成。
机架主要用于安装固定机件和定向承载移动机件。平台安装在机架上，平台上平面利用轴承固定两只下辊筒，下平面固定主油缸(8)。升降台利用轴承座固定两只上辊筒，并与主油缸导柱(18)相连，当主油缸动作时，升降台随之上下运动。
液压总成主要由电机(23)、高、低压液压泵(22)和主油缸、两只顶箱油缸(12)、碟阀油缸(20)、换向阀油缸(21)和控制五只油缸的电磁阀组成。左右两只工作箱可以前后移动，工作箱前面敞开，由外拉门(2)左右拉动来完成工作箱的闭合或开启。工作箱后面连接顶箱油缸，当外拉门闭合时顶箱油缸动作推动工作箱压紧外拉门，形成闭合。当一个工艺操作周期完成后，顶箱油缸复位，拉动工作箱后退，外拉门就可开启。工作箱底部装有碟阀(13)和排液管(31)，排液管上装有换向阀，碟阀和换向阀分别由碟阀油缸和换向阀油缸操纵。
主电机启动时，由链条带动下辊筒旋转，由挂在上下辊筒上的绞纱带动上辊筒旋转。上辊筒上升或下降时，带动安装于其上的齿条、齿轮、位置控制传感器(25)旋转，可控制绞纱张力。
由碱液进口(30)、碱液管(29)、碱泵、碱液收集箱(3)、碱液出口(7)、冷热水进口(24)、水管(26)、水泵、排水收集箱(4)、排水口(5)和喷淋管进行碱丝光和水淋洗工艺，盛碱液的回碱槽和热水槽作为辅助设备在机外另行安装。
控制箱(1)内安装PLC可编程序控制器，数据寄存器，电器电路和输入输出接点，控制箱面板上装有铵钮，采用PLC可编程序控制器进行自动控制。通过液压总成操纵升降台的上、下行程，从而使辊筒上的绞纱产生张力，自动控制丝光过程中地绞纱张力。并由PLC自动控制丝光工艺的碱液浓度，由PLC自动控制工艺选择，由PLC自动控制完成操作。
主要操作过程：
a.在相对应的上、下辊筒工作面上挂上绞纱，关闭工作箱外拉门。通过拉门上接近开关(拉门已关闭)发出的信号，PLC启动程序。
b.顶箱油缸动作，推动工作箱向前运动，将工作箱紧压在拉门上。
c.主油缸动作，由主油缸导柱推动升降台向上运动；同时，启动主电机带动辊筒转动；启动碱泵抽取烧碱，通过喷淋管均匀喷射到辊筒上的纱上。此时，工作箱下碟阀关闭，烧碱储存在工作箱中。换向阀位于排碱管道位置。
d.升降台经过上升、保持、下降一系列周期动作。关闭碱泵，打开碟阀，排掉工作箱中的烧碱，同时，升降台再上升新高度，通过辊筒的转动和辊筒上绞纱产生的张力，挤掉纱线上的烧碱。升降台下降到初始高度。
e.启动水泵，抽取热水，通过喷淋管均匀喷射到辊筒上的纱上，同时，换向阀打到排水管道位置，工作箱内热水由排水管道排放。
f.抽取冷水，通过喷淋管均匀喷射到辊筒上的纱上。工作箱内的冷水由排水管道排放。
g.关闭水泵，升降台再上升新高度，挤掉纱线上的水。
h.升降台下降到初始位置，控制箱发出提示音，提醒操作工取纱。一个循环完成。
关于绞纱张力的控制方法
由PLC自动控制绞纱张力，通过液压总成操纵升降台的上、下行程，从而使辊筒上的绞纱产生张力。选用NPN型位置控制传感器。当上辊筒上升或下降时，由齿条带动齿轮旋转，从而带动位置控制传感器旋转，位置控制传感器将当前的绝对角度信号发送给PLC可编程序控制器，PLC将当前的绝对角度信号转换成绞纱的周长信号，用以识别当前的绞纱伸长率，并将此周长数值保存在数据寄存器D117中。
关于碱液浓度的控制方法
碱液浓度是绞纱丝光的重要工艺参数，不稳定的碱液浓度难以生产出高质量的丝光纱线，而在生产过程中，由于采用碱液回收技术，绞纱和碱反应带走部分NaOH，同时，热水、冷水洗涤过程中有少量水带入，从而使回碱箱内碱液的浓度降低，因此必须要求有浓度自动控制装置，由PLC自动控制碱液浓度。盛碱液的回碱槽(以及热水槽)作为辅助设备在机外另行安装，该部分主要由浓度波美度计、波美度计架、光电传感器、不锈钢碱泵等组成。根据绞纱丝光时NaOH浓度的范围在150-300g/l，故选用20-35°Be的波美度计，精度值为每波美度10mm，光电传感器选用OMRON薄型光电传感器。传感器灵敏度可以调节。
关于工艺操作程序的控制方法
由PLC自动控制完成工艺操作，使用厂家可以自行编写工艺操作程序，工艺操作的完成均由PLC可编程序控制器自动控制。
关于绞纱丝光机的自控技术
可编程序控制器选用FX2系列PLC。由于本设备丝光机的控制纯为开关量控制，所需的I/O点数较多，控制系统中有较多的步进控制，因此本系统选用FX2系列PLC，主机选用FX-80MR，可提供80点I/O点，用于输入的部分信号和输出，再加一块FX-8EX 8点I/O点输入扩展模块用于输入，以便提供足够的输入点。另外，本系统可以与计算机接通，便于调试。
PLC的自动控制主要包括以下几个方面：
(1)控制绞纱伸长率的上辊筒升降由主油缸控制，左、右工作箱和拉门的压紧分别由两只顶箱油缸控制，而油缸的动作由相应的电磁阀共同配合完成。
(2)绞纱伸长率信号由位置控制传感器读入，其余的动作由相应的开关控制。
(3)控制绞纱回转的下辊筒的旋转由主电机通过减速箱和链条传动。
(4)控制碱液、热水、冷水喷淋动作由相应碱泵、水泵带动，碱液，水在工作箱中的储存和排放由工作箱下的碟阀油泵控制；碱液，水排放位置由换向阀油缸控制，而油缸的动作由相应的电磁阀共同配合完成。
主电路设计，要求主电路提供220V的碱泵，水泵的控制电路，提供220V电源，供开关、传感器等使用。
输入信号：主要有位置控制传感器，手动、自动的开关，工艺输入信号，报警复位，热保护等输入。
输出信号：主要有控制油缸动作信号，各种电磁阀动作的输出触点，各种泵的动作信号，信号灯等输出。
PLC自控软件程序的设计
本程序由六个模块组成：读取位置控制传感器数据程序；读取工艺号数并传送数据程序；手动程序；自动程序；伸长率控制程序；机器异常时的紧急处理和安全保护程序。由顺序指令和跳转指令选择执行。
以下就部分重要程序进行简要说明：
(1)读取位置控制传感器数据程序
程序中首先读取位置控制传感器的开关信号，并根据格林码的转换规则将二进制码转换为十进制数，此数值即为位置控制传感器轴回转的角度，根据此数值计算出当前的绞纱周长，并将此值保存在数据寄存器D117中。
(2)工艺选择程序
由PLC自动控制工艺选择，工艺选择是通过拨码开关到相应的工艺号来完成的。程序首先将工艺号对应的拨码开关的BCD码换成二进制码后存入数据寄存器D119中，此数据作为选择工艺曲线数据的条件。不同的工艺曲线数据通过计算机直接输入相应的数据寄存器中。本机已输入多种加工工艺，可供选择适宜的加工工艺。
(3)手动程序
在手动方式下，各个动作都是用按扭等开关操作来实现的。手动的各动作顺序为：将手动、自动开关拨到手动位置，此时手动灯亮；然后将两侧的操作拉门关紧，此时拨上油泵开关，则油泵启动；然后拨上门锁紧开关，对门锁紧；除油泵以外的所有电机均停止时，拨上门打开开关，方可将门打开；在门关紧的条件下，使用相应的手动开关可以对各部分不同的动作进行控制。
(4)自动程序
在自动方式下，各个动作都是程序控制的。自动的各动作顺序为：将手动、自动转换开关拨到自动位置，此时自动灯亮；然后将两侧的操作拉门关紧，此时拨上油泵开关，则油泵启动；并根据程序中设计的工艺曲线依次执行各动作，执行完毕，自动停止。
(5)伸长率控制程序
伸长率的控制是丝光工艺的重要参数。本程序首先从工艺数据寄存器中读取数据存入数据寄存器D12中，然后将D12的数据与标准数据不断地进行比较，随时调整液压部分的动作，从而控制上辊筒的升降，达到控制绞纱伸长率的目的。
本机已输入多条加工工艺，可根据原料选择最适宜的加工条件和工艺。
主要技术参数
一个循环加工量：6.4--7.5公斤
一个循环加工时间：大约6分钟
辊筒张力：40吨
加工纱周长：1370-1525毫米
纱框最大周长：1520毫米
辊筒工作宽度：660毫米×4
冷水流量：2400公斤/小时
热水流量：1200公斤/小时
烧碱消耗：约32.5公斤/小时
配套总功率：11千瓦
外形尺寸：2080毫米×2275毫米×1930毫米
机器净重：5200公斤
加工能力为：500-760公斤/8小时
本发明的优点是：
丝光过程中能够精确控制绞纱的张力，而绞纱的张力是绞纱丝光的关键参数，是绞纱丝光机设计成功的关键。
丝光过程中能够控制稳定的碱液浓度，而稳定的碱液浓度是绞纱丝光的重要工艺参数，是生产高质量的丝光纱线的重要保证。
本机采用PLC自动控制技术，机电一体化产品设计思路，结合国际先进水平机型的某些优点，由机械、液压、电气、传感器等组合而成的系统结构，能保持本设备的先进水平。
【附图说明】
附图为一种全自动绞纱丝光机的正视，侧视，俯视示意图。
附图中1控制箱，2外拉门，3碱液收集箱，4排水收集箱，5排水口，6机架，7碱液出口，8主油缸，9平台，10主电机，11换向阀，12顶箱油缸，13碟阀，14工作箱，15下辊筒，16喷淋管，17上辊筒，18主油缸导柱，19升降台，20碟阀油缸，21换向阀油缸，22高低压液压泵，23液压总成之电机，24冷热水进口，25位置控制传感器，26水管，27水泵，28碱泵，29碱液管，30碱液进口，31排液管。