1 結(jié)構(gòu)原理

清棉機的任務(wù)是對經(jīng)過初步開松和混和的原棉進行精細(xì)開松，并除去其中的雜質(zhì)。FA109型三輥筒清棉機結(jié)構(gòu)如圖1所示。該機的清棉系統(tǒng)由3只直徑相同，依次為粗針、粗鋸齒和細(xì)鋸齒輥筒組成，并附有除塵刀和分梳板。其速度可根 據(jù) 原 料 的 等 級 進 行 調(diào) 整 ，控 制 速 度 按 1. 7∶1的比例遞增，根據(jù)給棉情況，由交流變頻器進行無級調(diào)速，以利于纖維的開松和轉(zhuǎn)移。該機主控單元為 SZ?4（即 DL205）型可編程控制器，配有1 塊 Z ?16D2 輸入模塊，2 塊 Z ?8TR1 輸出模塊，1塊 Z ?CTIE 高速計數(shù)模塊，1塊 Z ?4AD24 通道模擬量輸入模塊。生產(chǎn)過程各種信息和工藝參數(shù)可在觸摸屏上顯示與設(shè)定。

2 故障現(xiàn)象

某企業(yè)在消化吸收了國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制的清梳聯(lián)以其質(zhì)優(yōu)、價廉、高產(chǎn)得到用戶和專家的好評，某紡織廠長期使用該清梳聯(lián)，其中 FA109 型清棉機在使用過程中出現(xiàn)第二打手膠帶斷后打手停止旋轉(zhuǎn)，觸摸屏還是顯示正常速度且給棉正常，導(dǎo)致設(shè)備噎車，使打手梳針損壞。

3 原因分析

檢查電氣部分沒有發(fā)現(xiàn)問題，懷疑 PLC 內(nèi)部損壞，可在另外 1 臺 FA109 型清棉機上試驗，去掉第二打手接近開關(guān)后速度仍然不變。判定并非是普通的電氣故障，而是設(shè)備程序有問題。與打手測速相關(guān)的電路如圖 2 所示。

在圖 2 中可以看到，設(shè)備有 3 個打手測速接近開關(guān) B1、B2、B3，PLC 的測速計數(shù)模塊 Z?CTIE為 2 通道計數(shù)模塊，由于該 SZ ?4 型 PLC 只能使用 1 塊計數(shù)模塊，因此轉(zhuǎn)速最高的第三輥筒測速接近開關(guān)所測脈沖數(shù)送入計數(shù)模塊的第一通道，第一和第二輥筒測速接近開關(guān)所測脈沖數(shù)送入計數(shù)模塊的第二通道。Z ?CTIE 只有 1 個通道AB 相或 2 通道單相輸入高速計數(shù)器，無法滿足設(shè)備要求，用一個繼電器 K10 切換使第一打手和第二打手共用一個高速計數(shù)器。觀察設(shè)備運行情況，K10 繼電器在啟動和運行過程中一直吸合，不知道 B2 接近開關(guān)到底起什么作用。

電話咨詢該企業(yè)技術(shù)人員，技術(shù)人員答復(fù)：最初由于 Z?CTIF 計數(shù)器模塊只有 2 路高速計數(shù)，而選用四路高速計數(shù)模塊 Z ?02Z 價位太高，就設(shè)計用 K10 繼電器每隔 5 s 切換一次 B1、B2 輸入。設(shè)計開始沒有發(fā)現(xiàn)有問題，后來用戶反應(yīng)與 K10連接的 PLC 輸出模塊繼電器觸點頻繁損壞（10 s吸合/斷開一次，1 年工作 6 000 h 就動作 216 萬次）。在 2003 年就在程序上改為 K10 常閉，不再對第二打手測速，程序上顯示的第二打手速度是第一打手速度×1. 7 得到的數(shù)據(jù)，所以第二打手即使不轉(zhuǎn)速度也會顯示。2005 年改為西門子 S7?226PLC，不再存在類似問題。

4 改進方法

基于廠家介紹的情況，如要克服以上故障，似乎只有更換 PLC 重新編寫程序，但這樣一來成本較高。那么能不能利用現(xiàn)有 PLC 加以改進呢？仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，打手一的速度比較低，在600 r/min 左右，用筆記本電腦查看 FA109 型清棉機的掃描時間在12 ms/次，接近開關(guān)脈沖60個/s，周期在16 ms，如果用普通計數(shù)器對第一打手計數(shù)基本可行。后通過修改 PLC 程序，去掉一些沒有用的級式程序后掃描時間縮短到 7 ms/次~10 ms/次，后試驗用普通計數(shù)器對打手一測速，顯示測試速偏低（打手實際速度 630 r/min 顯示 500 r/min 左右）。PLC 掃描時間無法繼續(xù)降低，如果降低每秒打手脈沖數(shù)量（以前 6 脈沖/周），需要重新制作與接近開關(guān)對應(yīng)的信號盤。后查閱 Z?CITF 說明書發(fā)現(xiàn)以下內(nèi)容。

從上面內(nèi)容可以看到，Z ?CTIF 模塊在 SZ ?4CPU 模塊下可以實現(xiàn) 1 路 A/B 5 KHz 或 2 路加法5 KHz 計數(shù)；也可設(shè)置后當(dāng)作 4 路外部中斷輸入（1 KHz）。由于 FA109 型清棉機最高打手速度也不會超過 4 000 r/min，折合接近開關(guān)脈沖 400 脈沖/s，完全可以利用 Z ?CTIF 中斷代替高速計數(shù)器來實現(xiàn)同時對 3 路打手測速功能。改中斷后 Z?CTIF 模 塊 接 線 如 圖 3 所 示 ，K10 繼 電 器 拆 除不用。

程序修改部分如下：修改 Z?CTIF 模塊為 4 路中斷輸入。

原程序：

LDS K10 OUTW R7633∥ 設(shè) 置 R7633=K10，設(shè)置模塊為加法計數(shù)。

LDC K10001 OUTD R7634∥ 設(shè) 置 I0/I1輸入為 0001—加法計數(shù)，絕對值設(shè)定值方式。

LDC K70007 OUTD R7636∥ 設(shè) 置 I2/I3 輸入為 0007—外部復(fù)位輸入（計數(shù)用，無中斷）。

修改為：

LDS K40 OUTW R7633∥ 設(shè) 置 R7633=K40，設(shè)置模塊為中斷。

LDC K40004 OUTD R7634∥ 設(shè) 置 I0/I1 輸入為 0004—中斷輸入。

LDC K40004 OUTD R7636∥ 設(shè) 置 I2/I3 輸入為 0004—中斷輸入。

修改后設(shè)置中斷程序梯形圖如圖 4 所示。

這樣該模塊的 C0?C3 就變成外部中斷輸入，下一步設(shè)計中斷子程序。在中斷子程序中，在 I0（I1/I2）上升沿對 R3000（R3100/R3200）寄存器加一，隨后可以每隔 5 s 取出后乘以 2 就是打手 1 的轉(zhuǎn)速。修改后中斷子程序梯形圖如圖 5 所示。

5 結(jié)語

經(jīng)過對 Z ?CTIF 模塊計數(shù)方式的重新設(shè)計，在不增加成本的基礎(chǔ)上，取消了 K10 繼電器，對接線相應(yīng)做了調(diào)整，僅改寫了控制程序就圓滿解決了設(shè)備設(shè)計上的先天缺陷。經(jīng)使用表明，設(shè)備能長期穩(wěn)定運行，并且杜絕了以前經(jīng)常發(fā)生的故障，設(shè)備改進獲得了成功。