本发明涉及纺织机械控制系统领域，具体是一种基于PLC的剑杆织机控制系统。
背景技术：
我国无梭织机的开发和生产经历了近二十年的发展历程，进入了全新的发展时期，各织机制造企业通过技术引进、消化吸收与自主开发相结合的办法，开发和生产了剑杆、喷气、喷水和片梭织机，并且形成了一定批量的生产能力。剑杆织机是目前应用最为广泛的无梭织机，它除了具有无梭织机高速、高自动化程度、高效能生产的特点外，其积极引纬方式具有很强的品种适应性，能适应各类纱线的引纬，加之剑杆织机在多色纬线织造方面也有着明显的优势，可以生产多达20色纬纱的色织产品，随着无梭织机取代有梭织机，剑杆织机将成为机织物的主要生产机种。
现在剑杆织机控制系统采用的主流控制器是PLC和单片机。对于大型的配套项目，采用单片机系统具有成本低、生产制造容易、效益高的优点，但同时存在稳定性、可靠性和抗干扰能力较差，电子元件的质量无法保证，生产厂家和使用厂家维护费用较高，而且要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定、可靠地运行的缺点。PLC性能稳定可靠，抗干扰能力强，适用于工业现场。对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC方案是明智的，成功率高，可靠性好，但成本较高。PLC编程简单，逻辑性强，使得功能易于实现，而且它的许多功能是依靠软件技术来实现的，这样可减少外围硬件的使用，从而减少了故障发生的几率，通常PLC都具有5-10万小时的运行寿命。
由于剑杆织机车间多机之间干扰大、电源波动大、连续24小时不间断工作、高温高湿、多毛羽多粉尘，现有的剑杆织机的电气控制系统并不能提供满意的抗干扰能力和稳定性，故障率相对较高，维修也不方便。
专利号201010160377.9公开了一种剑杆织机的控制系统，虽然实现了一定程度的自动化生产，但是其不足之处是电子卷取系统和电子送经系统之间没有张力控制器，不能保证经丝处于恒定张力的状态。没有对风机、主轴、慢电机的温度进行检测报警，没有对送经伺服电机、卷取伺服电机报警、刹车板报警，容易出现故障。
专利号201210513549.5公开了一种高性能剑杆织机的控制系统。在一定程度上实现了自动化生产，但是其不足之处是系统太过简单，没有各模块与主CPU板没有信息反馈，只是单纯的主CPU板发出信息去控制各个模块，生产精度不高，质量较差。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种基于PLC的剑杆织机的控制系统。该控制系统具有可靠性高，简单易维护，故障率低，产品误差小精度高的特点。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种基于PLC的剑杆织机控制系统，其特征在于该控制系统包括输入监测部分、PLC可编程控制器、输出控制部分和工业触摸屏；所述PLC可编程控制器包括模拟量输入单元、模拟量输出单元、开关量输入单元、开关量输出单元和RS232通讯接口；所述PLC可编程控制器通过RS232通讯接口与工业触摸屏连接；所述输入检测部分通过模拟量输入通道和开关量输入通道与PLC可编程控制器连接；所述输出控制部分通过模拟量输出通道和开关量输出通道与PLC可编程控制器连接；
所述输入监测部分包括热继电器、编码器、张力传感器、断经传感器、断纬传感器、第一离合传感器、第二离合传感器和第三离合传感器；所述输出控制部分包括变频器、第一步进电机驱动器、第二步进电机驱动器、多臂驱动器、刹车驱动器、第一离合驱动器、第二离合驱动器、第三离合驱动器、送经伺服器、卷取伺服器、第一交流接触器、第二交流接触器和第三交流接触器；
所述热继电器、编码器、张力传感器、断经传感器、断纬传感器、第一离合传感器、第二离合传感器、第三离合传感器、变频器、第一步进电机驱动器、第二步进电机驱动器、多臂驱动器、刹车驱动器、第一离合驱动器、第二离合驱动器、第三离合驱动器、送经伺服器、卷取伺服器、第一交流接触器、第二交流接触器、第三交流接触器、剑杆织机的指示灯、剑杆织机的寻纬按钮和剑杆织机的自动运行按钮分别与PLC可编程控制器连接。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
(1)采用张力传感器，通过设置张力参数，使得经线所受的张力保持恒定。送经伺服电机和卷取伺服电机通过张力传感器反馈回来张力值，对送经伺服电机和卷取伺服电机速度进行实时调整，使产品更加匀称平滑。
(2)采用多传感器对剑杆织机进行监控，进行信息采集，应用数据融合技术，把采集的信息进行保存并进行故障诊断分析，实时得进行自诊断并对故障部位报警提示。
(3)通过编码器的转动角度去控制开口大小、电子多臂切换、选纬器、引纬和绞边。
(4)本控制系统具有优良的故障诊断功能，通过对每个传感器传递到PLC可编程控制器的数据信息，经过专家系统的诊断，准确判断出故障位置，并报警提示。
附图说明
图1是本发明基于PLC的剑杆织机控制系统结构示意图；(图中：1、输入监测部分；2、PLC可编程控制器；3、输出控制部分；4、工业触摸屏；10、热继电器；11、编码器；12、张力传感器；13、断经传感器；14、断纬传感器；15、第一离合传感器；16、第二离合传感器；17、第三离合传感器；30、变频器；31、第一步进电机驱动器；32、第二步进电机驱动器；33、多臂驱动器；34、刹车驱动器；35、第一离合驱动器；36、第二离合驱动器；37、第三离合驱动器；38、送经伺服器；39、卷取伺服器；310、第一交流接触器；311、第二交流接触器；312、第三交流接触器；50、主电机；51、选纬器；52、绞边器；53、电子多臂；54、电磁刹车；55、第一离合器；56、第二离合器；57、第三离合器；58、送经伺服电机；59、卷取伺服电机；510、慢电机；511、风机；512、储纬器；513、指示灯；514、寻纬按钮；515、自动运行按钮；501、主轴)
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种基于PLC的剑杆织机控制系统(参见图1，简称控制系统)，包括输入监测部分1、PLC可编程控制器2、输出控制部分3和工业触摸屏4；所述PLC可编程控制器2包括模拟量输入单元、模拟量输出单元、开关量输入单元、开关量输出单元和RS232通讯接口；所述PLC可编程控制器2与工业触摸屏4通过RS232通讯接口进行通讯连接；所述输入检测部分1与PLC可编程控制器2通过模拟量输入通道和开关量输入通道进行连接；所述输出控制部分3与PLC可编程控制器2通过模拟量输出通道和开关量输出通道进行连接；所述输入监测部分1包括热继电器10、编码器11、张力传感器12、断经传感器13、断纬传感器14、第一离合传感器15、第二离合传感器16和第三离合传感器17；所述输出控制部分3包括变频器30、第一步进电机驱动器31、第二步进电机驱动器32、多臂驱动器33、刹车驱动器34、第一离合驱动器35、第二离合驱动器36、第三离合驱动器37、送经伺服器38、卷取伺服器39、第一交流接触器310、第二交流接触器311和第三交流接触器312；
所述控制系统控制的剑杆织机包括主轴501、主电机50、选纬器51、绞边器52、电子多臂53、电磁刹车54、第一离合器55、第二离合器56、第三离合器57、送经伺服电机58、卷取伺服电机59、慢电机510、风机511、储纬器512、指示灯513、寻纬按钮514和自动运行按钮515；所述主电机50选用三相异步电机FY132S5-2；
所述热继电器10、编码器11、张力传感器12、断经传感器13、断纬传感器14、第一离合传感器15、第二离合传感器16、第三离合传感器17分别与PLC可编程控制器2直接连接；所述变频器30、第一步进电机驱动器31、第二步进电机驱动器32、多臂驱动器33、刹车驱动器34、第一离合驱动器35、第二离合驱动器36、第三离合驱动器37、送经伺服器38、卷取伺服器39、第一交流接触器310、第二交流接触器311、第三交流接触器312、指示灯513、寻纬按钮514、自动运行按钮515分别与PLC可编程控制器2直接连接；
所述断纬传感器14选用瑞新航的断纬检测器；所述送经伺服器38和卷取伺服器39选用珠海运控伺服电机，型号为123BL(3)C150-20H(ST)；所述张力传感器12选用SQB型称重传感器；所述PLC可编程控制器2选用三菱PLC作为控制器，具体型号为FX3U-48MT/ES-A，抗干扰能力强，系统可靠性高、运行稳定；所述第一步进电机驱动器31和第二步进电机驱动器32选用Kinco驱动器，提高系统的稳定性；所述工业触摸屏4选用MCGS工业触摸屏；
所述热继电器10用于保护整个控制系统的电路；所述编码器11显示自身转动角度信息；所述张力传感器12用于检测剑杆织机上经纱的张力信息；所述断经传感器13用于检测剑杆织机是否出现断经；所述断纬传感器14用于检测剑杆织机是否出现断纬；所述第一离合传感器15检测第一离合器55的状态；所述第二离合传感器16检测第二离合器56的状态；所述第三离合传感器17检测第三离合器57的状态；所述第一离合传感器15与第一离合器55直接连接；所述第二离合传感器16与第二离合器56直接连接；所述第三离合传感器17与第三离合器57直接连接；
所述变频器30用于控制主电机50；所述第一步进电机驱动器31用于驱动选纬器51；所述第二步进电机驱动器32用于驱动绞边器52；所述多臂驱动器33用于驱动电子多臂53；所述刹车驱动器34用于驱动电磁刹车54；所述第一离合驱动器35用于驱动第一离合器55；所述第二离合驱动器36用于驱动第二离合器56；所述第三离合驱动器37用于驱动第三离合器57；所述送经伺服器38用于控制送经伺服电机58；所述卷取伺服器39用于控制卷取伺服电机59；所述第一交流接触器310用于驱动慢电机510；所述第二交流接触器311用于驱动风机511；所述第三交流接触器312用于驱动储纬器512；所述第一离合器55是控制剑杆织机主轴501的离合器；所述第二离合器56是控制剑杆织机慢电机510的离合器；所述第三离合器57是控制剑杆织机传送纬纱的离合器；主电机50与主轴501连接；所述指示灯513用于显示系统是否正常运行的作用；所述寻纬按钮514是当出现断纬现象时，用于寻纬；所述自动运行按钮515用于控制剑杆织机是否自动运行；
本发明基于PLC的剑杆织机的控制系统的工作原理和工作流程是：剑杆织机控制系统包括调试模式和自动运行模式。
在调试模式时，在工业触摸屏4上对剑杆织机进行手动微调，把编码器11检测转动角度信息、张力传感器12检测经纱的张力信息、断经传感器13检测剑杆织机是否出现断经情况信息、断纬传感器14检测剑杆织机是否出现断纬情况信息、第一离合传感器15检测第一离合器55的状态信息、第二离合传感器16检测第二离合器56的状态信息和第三离合传感器17检测第三离合器57的状态信息传递到PLC可编程控制器2，再经过RS232把信息传递到工业触摸屏4上，工人根据这些信息对剑杆织机进行微调。在工业触摸屏4上发送联动指令，指令信息通过RS232传送到PLC可编程控制器2，PLC可编程控制器2再把信息传送到送经伺服器38和卷取伺服器39，再驱动送经伺服电机58和卷取伺服电机59，使送经伺服电机58和卷取伺服电机59进行联动调试，使经丝在张力不变的情况下进行传动。在调试模式时，只对剑杆织机进行点动调试。
在自动运行模式时，首先是按要求完成纱线布置，进行张力张紧，通过张力传感器12检测经纱的张力信息并传递到PLC可编程控制器2中，与预先设置的张力值进行对比，判断张力值是否在设定的范围内，如不在，由PLC可编程控制器2发出信号到送经伺服器38，控制送经伺服电机58保持不动，同时发送信号至卷取伺服器39，控制卷取伺服电机59正转，直到张力传感器12传递到PLC可编程控制器2的张力值在设定的张力范围内为止。然后由工作人员检查经纱张力是否符合要求，如果符合要求，则按下自动运行按钮515，剑杆织机开始自动运行。而后由PLC可编程控制器2发出信号至变频器30，控制主电机50启动，再发送信号至第二交流接触器311，风机511转动，再发送信号至指示灯513，点亮指示灯513，再由PLC可编程控制器2发出信号至刹车驱动器34，控制电磁刹车54断电，再发送信号到第一离合驱动器35，使第一离合器55断电，保持60ms，然后发送信号到送经伺服器38和卷取伺服器39，控制送经伺服电机58和卷取伺服电机59开始工作，同时第一离合器55电压切换成24V并保持。控制系统启动之后自动复位至平纵位置，就是编码器11转过的角度为312°-317°。之后就是开口动作，开口是综框按一定规律升降，带动经纱分成上下两层，形成沿织机横向的菱形通道，该通道称为梭口，便于纬纱引入。打纬是由剑杆织机自身的机械结构完成的，不需要电气控制。引纬是通过PLC可编程控制器2发送信号至第三离合驱动器37，驱动第三离合器57进行引纬动作。引纬器从菱形通道穿过并在其中引入与经纱方向垂直的纬纱，纬纱引入后，上下层经纱交错，形成新的梭口，以待下一根纬纱引入。引纬器由主轴501带动。在178°时，编码器11把角度信息传至PLC可编程控制器2，PLC可编程控制器2发出控制信号来控制多臂驱动器33，驱动电子多臂53进而控制综框的升降运动，在编码器11转过的角度为312°-317°之间完成平纵，如此循环往复。在编码器11转过的角度为59°时开口最大，在59°-178°时开口保持静止，在编码器11转过350°-10°时，PLC可编程控制器2发送脉冲信号到第一步进电机驱动器31，控制选纬器51开始选纬。引纬是通过第三离合器57控制的。在编码器11转过280°-300°时，PLC可编程控制器2发送信号至第二步进电机驱动器32，控制绞边器52工作，且奇数周期正转一周，偶数周期反转一周。如果没有出现断纱或断纬的情况，剑杆织机一直处于平综、开口、打纬、选纬、引纬和绞边的循环中。
当断纬传感器14检测到纬纱断了，发送断纬信号至PLC可编程控制器2，需要按下寻纬按钮514，进行寻纬操作。同理，断经传感器13检测到经纱断了，发送断经信号至PLC可编程控制器2。断经时，在编码器11转过312°；断纬时，在编码器11转过45°。PLC可编程控制器2发送信号到刹车驱动器34，控制电磁刹车54开始刹车，再发送信号到第一离合驱动器35，控制第一离合器55断开，接着发送信号到第一交流接触器310，控制慢电机510启动，再发出信号到第二离合驱动器36和第三离合驱动器37，分别控制第二离合器56和第三离合器57吸合，第三离合传感器17和第二离合传感器16分别记录第二离合器56和第三离合器57的状态信息，并把这些信息传递到PLC可编程控制器2，通过RS232在工业触摸屏4上显示。
本发明未述及之处适用于现有技术。