1  引言

本机是将兔毛原料未经改性处理，直接进行开松、梳理，制成一定支数的毛条，具备抱合力大和加有真捻等特点，并由纺纱机（FNT-28型兔毛纺纱机，专利号:9424N73-4）纺制成各种规格支数的细纱。本机是国家发明专利产品（专利号:93106597-6），"八五"国家星火项目，同时又被国家科委列为"九五"国家科技成果重点推广计划项目。全机结构示意图如图1所示。

图1     梳理机结构示意图

本机电气部分采用继电器控制系统，动力驱动由三相异步电动机来完成。该控制系统有三点不足:

（1） 继电器线路接线复杂，功能单一。 继电器接触控制系统的逻辑部分由许多继电器;按某一固定形式连接而成，若工艺流程发生改变，则需要改变继电器控制系统的接线，才能满足新的工艺流程要求。工人实际操作和维修复杂，易出故障;

（2） 可靠性不高，控制精度不够，这就势必影响了出条支数、出条定重;

（3） 继电器控制柜的体积大，占用了较大的生产空间，影响了工人的操作。

因此有必要对本机的控制系统进行改造。近年来，随着科学技术的飞速发展，步进、伺服电机的应用越来越广泛，其功能多样性和产品可靠性日臻完善，正在逐步取代原来的普通电机。而且随着可编程控制器技术的日益成熟，将二者完整地结合起来，完成对各种复杂运动的自动控制，实行机电一体化，正在成为一种趋势。

2  控制方案的确定

由于步进电机可直接用数字信号控制，无需反馈可开环工作，无累积定位误差，控制精度高，因此被广泛用于数字控制系统和计算机控制系统。而可编程序控制器（PLC）是一种适于工业现场控制的，由单片计算机（CPU）、外围大规模集成电路（LSI）、系统软件及I/0接口等构成的新型控制器，用户通过软件设计，可实现以往难以实现的各种复杂逻辑控制。与通用PC机或单片机构成的系统相比，PLC具有可靠、抗扰能力强、编程简单等优点，已成为替代传统继电接触器控制线路的升级换代产品。因此，本系统采用可编程控制器（PLC） 为控制核心，步进电动机为执行元件、红外光电传感器为检测元件的新型系统，实现了兔毛梳理机的计算机数字控制。其组成原理如图2所示:

图2     控制系统原理图

3  控制系统的实现

3.1  系统组成

PLC选用日本松下FP0 PLC，共8点输入（X0～X7）,8点输出（Y0～Y7），主要控制主电机Motor1和毛斗步进电机Motor2的工作状态和转速;步进电机选用两相混合步进电动机，步距角1.8°/STEP，用于驱动主机和毛斗;步进电机驱动器选用DMD402，电源电压DC14V～40V，其作用是根据PLC的控制指令对电机实现脉冲和方向控制。

3.2  系统工作原理

FP0系列PLC除具有一般逻辑控制与运算功能外，还具有高速计数输入（最大10kHz）、PLS脉冲直接输出、SPD位置控制、PWM脉冲输出等特殊处理功能，用于步进电机的速度控制或位置按制十分方便。

在图3所示系统中: PLC输出口Y0、Y1以脉冲速率方式输入步进电机驱动器的Pulse input端，控制梳理机主电机和毛斗电机转速和位移。PLC输出口Y2、Y3以方向信号输入到驱动器Directional input端，控制梳理机电机的转向。输出点Y4、Y5是步进电机复位信号RST，每次开机对步进电机驱动器清零。PLC输入点X0以梳理机喂入量斗处的红外传感器作为输入信号，可调节喂入量斗的喂毛量。X1、X2作为步进电机的启动信号，X3作为步进电机复位信号。X4以为位置传感器作为输入信号，检测梳理机是否复位。可以利用当需要手动操作时，可通过PLC的手动输入信号X5、X6，以点动方式按制电机的正转或反转。控制关系为:X5=ON，电机正转;X6=ON，电机反转。