本发明涉及涉及纺织生产领域，尤其涉及一种基于plc的缎彩纱生产工艺系统。
背景技术：
缎彩纱是一种风格独特特殊的色纺纱，通过细纱机改造，加入缎彩控制装置，所生产出的一种新型纱线，其特点是由一种纤维所纺的基纱中含有另外一种纤维成份并呈现不同规律的插入，如果是白纱通过后道染色加工可出现不同规律的缎彩形态。目前，缎彩纱在各类面料的生产中应用非常广泛，符合当前的流行趋势而广为流行，缎彩纱品种多，适用范围广；缎彩纱作为色纺纱的一种特殊纱线，不仅具有丰富的色彩、新颖的配色以及较强的立体感，且制成的织物色泽柔和丰满，层次感强，深受用户喜爱。缎彩纱的色彩不仅在纱线同一横截面内由多种彩色纤维组合，而且在纱线纵向长度上呈现出不规则连续变化的分步状态。由其制成的织物色泽柔和丰满、层次感强，有彩霞般的独特布面效果。
随着人们对衣物纺织品品质的要求越来越高，不同年龄段和不同人群对衣物面料和颜色需求的多样化，促进纺织企业不断的对新的纱线和纺织品进行开发研究。为进一步扩展缎彩纱纺纱机的功能，开发缎彩纱生产工艺的新系统，有关应用缎彩纱纺纱机来纺制花式纱、不同风格的纱的机器应运而生，然并没有一款机器能够生产成千上百种款式的缎彩纱，而且现有系统不够智能，需要人工参与很多工作。
针对现有技术中的问题，本发明提出一种基于plc的缎彩纱生产工艺系统。
技术实现要素：
针对现有技术中缎彩纱发展带来的问题，本发明的主要目的在于提供一种基于plc的缎彩纱生产工艺系统，实现缎彩纱纺制的智能化、简单化。
具体地，本发明提供的一种基于plc的缎彩纱生产工艺系统，包括用于检测细纱机前罗拉速度的编码器，编码器与plc控制器相连，plc控制器的输出端通过伺服电机控制中、后罗拉，所述工艺系统还包括连接到plc控制器的计算机，及与计算机连接的数据库，所述计算机具有用于人机交互的显示屏，在所述计算机中可根据需要设置纺纱输出，并在显示屏中进行显示，其中，主要设置包括：纺纱类型、纺纱参数、智能工艺、工艺仓库以及生产设定；所述数据库用于存储现有的各种缎彩纱工艺参数，并提供给用户进行选择，从而完成缎彩纱的智能工艺制作；用户也可根据需要自己新建工艺参数来制作各种纱，包括竹节纱、平纱缎彩纱、竹节缎彩纱，并将新建的工艺参数存储在工艺仓库；其中所述工艺参数的设定包括：节长/节距、中罗拉牵伸倍数、后罗拉牵伸倍数的设定，中、后罗拉的牵伸倍数决定了白纱与色纱的比例，如果需要彩纱部分色纱多一点则减少中罗拉牵伸倍数增大后罗拉牵伸倍数，反之亦然；通过灵活配置中、后罗拉牵伸倍数可纺制出各色各样风格各异的缎彩纱线。
优选地，纺制所述竹节纱的工艺参数为：节长为50mm时，中罗拉牵伸倍数为2，后罗拉牵伸倍数为0；节距为100mm时，中罗拉牵伸倍数为1，后罗拉牵伸倍数为0；节长为60mm时，中罗拉牵伸倍数为2，后罗拉牵伸倍数为0；节距为120mm时，中罗拉牵伸倍数为1，后罗拉牵伸倍数为0；纺制所述平纱缎彩纱的工艺参数为：节长为50mm时，中罗拉牵伸倍数为1，后罗拉牵伸倍数为1；节距为100mm时，中罗拉牵伸倍数为2，后罗拉牵伸倍数为0；节长为60mm时，中罗拉牵伸倍数为1，后罗拉牵伸倍数为1；节距为120mm时，中罗拉牵伸倍数为2，后罗拉牵伸倍数为0；纺制竹节缎彩纱的节粗计算公式为：节粗＝节长总粗度/节距总粗度。
优选地，所述缎彩纱生产工艺系统正常运行情况下，显示屏显示运行状态，所述运行状态包括纺纱模式、前罗拉转速、运行参数组、编号、品种以及产量，所述纺纱模式随着纺纱方式的不同而不同，分别为正常纱模式、有规律模式和无规律模式、随机纺模式；所述前罗拉转速用于显示编码器检测的前罗拉当前运行速度，单位为转/分；所述运行参数组，显示当前将要进行纺制的节长节距参数组；所述编号为工艺仓库的工艺存储数据库编号或智能工艺的工艺存储数据库编号和相应的品种名称，所述编号和品种指的是正在运行的工艺参数的编号和品种，所述产量用于显示产量。
优选地，所述纺纱类型的设置包括纺纱模式的选择、纱线种类的选择、纺纱规律的选择、以及参数组是否随机，其中，所述纺纱模式用于选择纺正常纱还是竹节纱；所述纱线种类用于选择缎彩纱还是单色纱；所述纺纱规律用于选择有规律还是没有规律。
优选地，所述纺纱参数的设置包括中罗拉传动比、后罗拉传动比、总牵伸值和前罗拉直径的设置；其中，所述中罗拉传动比为电机到中罗拉的齿数传动比；所述后罗拉传动比为电机到后罗拉的齿数传动比，所述总牵伸值为基纱总牵伸，计算公式为：(粗纱的号数÷所要纺的基纱的号数)×运行效率；所述前罗拉直径：即机台的前罗拉直径。
在本发明优选实施例中，所述智能工艺的设置包括：编号品种、节粗范围、节长及正负修正、节距及正负修正、节长节距调整、基纱支数和平均支数；其中，所述节粗变化范围为从多少倍变化到多少倍；设置节长为多少，其正负修正为：(平均节长-最短节长)÷平均节长，该正负修正最大不要超过0.9；节距及正负修正含义同节长；所述节长调整为当输入的节长与实际纺制的节长不符时的调整值，具体为：实际纺制的节长÷输入的节长，节距调整方法相同；在智能工艺当中还设置了基纱、平均纱支工艺的存贮，用作工艺存贮，对纺纱不产生影响。
优选地，所述工艺仓库的设置包括工艺编号品种数据编辑、更新正在运行的工艺参数，主要用于存储已有的或新建的工艺参数。
优选地，所述节粗的确定方法可采用称重法和比较法，其中，所述称重法为：用剪刀剪出一个定长的竹节，称出重量，再剪出一个定长的原纱，称出重量，转换成相同长度后，相除，即得到节粗参数；所述比较法：通过实际上纺出结果，与样品进行比较，从而获得结果。
优选地，所述缎彩纱生产工艺系统还包括节长修正和节距修正，其中所述节长修正为：当所输入的节长与实际纺制的节长不符时的调整值；如果节长输入x，实际纺出来的节长为y，那么节长修正为y/x，节距修正方法相同。
优选地，所述工艺系统适用于各种普通或中长纤维的纯纺或混纺。
本发明实施例的技术方案提供了一种基于plc的缎彩纱生产工艺系统，本发明实施例的技术方案具有以下显著效果：
1、本发明提供的基于plc的缎彩纱生产工艺系统，通过计算机和数据库可进行纺纱类型、纺纱参数、智能工艺、工艺仓库和生产参数的设置，并提供现有的成千上万种缎彩纱工艺参数给用户进行选择，除此之外，用户也可根据需要新建工艺参数来制作缎彩纱，并将新建的工艺参数存储在数据库，这大大提高了生产工艺系统的智能化和简单化，即使不熟悉缎彩纱生产工艺的人也懂得如何使用本发明的生产工艺系统。
2、本发明缎彩纱生产工艺系统正常运行情况下，显示屏显示的运行状态包括纺纱模式、前罗拉转速、运行参数组，实时检测和显示各个模块功能，以及纺制状态，以在出现故障或者纺制出现错误时，尽快发现，实时性强。
3、本发明缎彩纱生产工艺系统还可以进行节长修正和节距修正，当输入的参数存在问题，可以实时进行调整，减少大面积出错的概率，降低企业生产次品率的概率。
附图说明
图1为本发明基于plc的缎彩纱生产工艺系统的结构示意图；
图2为本发明缎彩纱生产工艺系统运行状态的页面；
图3为本发明缎彩纱生产工艺系统参数设置的页面；
图4为本发明缎彩纱生产工艺系统纺纱类型设置的页面；
图5为本发明缎彩纱生产工艺系统纺纱参数设置的页面；
图6为本发明缎彩纱生产工艺系统智能工艺设置的页面；
图7为本发明缎彩纱生产工艺系统工艺仓库设置的页面；
图8为本发明缎彩纱生产工艺系统具体竹节参数输入示意图；
图9为本发明实施例一竹节纱参数设定范例示意图；
图10为本发明实施例二平纱缎彩参数设定范例示意图；
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明基于plc的缎彩纱生产工艺系统的结构示意图；具体地，本发明提供的一种基于plc的缎彩纱生产工艺系统，包括用于检测细纱机前罗拉1速度的编码器2，编码器2与plc控制器3相连，plc控制器3的输出端通过伺服电机6控制中罗拉7、后罗拉8，所述工艺系统还包括连接到plc控制器3的计算机4，及与计算机4连接的数据库5，所述计算机4具有用于人机交互的显示屏，在所述计算机4中可根据需要设置纺纱输出，并在显示屏中进行显示，其中，主要设置包括：纺纱类型、纺纱参数、智能工艺、工艺仓库；所述数据库5用于存储现有的各种缎彩纱工艺参数，并提供给用户进行选择，从而完成缎彩纱的智能工艺制作；用户也可根据需要自己新建工艺参数来制作缎彩纱，并将新建的工艺参数存储在工艺仓库；其中所述工艺参数主要包括节粗、节长和节距，并满足以下公式：
(节长×节粗+节距)/(节长+节距)＝原纱/混合纱支。
本发明提供的多功能缎彩纱系统是采用全数字进口伺服电机纺制缎彩竹节纱的新型产品，它包含了质量管理、生产管理、报警系统、工艺仓库数据管理、智能工艺随机纺纱、缎彩纱等功能，极大地方便了生产厂家并更有效提高工作效率,为生产厂家创造更多的经济效益；本发明的缎彩纱系统具有以下特点：
1.采用位置控制方式
本系统采用伺服电机的高精度定位控制方式。以脉冲的方式来工作，一个脉冲运行一个固定角度，360°后误差归0，参数设定中可直接输入节长节距。
其它缎彩纱系统一般采用速度控制方式，通过设定伺服电机的速度，再通过前罗拉的转速换算成时间，用定时变速的方式来控制节长节距。
2.前罗拉同步跟踪
本系统的控制方式是将前罗拉和中后罗拉的传动完全独立分开。它们之间通过高精度编码器来实现前罗拉与中后罗拉的完全同步，从开停车到纺纱过程中的所有运行细节都在系统的监控之下，并提供校正与报警。整个纺纱过程也基本无需更换牵伸牙，改纺品种简单方便。
其它缎彩纱系统一般采用机械式，使用超越离合器来实现前后罗拉之间传动联系，牵伸牙更换不当或设计参数有误时，可能会造成伺服电机的被动工作，而直接造成价格昂贵的伺服电机的损坏或影响其使用寿命。而且随着超越离合器的磨损，也会造成开停车的不正常工作。
3.完善的质量报警系统
该功能是生产优质缎彩纱的一个可靠保证，它提供了生产过程中的所有故障或其它不正常纺纱报警，包括：生产质量报警、电气故障报警、机械故障报警、设定参数不当报警和其它不正常纺纱报警。一经发现异常，系统会自动启动报警系统，做到及时发现，及时提醒并得到处理。同时在显示屏上显示。
4.智能工艺纺纱系统
智能工艺纺纱系统是根据cad系统演变而来的。设计理念是，在多种布面宽幅的情况下，保持密度风格一致，布面风格优良，同时通过科学的计算，自动产生256组参数进行纺纱。也就是只需输入一组基本的纺纱参数，便可轻松纺出优质缎彩纱。智能工艺纺纱系统为工艺员提供了100个竹节工艺存储数据库(编号101-200)供随意调用或存贮修改。
5.工艺仓库数据管理
工艺仓库的创建为工艺人员对缎彩纱的生产管理带来了极大的方便，它为工艺员提供了100个竹节工艺存储数据库(编号0-100)，每个工艺可以有最多为50组的工艺参数组，供随意调用或存贮修改。在连续不上电的情况下，工艺参数至少可以保存半年以上。在运用工艺仓库纺缎彩纱时，节长跟节距可以自由搭配，输入50组参数，系统会自动生成50x50共2500组参数不重复，再运用无规律随机纺，纺出的纱样种类可以达到2500的阶乘，理论上是不可能出现相似风格的纱样。
在优选的实施例中，本发明采用触摸屏对系统进行控制，同时还提供智能化纺纱，用户根据需要能生产成千上百种缎彩纱的；具体地，如图2-7所示，为本发明缎彩纱生产工艺系统操作页面；本发明开发的智能化缎彩纱系统开机后进入显示系统首页面。在系统首页面右下方点击“进入系统”，进入下一页面“运行状态”页面，“运行状态”页面如图2所示；
在本页面有四种必要的运行状态显示：
第一栏：纺纱模式，随着纺纱方式的不同而不同，分别为正常纱模式、有规律模式和无规律模式、随机纺模式；
第二栏：前罗拉转速，是一个测速功能，显示前罗拉的当前运行速度，单位为转/分；
第三栏：运行参数组，显示当前将要进行纺制的节长节距参数组；
第四栏：编号和品种，编号为工艺仓库的工艺存储数据库编号或智能工艺的工艺存储数据库编号和相应的品种名称。这个编号和品种指的是正在运行的工艺参数的编号和品种，开车后就按该工艺纺纱。
第五栏：产量显示。
为了纺纱的安全起见，在不进行参数操作的时候，请务必要返回本页面，并注销密码。另外，只有在本页面下才显示屏幕报警的详细检查与故障内容。
在本页面左下方点击“首页”，将返回系统首页面。
在本页面右下方点击“设置”，将进入“参数设置”页面；“参数设置”页面如图3所示；在本页面点击“登录”，在屏幕上显示一个操作键盘，输入管理员密码9999后按确定，各功能项目将处于开放状态，可任意进入随意修改，具体可修改的方面包括：纺纱类型、纺纱参数、智能工艺、工艺仓库等，具体如图4-7所示。退出前请按“注销”以退出登录。
一、选择纺纱类型进行修改，具体如图4所示，包括以下四个方面：
①选择您要纺正常纱还是竹节纱；②缎彩纱单色纱纺制选择；③有无规律缎彩纱竹节纱纺制选择；④节长节距参数组是否随机选择
二、如果选择纺纱参数进行修改，具体如图5所示，本页面是纺制基纱的工艺参数基本设定，包括以下三个方面：
①中罗拉传动比(电机到中罗拉的齿数传动比)
电机到中罗拉的齿数传动比：是纺纱中基纱纱支节长节距准确性的一个重要参数，必须要注意准确计算。如果该参数有误差，那么牵伸、节长节距的值都可能有误差，而且随着长度的增大，误差就越大。该参数提供了两位小数，请注意实际节长节距的校正工作。
②后罗拉传动比(电机到后罗拉的齿数传动比)，含义同①
③牵伸值(基纱总牵伸值)
基纱总牵伸：也就是没有竹节(细)的部分的纱支牵伸，与正常工艺牵伸的算法是一样的，也就是：(粗纱的号数÷所要纺的基纱的号数)×运行效率。如果纺纱的实际结果与要求有误差，请按工艺进行调整。
③前罗拉直径：即该机台的前罗拉直径
三、如果选择智能工艺进行修改，具体如图6所示，包括以下几个方面：
①编号品种；②节粗范围；③节长、正负修正；④节距、正负修正；⑤节长节距调整；⑥基纱支数、平均支数。
智能工艺参数基本设定：节粗变化范围从多少倍变化到多少倍(注意：小的在前，大的在后)；节长为多少，正负修正的意思是用(平均节长-最短节长)÷平均节长，该数最大不要超过0.9(具体算法见后面的范例)；节距及正负修正含义同节长。节长调整：当您输入的节长与实际纺制的节长不符时的调整值，例如，您输入100，实际纺出来的节长为105，那么节长调整为105/100＝105％，节距调整方法相同。在智能工艺当中还设置了基纱、平均纱支工艺的存贮，这些参数仅作为工艺存贮，对纺纱并不产生任何影响，所以，即使不输入也可以。
注意：节长与节距，这两个参数用于决定布面的密度风格。也就是一个平方米的布面上，有多少个竹节(这里指的是经纬密一定时)。而±％这两个参数用于决定在这一个平方米的布面上，这么多竹节的相对排列位置，也就是竹节分布风格。另外，节粗决定了布面的凹凸立体感风格。
范例：节长、节距的参数确定。例如节长为6～9，那么,平均节长＝(6+9)÷2＝7.5；±％＝(7.5-6)÷7.5或(9-7.5)÷7.5＝0.2；
如果有纱样分析，测出多个节长(节距)，去掉相同的节长(节距)，然后相加求平均，再用最大(最小)减去平均值再除以平均值，求得±％，如果采用了智能工艺，系统将自动为您产生符合您设定要求的256组参数。例如上面的参数，将自动产生6～9之间的节长参数。
如何启用智能工艺：
在选定工艺编号和品种名称的同时，确认页面上的参数正确，按下页面最下面中间的“更新”按钮，页面上将出现一个工艺确认菜单，点击“确定”系统将按照智能工艺页面所设定的参数进行运行。需要注意的是，如果要进行参数的修改，在修改完毕后必须要重新点击“更新”按钮进行确认，系统才会以新修改的参数运行。
四、如果选择工艺仓库进行修改，具体如图7所示，包括以下几个方面：
①工艺编号品种数据编辑；②更新正在运行的工艺参数
本页面主要用于输入缎彩纱的工艺参数，并提供工艺编号名称和工艺存贮功能。直接输入工艺编号(按下编号，显示键盘，输入数字编号，确认)，品种名称会自动更新，如果要修改品种名称，请按下品种名称，显示键盘，输入相应的名称(中英文均可)确认。
具体竹节参数的设定方法：在找到的(或新建的)工艺编号及名称后，按下“数据编辑”，将进入如图8所示的页面；
如上图每组参数需输入6个数据。
本发明提供的基于plc生产工艺系统，可以根据输入的参数，实现多功能的彩纱生产。
实施例一：竹节纱参数设定范例：
如图9所示，为竹节纱参数设定范例示意图，具体参数设置如下表所示：
实施例二：平纱缎彩参数设定范例
如图10所示，为平纱缎彩参数设定范例示意图，具体参数设置如下表所示：
中后罗拉的牵伸值决定了白纱与色纱的比例，比如需要彩纱部分色纱多一点则减少中罗拉牵伸值增大后罗拉牵伸值，反之亦然。注意保证二者之和等于缎彩距的粗度即可。
实施例三：竹节缎彩纱参数设定范例
竹节缎彩纱的节粗计算公式：节粗＝节长总粗度/节距总粗度
竹节缎彩纱参数设定范例的具体参数设置如下表所示：
总之灵活配置中后罗拉牵伸值可纺制出各色各样风格各异的缎彩纱线。
节长修正：当您输入的节长与实际纺制的节长不符时的调整值，例如，您输入100，实际纺出来的节长为105，那么节长修正为105/100＝105％，节距修正方法相同。
注意：在数据输入完成后，请确认参数输入无误后，返回工艺仓库数据管理页面。
启用编辑好的参数进行纺纱：
a.找到已编辑好的工艺编号品种名称，确认编辑好的竹节工艺参数。
b.在工艺仓库数据管理页面的下方显示，正在运行的工艺参数：
显示的编号和品种，就是系统正在运行的竹节工艺，在设备运行时，就是按照编号品种里的数据参数进行纺纱的。因此，可以任意编辑、查看、修改工艺仓库里的数据，都不会影响正常纺纱。
当按下页面中间的“更新”按钮后，页面上将出现一个工艺确认菜单，点击“确定”系统将按照页面所显示的编号品种的参数进行运行。下方正在运行的工艺参数的编号和品种将同步更新，即表示整个工艺参数已启用。
另外，在实际纺纱过程中，如发现节长节距不符合要求，要重新修改，修改方法同上，就是重新编辑好(修改好)参数后，再按一下更新进行确认，这样修改结果才会生效，否则纺出的纱还是原来的纱。
五、生产设定
生产设定主要在生产参数设置页面，所述页面主要包括平均支数、设备总锭数、产量清零的设置，在本页面可输入设备参数以及进行产量统计。
在本发明优选实施例中，缎彩纱纺制的重要参数的确认和设计：
a.重要公式：(节长×粗度+节距)/(节长+节距)＝原纱/混合纱支
该公式注意要点：节长两端有一段节形长度，当节长较长时可以忽略；如果节长较短时，有必要考虑进去。
b.重要参数的设计：
1.节粗的确定方案
①称重法(扭力天平)：用剪刀剪出一个定长的竹节(不包括节形)，称出重量，再剪出一个定长的原纱，称出重量，转换成相同长度后，相除，就可以得到节粗参数。
②比较法：通过实际上纺出结果，与样品进行比较。比较必须注意，尽可能让颜色、湿度等相同、相近。例：如果纱样是藏青色，可以用复写纸在纱样上上色，以求达到感观上的一致，有时根据纱样的实际情况，也有必要进行加湿比较。
2.节长的确定方案
主要采用测量法，从一个纱样或布上测出多个竹节的长度，去掉一些相同的节长，再求平均，即可得到平均节长，再用公式求±％＝(平均节长-最短节长)÷平均节长
注意：如果直接在布面上测量的节长、节距与实际结果相比，应考虑一个伸长率，具体方法可以拉出一根竹节(节距、节长)，根据布面上的长度与拉出来后的实际长度作比较，求得伸长率。同时，节长与节距的伸长率可能不相同。
3.节距的确定方案：确定节距的方案，基本与确定节长的方案一致。
4.原(基)纱的确定方案：①称重法，②比较法。
5.牵伸的确定方案：牵伸值＝粗纱号数/细纱号数
6.传动比的确定方案：
对于传动比的确定，一般没有任何特殊要求，但必须坚持三个原则：①纺原(基)纱时，伺服电机的速度不宜低于100转；②传动比一般选取大于15的传动比，以保证足够的传动力矩；③电机的最高速度，也就是最粗部分，不能超过1800转/分。
7.捻度的确定方案：捻度的设计是以原(基)纱为基础的，一般根据粗纱的纤维长度不同与粗度不同，选取捻度数，380以上。
8.钢丝圈的确定方案：钢丝圈的选取一般在混合纱支与最粗纱支之间来确定，最终以实际纺纱效果来决定。
9.隔距块的确定方案：
隔距块的选择也应考虑在混合纱支与最粗纱支之间。
本发明适用及纺制范围：本系统适用于各种普通或中长纤维的纯纺或混纺。
本系统主要是由一台控制器实现对一台细纱机的控制，纱支一般在5s－80s范围，可以纺制的品种为任意有无规律、短中长，任意粗细、间距的缎彩纱。其中最短竹节长度为50px，最长任意；最短间距为50px，最长任意；最大粗度为6倍。
适配细纱机机型有：fa502﹑fa503﹑fa504﹑fa506﹑fa507﹑fa512﹑fa513﹑fa515﹑fa528等。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。