一种带状精干麻自动化连续生产装置

陈 静，薛建设，李朝康，袁佑新，周雪松，刘铭洋

（1.武汉理工大学，湖北 武汉430070；2.武汉三联节能环保工程有限公司，湖北 武汉430074；3.武汉理工大学苎麻技术研究所，湖北 武汉430070）

进入21世纪以后，天然纤维纺织品顺应世界“绿色环保”的发展潮流备受青睐，高档优质的苎麻纺织品更是国际市场上“高雅”、“华贵”的象征［1］。苎麻是中国的特产，目前世界总产量95%以上产在中国，苎麻纺织品以其吸、透气的优良服用性能和挺拔、粗犷的独特风格在国内外市场上享有盛誉。

我国的苎麻梳纺技术严重滞后，阻碍了我国苎麻纺织工业的全面进步。在苎麻带状精干麻的生产过程中大多数的过程是单独进行的，比如脱胶，过酸，水洗等工艺［2］。当一道工序完成后需要人工对半成品进行搬运，然后继续进行下一道工序［3］。这种半自动化的生产方式相比于原始的生产方法，在一定程度上提升了产品质量，提高了产量，也相应地提高了生产效率，但是，在如今高度市场化的行业环境之下，在各行各业竞争无比激烈的大环境下，这种生产方式仍旧是无法满足企业生存、发展需要的［4］。

针对目前苎麻带状精干麻生产过程自动化程度不高的现状，设计了带状精干麻自动化连续生产装置，实现带状精干麻机械化、连续化生产。

1 带状精干麻自动化连续生产装置结构

带状精干麻的生产要经过脱胶、酸洗漂白、水洗、给油、去油和压干等工序。带状精干麻生产工艺流程如图1所示。

图1 带状精干麻生产工艺流程

苎麻在经过前期的废水煮练后首先进入脱胶机进行脱胶，除去苎麻上的果胶，接着对除去果胶后的苎麻产品进行酸洗和漂白处理。然后，半成品将送入到清水中进行清洗，去除上一步工序产品上残留的酸性溶液。

水洗后的苎麻将被送入给油机中进行给油处理，因为经过脱胶后，原麻中的脂腊质已被除去，纤维手感粗硬、弹性差、可挠度低，且烘干时纤维易重新粘合在一起。通过给油能改善纤维的物理性能，提高可纺性。

给油之后的下一步工序是给油压干。通过给油压干机的处理将产品中多余的油液压干。最后将产品送入牵引压干机中进一步压干，从而得到带状精干麻产品。

针对上述带状精干麻的生产要求，设计的带状精干麻生产装置由生产机器及其控制系统组成。生产机器包括四打辊脱胶机、漂白酸洗机、双打辊水洗机、给油机、给油压干机和牵引压干机，这六种生产机器分别用来依次完成前述的六道生产工序。该生产机器的控制系统由PLC作为控制器的现场总线分布式控制系统，该系统适用于各种工业生产现场，结构简单，易于管理维修。

带状精干麻生产装置结构图如图2所示。

图2 带状精干麻生产装置的结构图

图2中，7台生产机器分别由7台电机来拖动，7台电机又分别由7台变频器驱动，变频器挂在profibus总线上，并通过总线与控制器通讯。此外，该系统的实时参数，运行状态通过与控制器相连的触摸屏显示，人机界面友好、直观，便于控制管理。

2 带状精干麻自动化连续生产装置的控制系统

带状精干麻自动化连续生产装置的控制系统是基于profibus的现场总线结构，此结构是一种开放式、数字式、多点通信的底层控制网络，能够实现对生产现场稳定、准确、实时的控制，同时数据传输高效快速，使管理者能全面了解生产现场的生产过程状况。带状精干麻生产装置控制系统结构如图3所示。

图3 带状精干麻生产装置控制系统结构

每一道生产工序单独成一个被控对象，改进后的带状精干麻自动化连续生产线包括7台电机：2台四打辊苎麻脱胶机、酸洗机、双打辊水洗机、给油机、给油压干机、牵引压干机，每台电机构成一节传动系统。其中第一节线速度10～15 m／min，第二节线速度与第一节线速度速比1∶1.05，第三节线速度第二节线速度速比1∶1.05，第四节线速度与第三节线速度速比1∶1.05，第五节与第四节线速度速比1∶1.5～2，第六节与第五节线速度速比1∶1.05，第七节与第六节线速度速比1∶1.1。若线速度配比不当，将造成牵伸倍数过小，纤维分离状态较差，牵伸倍数过大，纤维过长容易出现脱节现象，严重影响产品质量。因此，如何实现各节传动系统的线速度配比是一个值得深入考虑的问题，也是研究的重点。针对速度控制的要求，用变频器来驱动电机是合理的方案。而在各道工序中，用来带动生产机械的电机，其功率也不同（例如四打辊脱胶机功率是7.5kW，酸洗机功率是3kW，双打辊水洗机功率是7.5kW，给油机功率是3kW，给油压干机功率是5.5kW，牵引压干机功率是11kW），故可根据不同的电机选用不同型号的变频器来驱动。在系统中变频器统一选用TD1000系列变频器。该系列变频器有多个不同型号，可以满足该控制系统的要求。例如四打辊脱胶机功率是7.5kW，因此变频器1和变频器2可选用TD1000X－4T0075G，该变频为通用型变频器，功率为7.5kW。由于该系列变频器不能直接挂入profibus总线，因此要连接总线适配器后再接入总线。TDS－PA01是针对艾默生公司TD系列变频器开发的PROFIBUS－DP适配器，变频器与TDS－PA01之间通过串行RS485总线进行连接，最高通讯速率125Kbps，可以满足该系统现场控制的要求。

控制器选用的是S7200－CPU224，该型号PLC具有14个输入点和10个输出点，满足本系统的输入输出点数要求。该变频器属于小型变频器，经济实用，触摸屏采用TPC7062K型触摸屏，该触摸屏采用的是昆仑通态MCGS组态软件，与S7－200PLC通过RS485协议进行 Modubus通信。

3 结语

本文通过对已有的带状精干麻生产设备进行改造，加入先进成熟的自动控制设计，使苎麻精干麻生产脱离了半自动半人工的生产方式。

该生产装置具有生产效率高、使用方便等特点。通过实地试验，该装置台时产量达到300～400kg，年生产带状精干麻2000多吨，产品质量可达到国家标准。此外该装置还具有节能功能，节约用电40%，节约用水50%，节约用工70%，节约生产成本20%～30%。因此该带状精干麻自动化连续生产装置具有较高的实用价值。

［1］房云玲，郑丽莎，高山，等.基于转杯纺纱的混纺苎麻和棉工艺优选［J］.山东纺织科技.2011，52（11）：15—17.

［2］沈金凤，张元明.苎麻给油工艺探讨［J］.现代纺织技术.2006，（2）：15—17.

［3］刘正初，彭源德，冯湘沅，等.苎麻生物脱胶工艺技术与设备生产应用研究［J］.中国农业科学.2000，33（4）：68—74.

［4］李朝康.苎麻脱胶机.中国.CN 165471A［P］.2005 8 17.