1　引言

　　光纖著色復繞機是纜化工藝中關鍵的*步工序。隨著光纜需求量的日益增加，目前光纖著色機已經(jīng)成為大中型光纜生產(chǎn)廠家*的設備之一，為了適應國內市場的需要，提高設備的機械自動化，降低生產(chǎn)成本，滿足國內外光纜生產(chǎn)廠家不斷對設備提出的更高要求，我所研制出第四代光纖著色復繞機——ZS04型光纖著色復繞機。該機具有以下特點：

　　（1）結構速度高達：1500m／min

　?。?）自動化程度高，具有放線、張力控制、UV固化爐、收排線各部分工作失效即自動報警、停機功能。

　　2　設備組成

　　ZS04型著色復繞機主要由以下幾個部分組成：（結構示意圖如圖1）ZS04光纖著色復繞機工藝流程框圖如圖2所示。

　　3　控制系統(tǒng)組成及功能

　　在ZS04型光纖著色復繞機自動控制系統(tǒng)中，我們根據(jù)生產(chǎn)工藝實際情況出發(fā)，同時吸取了國外同類產(chǎn)品的優(yōu)點，采用典型兩極監(jiān)控的系統(tǒng)控制方案。上位機和下位機之間通過PPI協(xié)議進行通訊，上位機作為生產(chǎn)管理級，主要面向生產(chǎn)操作人員。下位機作為數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)控級，主要完成生產(chǎn)過程參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，執(zhí)行控制算法及控制輸出等任務，面向生產(chǎn)過程。

　　3．1　上位機

　　上位機采用西門子人機界面產(chǎn)品OP27圖型操作員面板，配有5．7寸單色液晶，組態(tài)軟體是基于PC的可視化監(jiān)控軟件Protool．。

　　它的功能如下：1）顯示工藝流程和各參數(shù)實時測量值；2）可實時修改下位機和需要的控制參數(shù)值；3）能實時顯示故障報警畫面。

　　3．2　下位機

　　下位機采用西門子微型可編程控制器S7200，體積小巧，功能全面，適合于各行各業(yè)、各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化，且有高速、多功能、系統(tǒng)化、模塊化、可靠性高的特點?？刂葡到y(tǒng)以模塊為基礎組成分布集散控制系統(tǒng)，對光纖放線、牽引控制和收排線等部分進行有效的控制。PLC系統(tǒng)選用了CPU226和電源模塊，另外還擴展了三個模塊，其中兩個是模擬量輸出模塊EM232，共有四路輸出，主要提供放線、牽引、收線及收線排線的給定。另外一塊是四輸入一輸出模塊EM235，其中一路輸入用于燈管電流的檢測、一路用于檢測放線盤位置傳感器的信號，以達到放排線自動跟蹤的目的、另外兩路輸入用于檢測收放線舞蹈輪的位置、一路輸出用于提供放線排線的給定。

　　4　控制過程及特點

　　限于篇幅本文只給出ZS04型光纖著色機自動控制系統(tǒng)的控制框圖，上位機的控制過程如圖3所示，下位機的控制過程如圖4所示。

　　ZS04型是在ZS03型光纖著色機以及消化吸收國外同類產(chǎn)品的基礎上進行的。它在以下幾個方面作了較大的修改：1）把光纖放線和收排線部分放入機柜內，并使機械電氣分開，減少干擾；2）采用移動式光纖放線架，使放線抖動減?。?）采用一個大功率UV光固化爐，是光纖著色速度提高；4）除去以往零散的用于輸入輸出各種參數(shù)的控制部件，改用可通訊的人機界面產(chǎn)品替代，提高了整機的自動化控制；5）在光纖進入涂復系統(tǒng)前以及在光纖收排線裝置之前增加了除靜電裝置。

　　5　重要環(huán)節(jié)的處理

　　比較上一代著色機，ZS04型著色復繞機在工藝 上及自動控制上采取了許多的新思路，對其生產(chǎn)過程中的*管的自動控制、張力恒定性的控制、排線精度的控制以及除靜電的利用，都保證了著色 后的光纖附加損耗不致超標。

　　5．1　生產(chǎn)過程中光纖著色前后張力的恒定

　　ZS04著色復繞機的著色速度為1200m／min左右，并且收、放線部分要滿足50km整盤的放線和收線過程。在生產(chǎn)過程中，由于收放線盤徑是漸漸發(fā)生變化，而生產(chǎn)速度恒定，就需要不停地修改收放線速度使張力趨于恒定。以往著色機采用人工電位器調整改變收放線速度實現(xiàn)，這種方法既不安全也不可靠。為了確保整個著色過程放線和收線舞蹈輪的穩(wěn)定性，我們首先在硬件方面對放線、牽引、收線、排線全部選用了松下交流伺服系統(tǒng)MINAS，保證了過程的一致性。在這個基礎上，采用S7－200的閉環(huán)控制，再根據(jù)著色過程中收放線長度即盤徑的變化規(guī)律，在軟件上編制算法來自動地修改收放線盤的快慢而使上下舞蹈輪在50km整盤的過程中始終能穩(wěn)定在適中的位置而無須人工干預，保證了張力的穩(wěn)定性。經(jīng)現(xiàn)場調試，用這種方法*光纖著色中的工藝要求。

　　5．2　保證收排線的可靠換向

　　光纖排線技術是光纖著色復繞機高速著色下要研究的關鍵技術之一。光纖排線的好壞直接影響光纖衰減指標的好壞，由于著色的過程中著色速度達到1200m／min，相應收排線左右換向過程很快，傳統(tǒng)人工調整方法很難滿足要求。為了保證收排線的準確換向，該設備利用S7－200的高速計數(shù)功能。它用來累計比CPU掃描速度更快的事件，同有32位符號整數(shù)累計值。在此我們利用Panasonic公司MINAS系列，它能夠提供來自分頻器的編碼器信號的差分輸出，類似于增量編碼器輸出互差90度的兩路方波脈沖，具有運動速度、距離及運動方向的記憶。將兩種脈沖輸入PLC200的高速計數(shù)端口，在這種模式下伺服電機等效為步進電機，由于伺服電機分辨率很高，轉速很高，動態(tài)響應好，同時，伺服驅動器與電機之間是閉環(huán)的，不存在步進電機的丟步問題。在著色的操作過程中，系統(tǒng)首先對光纖盤寬度進行檢測，根據(jù)掃描盤距的脈沖數(shù)值的記憶，保證了光纖在高速著色下排線到盤緣時能夠換向，不會在盤緣有凹陷或堆起現(xiàn)象。由于運行過程中動態(tài)穩(wěn)定性能好，在每次著色起步時進行一次盤距的調整后，無須人工干擾直到著色過程的結束，滿足光纖著色過程中對排線的工藝要求。

　　5．3　*管的自動控制

　　在著色的過程中，著色光纖固化的好壞直接影響到光纖的附加損耗，在該機中固化燈管的功率可切換，zui大功率可達到6千瓦。并在固化爐中加入了溫度傳感器，利用S7－200的模塊，通過該通訊口顯示在OP27的界面上，并通過下位機的算法，根據(jù)著色速度和爐體內部溫度來自動切換燈管的功率，以達到*效果。同時，在整個系統(tǒng)中加入了除靜電裝置，避免了高速著色過程中的抖動性。

　　6　與國內外同類產(chǎn)品技術水平比較

　　目前光纖高速著色機在國內尚有為數(shù)不多幾家可以做到，國外主要有芬蘭NEXTROM公司、奧地利M＆S公司、意大利德安杰里公司等生產(chǎn)此類產(chǎn) 品。與國外同類產(chǎn)品技術水平對比，見表1。

　　從表1可以看出，ZS04型光纖著色復繞機已經(jīng)接近或達到國外90年代末期*水平。我們認為著色速度可以接近NEXTRON公司和M＆S公司同類產(chǎn)品的技術水平。

　　7　結束語

　　我所研制的ZS04光纖著色復繞機已經(jīng)在上海永鼎、蘇州巨通集團等國內幾家使用，極大地提高了國內光纜廠的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質量，尤其是良好的人機界面和高可靠性得到了廠家的普遍好評。