和變頻器在清棉機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、PLC和變頻器在清棉機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用電氣自動(dòng)化07自動(dòng)33PLC和變頻器在清棉機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用1、采用STEP7 200軟件，完成模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)原理的設(shè)計(jì)2、選擇好合適的軟硬件，規(guī)劃出控制硬件基本原理圖；3、利用匯編語(yǔ)言完成功能程序的編寫(xiě)；4、對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，以滿(mǎn)足應(yīng)用系統(tǒng)的需要；以PLC，觸摸屏和變頻器的概念、特點(diǎn)、系統(tǒng)組成作為研究基礎(chǔ)背景，在STEP7 200編程軟件的基礎(chǔ)上，通過(guò)模塊化單元功能及通信完成基于清棉機(jī)的模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)原理的設(shè)計(jì)PLC和變頻器在清棉機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用STEP7 200STEP7 200時(shí)間（第 周）工 作 內(nèi) 容STEP7 200摘 要 目 錄第一章 引言11第二章 P

2、LC控制系統(tǒng)的構(gòu)成與特點(diǎn)122.1 PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成122.2 PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)13第三章 變頻器的概述143.1 變頻器的技術(shù)概要143.2 變頻調(diào)速的原理143.3 變頻器153.4 異步機(jī)的標(biāo)量控制153.5 異步機(jī)的矢量控制16第四章 觸摸屏概述184.1前言184.2原理18第五章 清棉機(jī)的作用,結(jié)構(gòu)和電氣特點(diǎn)195.1清棉機(jī)的作用和結(jié)構(gòu)195.2清棉機(jī)的電氣特點(diǎn)19第六章 清棉機(jī)的電路組成216.1 清棉機(jī)的主電路216.2 PLC控制電路23第七章 清棉機(jī)機(jī)構(gòu)分析267.1 天平調(diào)節(jié)裝置（均勻控制機(jī)構(gòu)）267.2綜合打手267.3塵籠凝棉267.4成卷27第八章 影響開(kāi)松

3、除雜的主要因素28第九章 清棉機(jī)的傳動(dòng)與工藝計(jì)算299.1 清棉機(jī)傳動(dòng)299.2清棉機(jī)的工藝計(jì)算29第十章 控制系統(tǒng)編程的可靠性3110.1優(yōu)先程序的設(shè)計(jì)3110.2故障檢測(cè)程序的設(shè)計(jì)3110.3聯(lián)鎖控制程序的設(shè)計(jì)32第十一章 通訊系統(tǒng)34第十二章 系統(tǒng)調(diào)試3512.1變頻器關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)定故障處理3512.2 PLC的調(diào)試35第十三章 關(guān)于PLC和變頻器規(guī)范布線3713.1 原因3713.4 變頻器與 PLC 連接需注意的問(wèn)題39第十四章 總結(jié)41第十五章42參考文獻(xiàn)45 引言隨著改革開(kāi)放，電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和控制技術(shù)得到了不斷的發(fā)展，90年代變頻器、PLC變頻器，觸摸屏技術(shù)的飛速進(jìn)步，

4、加之網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的日趨成熟和廣泛應(yīng)用。對(duì)于現(xiàn)在大型清棉機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，仍采用傳統(tǒng)的固定頻率三相交流電機(jī)拖動(dòng)負(fù)載，顯然已經(jīng)跟不上時(shí)代的步伐了，將其取而代之的即是變頻器和PLC的裝置，其控制系統(tǒng)的綜合控制越來(lái)越趨于整體之間的發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)對(duì)清棉機(jī)系統(tǒng)的現(xiàn)代化運(yùn)行管理。 PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成與特點(diǎn)2.1 PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成通常機(jī)械設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)主要有控制電器，保護(hù)電器和電動(dòng)機(jī)組成。如圖1.1所示的一臺(tái)電器控制柜PLC,斷路器，熔斷器，交流接觸器，中間接觸器，熱繼電器和變壓器等主要電氣器件。圖1.2所示為繼電器電氣控制系統(tǒng)和PLC電器控制系統(tǒng)框圖。可以看出，它們的控制方式不同，繼電器控制屬于繼電器硬件連線

5、控制方式，PLC控制屬于存儲(chǔ)程序控制方式。PLC利用程序中的“軟繼電器”取代傳統(tǒng)的物理繼電器，使控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，具有體積小，價(jià)格便宜，維護(hù)方便，編程簡(jiǎn)單，控制功能強(qiáng)，可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此，目前PLC電器控制系統(tǒng)在各個(gè)行業(yè)機(jī)械設(shè)備的電氣控制中得到非常廣泛的應(yīng)用。圖1.3給出了一個(gè)PLC控制簡(jiǎn)圖，說(shuō)明電氣控制系統(tǒng)的工作原理，在圖1-3中，啟動(dòng)|停止按鈕分別接PLC的輸入段I0.0和I0.1,d、交流接觸器的線圈接PLC的輸出端Q0.0，PLC程序?qū)ζ涞膢停止按鈕的狀態(tài)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果決定了輸出端Q0.0是否接通或斷開(kāi)交流接觸器的電源，從而控制電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。2.2 PL

6、C控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1. 硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單繼電器控制邏輯是通過(guò)大量的物理繼電器連線來(lái)實(shí)現(xiàn)的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；而PLC控制邏輯是有程序（軟繼電器）構(gòu)成，取消了中間繼電器和時(shí)間繼電器等控制器件，大大簡(jiǎn)化了硬件接線。2.控制邏輯更改方便要改變繼電器控制邏輯必須重新接線工作量很大，因此有的用戶(hù)寧愿拆除舊的控制柜而另外新做一個(gè)電氣控制柜；而修改PLC的控制邏輯只需要重新編寫(xiě)或更改用戶(hù)程序即可。3.系統(tǒng)穩(wěn)定，維護(hù)方便PLC性能指標(biāo)高，抗干擾強(qiáng)，能在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作。據(jù)統(tǒng)計(jì)，PLC控制系統(tǒng)的電氣故障僅為相應(yīng)功能的繼電器控制系統(tǒng)故障的5%。當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)，可根據(jù)PLC輸出|輸入的LED顯示來(lái)判斷產(chǎn)生故障的部位

7、，迅速地排除故障 變頻器的概述3.1 變頻器的技術(shù)概要變頻調(diào)速作為一種新型的調(diào)速方法自本世紀(jì)初提出以來(lái)發(fā)展十分迅速，它在節(jié)能，維護(hù)量小，自動(dòng)控制性能好等方面的優(yōu)點(diǎn)突出。加之近年來(lái)電力電子技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，大大降低了其一次性成本的投入。清棉機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)需要轉(zhuǎn)速應(yīng)對(duì)棉量的多少而自動(dòng)變化的特點(diǎn)。因此在了解清棉機(jī)的工藝要求和各類(lèi)變頻器的特點(diǎn)后才能正確選擇適用的變頻器和輔件。3.2 變頻調(diào)速的原理變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖入圖3-1所示。圖3-1變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖控制器根據(jù)轉(zhuǎn)速的給定值和反饋量(開(kāi)環(huán)控制和無(wú)速度傳感器控制時(shí)可無(wú)轉(zhuǎn)速傳感器)運(yùn)用相應(yīng)的控制算法控制逆變器中功率器件的關(guān)斷時(shí)序。恒壓恒頻的三相交流

8、電通過(guò)逆變器產(chǎn)生電壓和頻率均可變的三相交流電，供給交流電機(jī)的定子，以實(shí)現(xiàn)平滑的交流電機(jī)調(diào)速。在多數(shù)情況下，把控制器和逆變器合二為一，稱(chēng)為變頻器。3.3 變頻器隨著電力半導(dǎo)體器件的發(fā)展，變頻器的發(fā)展也經(jīng)歷了幾個(gè)階段。電力電子器件的自關(guān)斷、模塊化、變流電路開(kāi)關(guān)的高頻化和控制手段的全數(shù)字化，促進(jìn)了變頻器的小型化、多功能化、高性能化。尤其是控制手段的全數(shù)字化，利用了微機(jī)的強(qiáng)大信息處理能力，使軟件功能不斷強(qiáng)化，變頻器的靈活性和適應(yīng)性不斷增強(qiáng)。隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，變頻器的網(wǎng)絡(luò)功能和通信能力不斷加強(qiáng)，它不僅可以與設(shè)備網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)總線相連，還可與信息網(wǎng)交換實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。衡量變頻器的好壞，主要比較其以下功能:轉(zhuǎn)速控制方

9、法、頻率上升和下降的最快時(shí)間、一般靜差率下的最低轉(zhuǎn)速(調(diào)速范圍)、多段速度選擇、載波頻率設(shè)定、頻率跨跳功能、速度反饋、定時(shí)控制、PI控制、數(shù)字設(shè)定、人機(jī)界面、網(wǎng)絡(luò)通信接口、可編程控制器接口、各種安全保護(hù)措施、各種故障診斷和顯示功能等。3.4 異步機(jī)的標(biāo)量控制由異步機(jī)的穩(wěn)態(tài)特性推導(dǎo)出來(lái)的恒定壓頻比控制方法只控制變量的幅值，并且給定量和反饋量都是與相應(yīng)變量成正比的直流量，因此叫標(biāo)量控制。標(biāo)量控制是最早在變頻調(diào)速中使用的技術(shù)，其控制原理簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，也能滿(mǎn)足一定的調(diào)速性能要求。(1)轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)的壓頻比控制系統(tǒng)一個(gè)恒壓頻比的開(kāi)環(huán)交流調(diào)速系統(tǒng)如圖3-2示，它采用的是偏置線性的壓頻比特性，轉(zhuǎn)速的給定信號(hào)n

10、*通過(guò)壓控振蕩器(VCO)產(chǎn)生頻率指令信號(hào)，電壓指令信號(hào)Ui隨轉(zhuǎn)速的給定信號(hào)n*變化。U。是在低速時(shí)改善機(jī)械特性的電壓補(bǔ)償。圖 3- 2恒 壓 頻 比 的 開(kāi) 環(huán) 交 流 調(diào) 速 系統(tǒng)在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，不僅存在靜差，而且，速度往往會(huì)隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩和電源電壓的變化而波動(dòng)。(2)轉(zhuǎn)速閉環(huán)的壓頻比控制系統(tǒng)采用與電機(jī)同軸連接的測(cè)速發(fā)電機(jī)進(jìn)行實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋，這種閉環(huán)系統(tǒng)如圖3-3示。圖中，給定速度和實(shí)際速度比較，確定速度偏差，然后通過(guò)速度調(diào)節(jié)器，決定逆變器的頻率和電壓。速度環(huán)的輸出信號(hào)通過(guò)電流極限控制器，限制變頻器的電壓和頻率的快速變化。電流反饋只有當(dāng)電動(dòng)機(jī)電流升到預(yù)置的最大值時(shí)才起作用，它控制逆變器電流和頻率

11、的變化率。如果僅要求穩(wěn)態(tài)性能，恒壓頻比控制可以勝任大范圍的調(diào)速任務(wù)。圖 3- 3閉 環(huán) 壓 頻 比 控 制 調(diào) 速 系統(tǒng)3.5 異步機(jī)的矢量控制異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)禍合、多變量的系統(tǒng)，通過(guò)坐標(biāo)變換可以使之降階并解偶，但沒(méi)有改變其非線性、多變量的本質(zhì)。在標(biāo)量控制中，動(dòng)態(tài)性能不夠理想，調(diào)節(jié)器的參數(shù)很難設(shè)計(jì)，原因在于仍采用單變量系統(tǒng)的控制思想。矢量控制(vector control)的誕生使交流變頻調(diào)速技術(shù)在精細(xì)化方面大大邁進(jìn)了一步，達(dá)到了可與直流調(diào)速系統(tǒng)的性能相當(dāng)?shù)某潭?。矢量控制的基本思想就?把異步機(jī)經(jīng)坐標(biāo)變換等效成直流機(jī)，然后，仿造直流機(jī)的控制方法，求得直流電機(jī)的控制:在經(jīng)

12、過(guò)相應(yīng)的反變換，就可以控制交流機(jī)了。從本質(zhì)上說(shuō)，矢量控制也是一種解禍控制。通過(guò)坐標(biāo)變換，它將定子電流分解成磁鏈分量和轉(zhuǎn)矩分量，分別進(jìn)行控制。矢量控制使得在動(dòng)態(tài)過(guò)程中對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行精確控制成為可能，大大提高了調(diào)速的動(dòng)態(tài)性能。圖示3-4為矢量控制的基本原理圖。=兩個(gè)獨(dú)立的控制閉環(huán):一個(gè)控制磁通，一個(gè)控制力矩。=磁通控制器通過(guò)磁通轉(zhuǎn)矩特性曲線中*(n)得到磁通設(shè)定值中*。= 常數(shù)(基速范圍內(nèi))護(hù)-1/n(弱磁范圍內(nèi))=力矩控制器通過(guò)速度控制器得到力矩設(shè)定值M*o=實(shí)際檢測(cè)參數(shù)包括有:測(cè)量參數(shù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，電機(jī)模型，定子電流分解成磁鏈分量(iu)和轉(zhuǎn)矩分量(iw)磁鏈分量(i,.)作用于轉(zhuǎn)子磁通，但有一

13、個(gè)時(shí)間遲滯，磁通建立時(shí)間約200ms至Is，轉(zhuǎn)矩分量(iw)直接作用干力矩，產(chǎn)生時(shí)間約lms(運(yùn)動(dòng)控制變頻器)或5ms(一般矢量控制變頻器)。因此磁鏈分量和轉(zhuǎn)矩分量可以獨(dú)立控制。定子頻率f用于力矩閉環(huán)控制，定子電壓U用于磁通閉環(huán)控制。實(shí)際的矢量控制比下面的方框圖更復(fù)雜。值得注意的是低速時(shí)的電流模型，電壓模型和溫度模型。圖3-4矢量控制系統(tǒng)原理圖 觸摸屏概述4.1前言計(jì)算機(jī)技術(shù)從誕生之日起，便在不斷地為融入生活而努力，“消除科技與生活之間的鴻溝”也成了科技人員共同的使命。依托于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，各項(xiàng)技術(shù)有了更強(qiáng)的延伸性和更大的發(fā)展空間，中央的處理中心處理著復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題，而呈現(xiàn)在消費(fèi)者面前的，是多姿多

14、彩的應(yīng)用終端，IT的三大模塊化發(fā)展，正在為科技真正融入生活鋪磚引路。而近年來(lái)，最受矚目的終端技術(shù)當(dāng)屬觸摸屏技術(shù)（Touch Panel）。觸摸屏是一種附加在顯示器表面的透明介質(zhì)，通過(guò)使用者的手指觸摸該介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)的操作定位，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)的查詢(xún)和輸入的技術(shù)。觸摸屏技術(shù)使得人們得以與計(jì)算機(jī)進(jìn)行親密接觸，顯示屏帶來(lái)的不再是單純的眼球體驗(yàn)，而逐漸轉(zhuǎn)向互動(dòng)體驗(yàn)。4.2原理觸摸屏由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測(cè)部件安裝在顯示器屏幕前面，當(dāng)手指或其它介質(zhì)接觸到屏幕時(shí), 依據(jù)不同感應(yīng)方式，偵測(cè)電壓、電流、聲波或紅外線等，以此測(cè)出觸壓點(diǎn)的坐標(biāo)位置,并將坐標(biāo)位置信息傳送給CPU。它同時(shí)能接收C

15、PU發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行。 清棉機(jī)的作用,結(jié)構(gòu)和電氣特點(diǎn)5.1清棉機(jī)的作用和結(jié)構(gòu) 清棉機(jī)的作用是對(duì)初步開(kāi)始松，混合后的棉纖維進(jìn)行精細(xì)開(kāi)松和除雜，被加工后的棉纖維在輸棉風(fēng)機(jī)的抽吸作用下送人下一機(jī)臺(tái)。JWF1124型清棉機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4.1和圖4.2所示，該機(jī)主要用于清梳聯(lián)生產(chǎn)線。5.2清棉機(jī)的電氣特點(diǎn)（1）JWF1124型清棉機(jī)的電氣控制系統(tǒng)由PLC，觸摸屏和變頻器組成，控制功能強(qiáng)，操作靈活。（2）工藝參數(shù)可以在操作屏幕上方便地進(jìn)行修改和設(shè)定。例如，可以通過(guò)設(shè)定打手電動(dòng)機(jī)的頻率來(lái)確定打手的轉(zhuǎn)速，還可以設(shè)定打手轉(zhuǎn)速防軋值。（3）外部有總開(kāi)，總停和緊急剎車(chē)按鈕。觸摸屏操作界面上有打手測(cè)試，給棉開(kāi)，給棉

16、停，給棉點(diǎn)動(dòng)等按鈕，例如，當(dāng)設(shè)備因故障鐿車(chē)時(shí)，按觸摸屏界面中中的給棉反轉(zhuǎn)按鈕，給棉羅拉低速反轉(zhuǎn)，可將鐿在給棉羅拉與打手之間的棉花倒出來(lái)。（4）打手電動(dòng)機(jī)受變頻器的控制，可以根據(jù)不同原料的生產(chǎn)工藝設(shè)置打手轉(zhuǎn)速，當(dāng)打手因纏棉轉(zhuǎn)速下降時(shí)，可自動(dòng)停車(chē)保護(hù)打手電動(dòng)機(jī)，避免摩擦引起火災(zāi)。（5）給棉電動(dòng)機(jī)受變頻器的控制，當(dāng)前級(jí)機(jī)臺(tái)要棉量增大時(shí)，給棉電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高；當(dāng)前級(jí)機(jī)臺(tái)要棉量減少時(shí)，給棉電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，使輸棉管道的棉流保持均勻。 清棉機(jī)的電路組成6.1 清棉機(jī)的主電路主電路如圖5-1所示，主電路有2太電動(dòng)機(jī)，M1是打手電動(dòng)機(jī)，受變頻器A1控制。M2是給棉電動(dòng)機(jī)，受變頻器A2控制。斷路器QF1QF4對(duì)電路

17、提供過(guò)載和短路保護(hù)。打手變頻器A1的模擬量輸入端鏈接PLC的模擬量擴(kuò)展單元EM235的模擬電壓輸出端。給棉變頻器A2的模擬量輸入端在清梳聯(lián)生產(chǎn)線中連接集中控制柜上的給棉調(diào)節(jié)器，以調(diào)節(jié)輸棉管道內(nèi)棉流量的大小。AC380V經(jīng)變壓器T1為AC220V，供PLC和PLC輸出端負(fù)載使用，AC220V經(jīng)整流后輸出DC 24V供PLC輸入端和觸摸屏使用。6.2 PLC控制電路PLC輸入電路如圖5-2所示，使用外部DC 24V電源。各輸入端子的定義號(hào)與功能見(jiàn)表5-3 PLC輸出電流如圖5-4所示，使用AC 220V電源，各輸出端子的定義號(hào)與功能見(jiàn)表5-5. 模擬量擴(kuò)展單元的電路如圖5-6所示。模擬量擴(kuò)展單元的

18、型號(hào)為KM235，使用外部DC 24V電源。模擬量擴(kuò)展單元的定義號(hào)與功能見(jiàn)表5-7. 清棉機(jī)機(jī)構(gòu)分析7.1 天平調(diào)節(jié)裝置（均勻控制機(jī)構(gòu)）1、作用：當(dāng)棉層厚度發(fā)生變化時(shí)，天平羅拉速度反向改變，使單位時(shí)間內(nèi)的喂棉量不變。（檢測(cè)棉層的厚度，根據(jù)棉層厚度的變化調(diào)整給棉速度，保證在單位實(shí)踐內(nèi)向打手室內(nèi)喂入的棉叢重量恒定，達(dá)到成卷均勻的目的。）2、機(jī)構(gòu)（1）檢測(cè)機(jī)構(gòu)：由天平桿（以刀口為支點(diǎn)擺動(dòng)）、天平羅拉（定軸轉(zhuǎn)動(dòng)）組成；檢測(cè)棉層的厚度信號(hào)。如下圖： （2）傳遞放大機(jī)構(gòu)：由一系列的連桿、杠桿組成；將信號(hào)傳遞放大。（3）變速機(jī)構(gòu)：改變天平羅拉轉(zhuǎn)速；由鐵炮完成。 3、調(diào)節(jié)過(guò)程：棉層天平桿頭端（尾端）平衡杠桿上

19、擺雙臂杠桿逆時(shí)針擺動(dòng)鐵炮皮帶向上鐵炮小頭移動(dòng)被動(dòng)鐵炮減速天平羅拉減速。7.2綜合打手1、綜合打手的結(jié)構(gòu)2、影響開(kāi)松除雜的工藝參數(shù)： （1）綜合打手轉(zhuǎn)速：900-1000轉(zhuǎn)/分； （2）打手與天平羅拉的隔距：7-11 mm； （3）打手與塵棒的隔距：入口8-10 mm， 出 口16-18 mm； （4）塵棒間距：5-8 mm。7.3塵籠凝棉1、塵籠的結(jié)構(gòu)與作用（利用圖片） 由上下塵籠、風(fēng)道、風(fēng)機(jī)等組成。 2、作用：將散棉凝聚成為棉層，并清除其中的細(xì)小雜質(zhì)。 3、工作過(guò)程 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)氣流沿風(fēng)道流動(dòng)塵籠表面形成負(fù)壓散棉凝聚在塵籠表面，形成棉層；細(xì)小雜質(zhì)進(jìn)入塵籠，通過(guò)風(fēng)道、風(fēng)機(jī)進(jìn)入塵室。 風(fēng)機(jī)速度大于綜

20、合打手速度的1025，風(fēng)機(jī)速度過(guò)大，橫向兩邊風(fēng)速高，造成棉層兩邊厚；風(fēng)速過(guò)小，也會(huì)造成橫向不勻。7.4成卷 1、對(duì)成卷的要求 （1）棉卷要有一定的長(zhǎng)度：要求對(duì)棉卷定長(zhǎng)控制； （2）減少退卷時(shí)的棉層粘連：要求對(duì)棉層加壓； （3）棉卷成形良好、卷繞緊密：要求對(duì)棉卷加壓。 2、成卷過(guò)程 成層 棉層加壓 層卷成卷 棉卷加壓 定長(zhǎng)控制 由緊壓羅拉完成 由棉卷加壓裝置完成 由定長(zhǎng)控制裝置完成 3、棉層加壓 （1）加壓方式：緊壓羅拉自重加壓與重錘杠桿加壓相結(jié)合的方式。 (2) 加壓機(jī)構(gòu)與過(guò)程（利用圖片） 4、棉卷加壓 （1）機(jī)構(gòu)：棉卷壓釣、長(zhǎng)降輪系、制動(dòng)輪系、制動(dòng)杠桿、加壓重錘。 （2）加壓過(guò)程：棉卷直徑棉

21、卷壓釣有上升趨勢(shì)制動(dòng)輪有逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)制動(dòng)輪受阻棉卷壓釣上升受阻實(shí)現(xiàn)對(duì)棉卷加壓。 影響開(kāi)松除雜的主要因素（一）綜合打手轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速高，開(kāi)松除雜效果好，但加工長(zhǎng)纖維或成熟度差的原棉時(shí)，過(guò)高的打手轉(zhuǎn)速易產(chǎn)生束絲。一般轉(zhuǎn)速為8001000r/min。（二）天平羅拉轉(zhuǎn)速 當(dāng)喂入棉層厚度一定時(shí)，天平羅拉轉(zhuǎn)速快，產(chǎn)量增加，但開(kāi)松梳理作用降低；反之，有利開(kāi)松除雜。（三）綜合打手與天平羅拉間隔距 該隔距小，開(kāi)松效果好，但過(guò)小隔距易損傷纖維，并造成天平曲桿振動(dòng)。一般710 mm，根據(jù)纖維長(zhǎng)度確定。（四）綜合打手與塵棒間隔距 該隔距小，開(kāi)松除雜效果好，但過(guò)小隔距易造成通道阻塞，產(chǎn)生疵點(diǎn)。此隔距由進(jìn)口到出口應(yīng)逐漸放

22、大，一般進(jìn)口810mm，出口1618 mm。（五）塵棒間隔距 該隔距大小視纖維含雜情況而定，一般58 mm。 清棉機(jī)的傳動(dòng)與工藝計(jì)算9.1 清棉機(jī)傳動(dòng) 9.2清棉機(jī)的工藝計(jì)算 1、速度計(jì)算 （1）棉卷羅拉轉(zhuǎn)速 設(shè)N0為2.2千瓦電機(jī)轉(zhuǎn)速，N1為棉卷羅拉轉(zhuǎn)速，I為2.2千瓦電機(jī)至棉卷羅拉的傳動(dòng)比，則有： N0/N1=I 因?yàn)?所以： （2）天平羅拉速度（略） 2、牽伸計(jì)算（棉卷羅拉到天平羅拉的牽伸倍數(shù)） 設(shè)V1為棉卷羅拉速度，V2為天平羅拉速度，則： E=V1/V2稱(chēng)為棉卷羅拉到天平羅拉的牽伸倍數(shù)；根據(jù)牽伸倍數(shù)的定義則有： 控制系統(tǒng)編程的可靠性本系統(tǒng)中采用了以下幾種方式提高了系統(tǒng)可靠性。10.1

23、優(yōu)先程序的設(shè)計(jì)為了確保PLC動(dòng)作的可靠，在軟件設(shè)計(jì)時(shí)使用了動(dòng)作優(yōu)先程序，其基本形式有以下兩種:關(guān)斷優(yōu)先式圖4.7(a)關(guān)斷優(yōu)先式啟動(dòng)、保持、停止控制程序梯形圖，當(dāng)關(guān)斷信號(hào)X2=1時(shí)，無(wú)論啟動(dòng)信號(hào)狀態(tài)如何繼電器M400“被關(guān)斷(狀態(tài)為0)，當(dāng)關(guān)斷信號(hào)X2=0時(shí)，使啟動(dòng)信號(hào)X1=1，則可啟動(dòng)M400(使其狀態(tài)變?yōu)?)，并通過(guò)常開(kāi)觸點(diǎn)M400自鎖，在X1變?yōu)椤?”后仍保持M400為啟動(dòng)狀態(tài)(狀態(tài)保持為1)因?yàn)楫?dāng)X1與X2同時(shí)為1時(shí)，關(guān)斷信號(hào)X2有效，所以稱(chēng)為關(guān)斷優(yōu)先式，此在生活供水程序中使用。啟動(dòng)優(yōu)先式圖4.7(b)為啟動(dòng)優(yōu)先式啟動(dòng)、保持、停止控制程序梯形圖。當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)X1=1時(shí)，無(wú)論關(guān)斷信號(hào)X2狀

24、態(tài)如何，M400被啟動(dòng)，并且當(dāng)X2=0時(shí)，通過(guò)M400常開(kāi)觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自鎖。當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)Xl=O時(shí)，使X2=1，可實(shí)現(xiàn)關(guān)斷M400，因?yàn)楫?dāng)X1與X2同時(shí)為“1”時(shí)，啟動(dòng)信號(hào)X1有效，所以稱(chēng)為啟動(dòng)優(yōu)先式，此在消防狀態(tài)供水使用。10.2故障檢測(cè)程序的設(shè)計(jì)在軟件設(shè)計(jì)中增加故障檢測(cè)程序是抑制PLC 外部元件引發(fā)控制系統(tǒng)故障的有效辦法，這方面我們采用兩種故障檢測(cè)法:時(shí)間故障檢測(cè)法： 由于控制系統(tǒng)工作循環(huán)中各工步的運(yùn)動(dòng)都有一定的嚴(yán)格規(guī)定的時(shí)間，因此，我們以這些時(shí)間為參考，在要檢測(cè)的工步動(dòng)作開(kāi)始的同時(shí)，啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器的時(shí)間設(shè)定值比正常情況下該動(dòng)作要持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)25%左右，當(dāng)某一工步動(dòng)作時(shí)間超過(guò)規(guī)定時(shí)間，達(dá)

25、到對(duì)應(yīng)的定時(shí)器預(yù)置時(shí)間，還未轉(zhuǎn)入下一個(gè)工步動(dòng)作時(shí)，這時(shí)系統(tǒng)發(fā)出故障信號(hào)，停止正常工作循環(huán)程序，啟動(dòng)報(bào)警及顯示程序，這就是所謂“超節(jié)拍保護(hù)”。邏輯錯(cuò)誤檢測(cè)法： PLC控制系統(tǒng)在正常的情況下，各輸入、輸出信號(hào)、中間記憶裝置之間存在著確定的邏輯關(guān)系，一旦出現(xiàn)異常邏輯關(guān)系，必定是控制系統(tǒng)出了故障。因此，我們事先編制好一些常見(jiàn)故障的異常邏輯程序，加進(jìn)用戶(hù)程序中，當(dāng)這種邏輯關(guān)系實(shí)一狀態(tài)為“1，就必然出現(xiàn)了相應(yīng)的設(shè)備故障。即可將異常邏輯關(guān)系的狀態(tài)輸出作為故障信號(hào)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警、停機(jī)等控制。10.3聯(lián)鎖控制程序的設(shè)計(jì)在生產(chǎn)機(jī)械的各種運(yùn)動(dòng)之間，往往存在著某種相互制約關(guān)系，我們采用聯(lián)鎖控制的方法來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性

26、。聯(lián)鎖控制的關(guān)鍵是正確選擇和使用聯(lián)鎖信號(hào)。不能同時(shí)發(fā)生的運(yùn)動(dòng)聯(lián)鎖控制圖4.8為不能同時(shí)發(fā)生的運(yùn)動(dòng)聯(lián)鎖控制梯形圖，為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)A與運(yùn)動(dòng)B不會(huì)同時(shí)發(fā)生，選擇聯(lián)鎖信號(hào)為M400和M410的常閉觸點(diǎn)，分別串入M410和M400的控制回路中，當(dāng)M400和M410中有任一個(gè)要啟動(dòng)時(shí)，另一個(gè)必須首先已被關(guān)斷，反之，兩者中任何一個(gè)啟動(dòng)之后都首先將另一個(gè)的控制回路斷開(kāi)，從而保證任何時(shí)間兩者不可能同時(shí)啟動(dòng)。提高且保證了控制系統(tǒng)的可靠性。順序步進(jìn)聯(lián)鎖控制在順序依次發(fā)生的運(yùn)動(dòng)之間，采用順序步進(jìn)聯(lián)鎖控制的方式，選擇前一個(gè)運(yùn)動(dòng)的常開(kāi)觸點(diǎn)，串聯(lián)在下一個(gè)運(yùn)動(dòng)的啟動(dòng)線路中，同時(shí)選擇后一個(gè)運(yùn)動(dòng)的常閉觸點(diǎn)串入前個(gè)運(yùn)動(dòng)的關(guān)斷控制回路

27、中，這樣，只有上一個(gè)運(yùn)動(dòng)發(fā)生了，下一個(gè)運(yùn)動(dòng)才可以進(jìn)行，且一旦后一個(gè)運(yùn)動(dòng)發(fā)生了，立即迫使前一個(gè)運(yùn)動(dòng)停止。 通訊系統(tǒng)為了使變頻器、PLC與計(jì)算機(jī)之間能夠通訊，上位機(jī)選用研華586工控機(jī)，ACS601變頻器自帶RS-485C接口，S7-200LC的端口1可作為自由通訊端口，且也為RS485端口，由此構(gòu)成了由多臺(tái)設(shè)備的計(jì)算機(jī)控制。利用每臺(tái)變頻器和PLC上內(nèi)置的RS485口，通過(guò)雙絞線或屏蔽雙絞線，依次將工控機(jī)與各變頻器通訊的對(duì)應(yīng)端子連接起來(lái)，就構(gòu)成了如上圖5.1的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 系統(tǒng)調(diào)試12.1變頻器關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)定故障處理針對(duì)本系統(tǒng)中的主要部件變頻器，本節(jié)主要闡述了系統(tǒng)調(diào)試中的參數(shù)設(shè)定和故障處理方法

28、。變頻器有數(shù)百個(gè)參數(shù)可以填寫(xiě)或改寫(xiě)。如果參數(shù)缺省(即出廠時(shí)的設(shè)定值)，只要接線正確即可投入正常運(yùn)行。但是，選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)可以提高運(yùn)行的品質(zhì)和達(dá)到某些必要或特殊的要求。在變頻器調(diào)試過(guò)程中參數(shù)類(lèi)故障就是其中的一種。參數(shù)設(shè)置類(lèi)故障 過(guò)壓類(lèi)故障對(duì)變頻器來(lái)說(shuō)，都有一個(gè)正常的工作電壓范圍，當(dāng)電壓超過(guò)這個(gè)范圍時(shí)很可能損壞變頻器，常見(jiàn)的過(guò)電壓有兩類(lèi)。1)輸入交流電源過(guò)壓 2)發(fā)電類(lèi)過(guò)電壓其它故障1)過(guò)載 2) 過(guò) 流 3) 欠 壓12.2 PLC的調(diào)試PLC系統(tǒng)的程序調(diào)序可分為以下三個(gè)步驟。實(shí)驗(yàn)室調(diào)試在驗(yàn)室中即可進(jìn)行，主要完成以下工作:1) 編程器不與PLC相連，僅在離線狀態(tài)下，通過(guò)使用編程軟件中的“文件檢查

29、”功能檢查程序是否與其組態(tài)相匹配、是否有重復(fù)輸出線圈、各種參數(shù)值是否超出設(shè)定范圍及基本語(yǔ)法錯(cuò)誤。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的任何錯(cuò)誤均顯示相應(yīng)的錯(cuò)誤代碼，調(diào)試人員可查找用戶(hù)手冊(cè)確定錯(cuò)誤內(nèi)容并及時(shí)修改。2) 編程器只與PLC主機(jī)在線聯(lián)絡(luò)，此時(shí)可以檢查通信口參數(shù)的設(shè)置、PLC和I/O狀態(tài)設(shè)置，還可將各控制功能程序塊提出，排除其它程序的干擾，對(duì)輸入信號(hào)和中間接點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行狀態(tài)強(qiáng)制，觀察相應(yīng)的輸出接點(diǎn)變化是否滿(mǎn)足程序設(shè)計(jì)的邏輯要求，對(duì)程序邏輯進(jìn)行初步檢查。制造地調(diào)試首先，待系統(tǒng)上電后，通過(guò)觀察CPU模塊和各接口模塊的指示燈，檢查CPU和總線接口的狀態(tài)是否正常，系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。同時(shí)檢查實(shí)際PLC系統(tǒng)與程序“通信管理表I

30、/O map”中遠(yuǎn)程站及站模塊的設(shè)置是否一致，以及系統(tǒng)的通信配置是否滿(mǎn)足要求。 關(guān)于PLC和變頻器規(guī)范布線13.1 原因絲光工序是將煮練過(guò)的平幅織物在一定張力下，用濃堿溶液處理，使織物纖維發(fā)生不可逆的溶脹，纖維截面趨向圓形，表面光滑，再經(jīng)沖洗去堿、蒸洗去凈等加工，使織物產(chǎn)生絲一樣的光澤，從而使織物獲得穩(wěn)定的尺寸、耐久的光澤、增加抗拉強(qiáng)度并提高對(duì)染料的吸附力。 絲光工藝使用的絲光機(jī)有布鋏絲光機(jī)、直輥絲光機(jī)、彎輥絲光機(jī)等，其中應(yīng)用比較普遍的是布鋏絲光機(jī)，是由左、右兩組布鋏鏈條組成，織物在布鋏夾持下進(jìn)行沖洗去堿擴(kuò)幅，幅寬容易控制，使織物獲得較好的縮水率。高速布鋏絲光聯(lián)合機(jī)和其它染整機(jī)械一樣由進(jìn)布裝置

31、、扎車(chē)、繃布輥、布鋏式拉幅機(jī)(絲光機(jī))、水洗機(jī)、烘燥機(jī)、出布裝置等眾多通用裝置和單元機(jī)組成。其控制系統(tǒng)采用多單元交流變頻調(diào)速，調(diào)幅、吸堿、噴淋、堿液回收用交流電機(jī)傳動(dòng)，探邊、水洗機(jī)、上排導(dǎo)布輥用力矩電機(jī)傳動(dòng)，控制核心是對(duì)絲光機(jī)左、右兩組布鋏鏈獨(dú)立傳動(dòng)，在速度跟隨的同時(shí)實(shí)現(xiàn)位置同步，要求運(yùn)轉(zhuǎn)布速可達(dá)100m/min以上。整個(gè)系統(tǒng)采用10.4” Magelis XBT-G 彩色TFT觸摸屏(XBT G5330)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定、顯示等操作和系統(tǒng)監(jiān)控。13.2 控制系統(tǒng)方案高速布鋏絲光機(jī)控制系統(tǒng)采用施耐德電氣公司的Micro PLC為控制核心，絲光機(jī)部分的傳動(dòng)控制采用兩臺(tái)通過(guò)光纖通訊連接的UE/ME系列

32、高性能變頻器實(shí)現(xiàn)左、右兩組布鋏鏈的速度跟隨和位置同步；其它部分傳動(dòng)采用ATV58和ATV31變頻器，通過(guò)PLC的模擬量輸出控制實(shí)現(xiàn)恒速度恒張力控制。PLC還同時(shí)對(duì)眾多堿泵按設(shè)定時(shí)序控制，并實(shí)現(xiàn)絲光過(guò)程中的脫鋏停車(chē)、探邊、燒堿濃度與布鋏拉幅之間的故障連鎖，以及停車(chē)時(shí)堿泵的自動(dòng)停噴、停吸等。整個(gè)系統(tǒng)采用10.4” Magelis XBT-G 彩色TFT觸摸屏(XBT G5330)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定、顯示等操作和系統(tǒng)監(jiān)控。13.3 控制系統(tǒng)說(shuō)明高速布鋏絲光聯(lián)合機(jī)控制系統(tǒng)的核心是 UE/ME系列高性能變頻器的應(yīng)用。UE/ME系列變頻器是施耐德電氣公司推出的空間矢量控制型高性能變頻器，功率范圍為15500kW

33、，通過(guò)模塊并聯(lián)方式最大功率可達(dá)1200kW，具有充足的可靈活配置的輸入、輸出接口(包括光纖輸入輸出接口，Max.50米)，內(nèi)置PID過(guò)程控制器，控制方式可以是磁通矢量或V/F控制。開(kāi)環(huán)模式下可精確控制電機(jī)速度低至1Hz；閉環(huán)矢量控制模式下，通過(guò)采用閉環(huán)控制轉(zhuǎn)矩模式可實(shí)現(xiàn)張力控制、開(kāi)卷/卷取控制、位置控制、轉(zhuǎn)矩控制等；采用閉環(huán)控制速度模式可實(shí)現(xiàn)起重及提升、高精度速度控制、位置控制、零速滿(mǎn)轉(zhuǎn)矩等。此外，UE/ME系列變頻器內(nèi)置Modbus 通訊協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)RS485/232 通訊口，并支持DeviceNet, Interbus, Profibus-DP等網(wǎng)絡(luò)。UE/ME 系列變頻器的另一個(gè)突出特點(diǎn)是

34、Vysta for Windows 軟件允許用戶(hù)自定義特殊應(yīng)用。Vysta軟件是基于Windows的圖形化編程平臺(tái)，主要由兩部分組成：顯示屏編輯器(可自定義顯示屏結(jié)構(gòu)及內(nèi)容，包括菜單格式及顯示數(shù)據(jù)的類(lèi)型)和原理圖編輯器(用于編輯控制功能，控制功能塊利用拖放技術(shù)相互連接)。采用Vysta軟件并結(jié)合變頻器的輸入/輸出接口，可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)PLC控制功能移至UE/ME變頻器中，從而提高傳動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)速度和性能，滿(mǎn)足用戶(hù)自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的需要。絲光機(jī)控制系統(tǒng)正是采用了UE/ME系列變頻器通過(guò)Vysta軟件編程的用戶(hù)自定義特殊應(yīng)用功能，通過(guò)原理圖編輯，并結(jié)合變頻器間光纖輸入、輸出接口，將絲光機(jī)左、右兩組布鋏鏈的速

35、度跟隨和位置同步的復(fù)雜運(yùn)算和控制功能內(nèi)置在變頻器中，方便地滿(mǎn)足了系統(tǒng)的要求。此外，在高速布鋏絲光聯(lián)合機(jī)的水洗機(jī)部分，利用UE/ME系列變頻器的力矩控制功能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)布輥張力的連續(xù)可調(diào)控制，可以從根本上改變傳統(tǒng)的張力開(kāi)環(huán)并通過(guò)力矩電機(jī)有級(jí)調(diào)節(jié)的應(yīng)用方式，張力控制十分穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量也得到了大幅度提高。具體實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)方案是：采用普通變頻電機(jī)加光碼反饋替代原有的力矩電機(jī)，將導(dǎo)布輥的張力反饋送到變頻器的模擬輸入口，與張力給定作比較，通過(guò)一套數(shù)學(xué)模型運(yùn)算，給出需要的輸出力矩參考，直接控制變頻器的輸出力矩；與絲光機(jī)控制一樣，水洗機(jī)控制的所有運(yùn)算都直接通過(guò)Vysta軟件的原理圖編輯功能完成

36、。13.4 變頻器與 PLC 連接需注意的問(wèn)題可編程序控制器（PLC），由于它可通過(guò)軟件改變?cè)O(shè)備的控制邏輯，不需要大量增加或減少外部的硬件設(shè)備，簡(jiǎn)單方便，再加上高可靠性，體積小，抗干擾能力強(qiáng)，能在比較惡劣的環(huán)境下工作等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，PLC 被廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制領(lǐng)域以及其他的相關(guān)控制領(lǐng)域，并且得到越來(lái)越多的關(guān)注和使用。變頻器可以把一固定頻率的電能轉(zhuǎn)化為另一頻率的電能，具有較好的節(jié)電效果和很好的調(diào)速性能，把它應(yīng)用于交流電機(jī)的調(diào)速和控制系統(tǒng)，是最方便的。由于 PLC 和變頻器有很好的應(yīng)用效果，所以在很多情況下，PLC 和變頻器都會(huì)相互配合使用。由PLC 提供控制信號(hào)或通斷指令來(lái)控制變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)以及

37、高低頻率的輸出，達(dá)到控制生產(chǎn)節(jié)奏和產(chǎn)品質(zhì)量的目的。但兩者在配合使用時(shí)又應(yīng)注意幾個(gè)方面的問(wèn)題，現(xiàn)介紹如下：變頻器的輸入信號(hào)中包括對(duì)運(yùn)行、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、微動(dòng)等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行操作的開(kāi)關(guān)型指令信號(hào)，變頻器常常通過(guò)外部中間繼電器接點(diǎn)和通斷或具有繼電器接點(diǎn)通斷性質(zhì)的元件（比如晶體管的開(kāi)關(guān)特性）引入輸入信號(hào)，以得到PLC 所發(fā)出運(yùn)轉(zhuǎn)指令。在使用繼電器進(jìn)行相關(guān)的控制時(shí)，常因接點(diǎn)接觸不良造成誤動(dòng)作，而在用晶體管引入指令信號(hào)時(shí)，也應(yīng)考慮晶體管本身所需的電壓、電流容量等因素，以保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。在設(shè)計(jì)變頻器的輸入信號(hào)電路時(shí)，還應(yīng)注意當(dāng)輸入信號(hào)電路連接不當(dāng)時(shí)，有時(shí)也會(huì)造成變頻器的誤動(dòng)作。比如，當(dāng)輸入信號(hào)電路采用

38、繼電器等感性負(fù)載時(shí)，繼電器通斷產(chǎn)生的浪涌電流帶來(lái)的噪聲干擾，有可能引起變頻器的誤動(dòng)作，所以應(yīng)在線路中接有相應(yīng)的干擾抑制電路。即應(yīng)在繼電器線圈兩端增加續(xù)流二極管或在繼電器接點(diǎn)兩端增加消弧元件。變頻器中也存在著一些數(shù)值型（比如頻率、電壓等）指令信號(hào)的輸入，可分為數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)兩種。數(shù)字信號(hào)輸入，多采用變頻器面板上的按鍵來(lái)操作或通過(guò)串行接口來(lái)設(shè)定。模擬信號(hào)輸入則通過(guò)接線端子由外部給定，通常是05V、O10V 的電壓信號(hào)或010mA、420mA的電流信號(hào)。由于接口電路因輸入信號(hào)而異，因此必須根據(jù)變頻器的輸入阻抗來(lái)選擇PLC 的輸出模塊。當(dāng)變頻器的 PLC 電壓信號(hào)范圍不同時(shí)，如變頻器的輸入信號(hào)為010V，而PLC 的輸出電壓信號(hào)為05V，或PLC 的輸出信號(hào)電壓為010V 時(shí)，而變頻器的輸入電壓范圍為05V 時(shí)，由于變頻器和晶體管的允許電壓電流等因素的限制，須用串聯(lián)的方式接入限流電阻或采用分壓方式，以保證進(jìn)行開(kāi)關(guān)時(shí)不超過(guò)PLC 和變頻器的相應(yīng)范圍。此外，在連接時(shí)，應(yīng)盡量將主線路和控制線路分開(kāi)，以保證主線路一側(cè)的干擾不傳達(dá)到控制電路中。在使用中，通