可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用.doc

鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2006 級(jí)畢業(yè)論文 題 目可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 專(zhuān) 業(yè)新型紡織機(jī)電技術(shù) 學(xué) 號(hào) 061031135 姓 名袁修凱 指導(dǎo)老師張立峰 交稿日期 2008.12.22 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 摘要 I 可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 摘摘 要：要：我國(guó)的紡織行業(yè)正步入新一輪發(fā)展環(huán)境中，新的機(jī)遇更需要技術(shù)基礎(chǔ)作為 支撐，作為新型成熟的控制技術(shù)PLC，以其各種優(yōu)點(diǎn)成為首選。本文通過(guò)對(duì) PLC 基礎(chǔ)知識(shí)的介紹，PLC 應(yīng)用于紡織領(lǐng)域的優(yōu)越性能，PLC 應(yīng)用于紡織的拓展領(lǐng)域的主 要方向，以及對(duì) PLC 應(yīng)用于紡織的發(fā)展趨勢(shì)作了基本闡述，并分析了本土化 PLC 應(yīng)用 所產(chǎn)生的問(wèn)題，提出了幾點(diǎn)建設(shè)性的建議，為我國(guó)紡織設(shè)備的技術(shù)含量提供了理論依 據(jù)、技術(shù)支持，指明了我國(guó)紡織機(jī)械的發(fā)展方向。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞： 紡織紡織 可編程序控制器可編程序控制器 機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)電一體化技術(shù) 作者：袁修凱 導(dǎo)師：張立峰 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 摘要 II PLC in the field of textile applications Abstract：Chinas textile industry is entering a new round of development of the environment， new opportunities as a basis for more technical support， as a new type of mature control technology - -PLC， its advantages to become the first choice. Based on PLCs presentation basic knowledge， PLC used in the field of textiles and superior performance， PLC used in the textile and expand the area of the main direction of the PLC as well as textiles used in the development of the basic trends described and analyzed the localization PLC Application Arising from the issue raised a number of constructive suggestions for Chinas textile equipment， technology provides a theoretical basis， technical support， pointing out Chinas textile machinery development. Key words： Textile PLC Integration of machinery technology Mechatronics Written by：YuanXiukai Supervised by：ZhangLifeng 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 目錄 目錄目錄 引言 -1 第一章 PLC 的基本知識(shí)-2 1.1 PLC 的產(chǎn)生與發(fā)展 -2 1.2 PLC 的特點(diǎn) -2 1.2.1 靈活、通用-2 1.2.2 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)-3 1.2.3 編程簡(jiǎn)單、使用方便-3 1.2.4 接線(xiàn)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)、體積小、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化-4 1.3 PLC 的控制思想 -4 1.3.1 開(kāi)關(guān)量的邏輯控制-4 1.3.2 模擬量的閉環(huán)控制-4 1.3.3 數(shù)字量的智能控制-5 1.4 本章小結(jié) -5 第二章 PLC 在紡織設(shè)備中的應(yīng)用-6 2.1 PLC 提高紡機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性 -6 2.2 PLC 改善了勞動(dòng)環(huán)境，降低了現(xiàn)場(chǎng)噪聲 -7 2.3 PLC 提高了設(shè)備運(yùn)行效率，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度 -8 2.4 PLC 提高了產(chǎn)品質(zhì)量/產(chǎn)量；增強(qiáng)了紡機(jī)設(shè)備的適應(yīng)性 -9 2.5 PLC 提高了紡織機(jī)械整體水平和紡機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 -10 2.6 本章小結(jié) -11 第三章 PLC 在紡織設(shè)施中的應(yīng)用-12 3.1 PLC 在紡織廠中央空調(diào)中的應(yīng)用 -12 3.2 PLC 在紡織空壓系統(tǒng) -13 3.3 PLC 在紡織廢水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用 -13 3.4 本章小結(jié) -14 第四章 PLC 在拓展紡織領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用-15 4.1 PLC 在紡織虛擬儀器中的應(yīng)用 -15 4.2 PLC 在染整企業(yè)的應(yīng)用 -16 4.2.1 染缸系統(tǒng)-16 4.2.2 退煮漂聯(lián)合機(jī)-17 4.3 PLC 在印花機(jī)上的應(yīng)用 -18 4.4 本章小結(jié) -19 第五章 PLC 在紡織中應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)-20 第六章 結(jié)論 -22 參考文獻(xiàn) -23 致謝 -24 可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 引言 第 1 頁(yè) 共 24 頁(yè) 引言 隨著自動(dòng)化生產(chǎn)這一概念的發(fā)展深入，紡織行業(yè)也迎來(lái)了自動(dòng)化普及的春天， PLC 以其靈活通用、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程容易、接線(xiàn)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)、體積小、 重量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的特點(diǎn)，正悄然掀起紡織行業(yè)的自動(dòng)化變革。 PLC 作為我國(guó)紡織行業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程的一個(gè)里程碑，其在紡織行業(yè)的應(yīng)用具有紡織進(jìn) 程劃時(shí)代的意義。 本文從 PLC 在紡織設(shè)備、紡織設(shè)施、紡織拓展領(lǐng)域等幾個(gè)方面，分條闡述了 PLC 在紡織行業(yè)的應(yīng)用對(duì)紡織行業(yè)的影響，展望了我國(guó)紡織中 PLC 應(yīng)用的發(fā)展前景，總結(jié) 了我國(guó)紡織中 PLC 應(yīng)用存在的問(wèn)題，指出了 PLC 在我國(guó)的發(fā)展中存在的不足，并提出 了初步的解決方案。 可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 第一章 PLC 的基礎(chǔ)知識(shí) 第 2 頁(yè) 共 24 頁(yè) 第一章 PLC 的基本知識(shí) 在生產(chǎn)過(guò)程、科學(xué)研究和其它產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，電器控制技術(shù)的應(yīng)用都是十分廣泛的。 尤其在紡織機(jī)械設(shè)備中，電氣控制亦比其它的控制方法使用的更為普遍。隨著科學(xué)技 術(shù)的發(fā)展，特別時(shí)大規(guī)模集成電路的問(wèn)世和微處理技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了 PLC,它不僅可 以取代傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)，還可以進(jìn)行復(fù)雜的過(guò)程控制和構(gòu)成分布式自動(dòng)化 系統(tǒng)，使紡織中的電氣控制技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。到目前為止，紡織行業(yè)應(yīng)用 的 PLC 為所有行業(yè)最多的行業(yè)。 1.1 PLC 的產(chǎn)生與發(fā)展 PLC 又叫可編程序控制器。1985 年，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)在其頒布的可編程控制 器標(biāo)準(zhǔn)草案第二稿中，對(duì)可編程控制器定義如下：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作 的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部 存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、 模擬式的輸入和輸出，控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 現(xiàn)代 PLC 的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出上述定義的范圍。近年來(lái)，PLC 的發(fā)展異常迅猛，產(chǎn) 品更新?lián)Q代的速度明顯加快，功能日益增強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域愈加廣泛。PLC 已成為實(shí)現(xiàn)工 業(yè)自動(dòng)化的一種強(qiáng)有力工具。 1.2 PLC 的特點(diǎn) PLC 具有很多與其他控制系統(tǒng)不同的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)也決定了其應(yīng)用的領(lǐng)域與適 應(yīng)的對(duì)象，體現(xiàn)了 PLC 的強(qiáng)大功能。 1.2.1 靈活、通用 在繼電器控制系統(tǒng)中，使用的控制器件是大量的繼電器，整個(gè)系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)計(jì)好 的電氣控制圖，由人工通過(guò)布線(xiàn)、焊接、固定等手段組裝完成的，其過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。 如果因?yàn)楣に嚿系纳栽S變化，需要改變電氣控制系統(tǒng)的話(huà)，那么原先的整個(gè)電氣控制 系統(tǒng)將被全部拆除，而重新進(jìn)行布線(xiàn)、焊接、固定等工作，耗費(fèi)了大量的人力、物力 和時(shí)間。而 PLC 是通過(guò)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能的，如果控制功能需要改 變的話(huà)，只需要修改程序以及改動(dòng)極少量的接線(xiàn)即可。而且，同一臺(tái) PLC 還可以用于 不同的控制對(duì)象，改變軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同的控制要求，因此具有很大的靈活性、通 用性。另外，PLC 產(chǎn)品還具有多樣化、系列化的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)形式多種多樣，同一系 列又有低檔、中檔、高檔之分，因此可以適應(yīng)于各種不同規(guī)模、不同要求的工業(yè)控制。 PLC 還有多種功能模塊，可以根據(jù)需要靈活組合成各種不同功能的控制裝置，實(shí)現(xiàn)各 種特殊的控制要求。 可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 第一章 PLC 的基礎(chǔ)知識(shí) 第 3 頁(yè) 共 24 頁(yè) 1.2.2 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 對(duì)工業(yè)控制器件來(lái)講，可靠性是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，如何能在各種惡劣的工業(yè) 環(huán)境和條件(如電磁干擾、低溫潮濕、灰塵、超高溫等)下，平穩(wěn)、可靠地工作，將故障 率降至最低，是研制每一種控制器件必須考慮的問(wèn)題。PLC 的研制者在這一方面采取 了許多有力的措施，使 PLC 具有很高的可靠性和抗干擾能力，因此被稱(chēng)為“專(zhuān)為適應(yīng)惡 劣的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)” 。 首先，PLC 采用的是微電子技術(shù)，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作是由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完 成的，因此不會(huì)出現(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)中的接線(xiàn)老化、脫焊、觸點(diǎn)電弧等現(xiàn)象，提高了 可靠性。另外，PLC 還在硬件和軟件兩方面采取了以下主要措施來(lái)提高其可靠性。 硬件措施 對(duì)電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，均采用嚴(yán)格措施進(jìn)行屏蔽，以防外界 干擾；對(duì)供電系統(tǒng)及輸入線(xiàn)路采用多種形式的濾波，如 LC 或 II 型濾波網(wǎng)絡(luò)，以消除 或抑制高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響；對(duì) CPU 這個(gè)核心部件所需的 +5V 電源，采用多級(jí)濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動(dòng)和 過(guò)電壓、欠電壓的影響；在 CPU 與 I/O 電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離了 內(nèi)部電路與 I/O 間的聯(lián)系，減少故障和誤動(dòng)作；采用模塊式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有助于在 故障情況下短時(shí)修復(fù)。因?yàn)橐坏┎槌瞿骋荒K出現(xiàn)故障就能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正 常工作。 軟件措施 監(jiān)控程序定期地檢測(cè)外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、后備電池電壓過(guò)低及強(qiáng)干擾信 號(hào)等，以便及時(shí)進(jìn)行處理；當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲(chǔ)器，并對(duì)存儲(chǔ)器 進(jìn)行封閉，禁止對(duì)存儲(chǔ)器的任何操作，以防存儲(chǔ)信息被沖掉。這樣，一旦檢測(cè)到外界 環(huán)境正常后，便可恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來(lái)的程序工作；設(shè)置監(jiān)視定時(shí)器 WDT，如果程序每次循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過(guò)了 WDT 規(guī)定時(shí)間，表明程序進(jìn)入死循環(huán)，立 即報(bào)警；加強(qiáng)對(duì)程序的檢查和校驗(yàn)，一旦程序有錯(cuò)，立即報(bào)警，并停止執(zhí)行；對(duì)用戶(hù) 程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備，停電時(shí)利用后備電池供電，保證信息不丟失。由于采 取了以上措施，使 PLC 的可靠性、抗干擾能力大大提高，這是 PLC 控制優(yōu)于微機(jī)控制 的一大特點(diǎn)。 1.2.3 編程簡(jiǎn)單、使用方便 用微機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，使用的是匯編語(yǔ)言，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計(jì) 算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。而 PLC 采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”目前大多數(shù) PLC 采用的梯形圖語(yǔ)言編程方式，既繼承了繼電器控制線(xiàn)到大多數(shù)電氣技術(shù)人員的讀 圖習(xí)慣及應(yīng)用微機(jī)的水平，很容易被電氣于編程，程序改變時(shí)也容易修改，靈活方便。 這種面向控制過(guò)程與面前微機(jī)控制常用的匯編語(yǔ)言相比，雖然在 PLC 內(nèi)部增加了解釋 可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 第一章 PLC 的基礎(chǔ)知識(shí) 第 4 頁(yè) 共 24 頁(yè) 程序，對(duì)大多數(shù)的機(jī)電控制設(shè)備來(lái)說(shuō)，PLC 的控制速度是足夠快的。 用微機(jī)控制，還要在輸入輸出接口上做大量工作，才能與控制現(xiàn)場(chǎng)連接起來(lái)，調(diào) 試也比較煩瑣。而 PLC 的輸入輸出接口已經(jīng)做好，可直接與控制現(xiàn)場(chǎng)的用戶(hù)設(shè)備連接。 輸入接口可以與各種開(kāi)關(guān)和傳感器連接，輸出接口具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，可以直接與 繼電器、接觸器、電磁閥等連接，使用很方便。 1.2.4 接線(xiàn)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)、體積小、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 PLC 的接線(xiàn)只需將輸入設(shè)備(如按鈕、開(kāi)關(guān)等)與 PLC 輸入端子連接，將輸出設(shè)備 (如接觸器、電磁閥等)與 PLC 輸出端子連接。接線(xiàn)工具僅為螺絲刀，接線(xiàn)工作極其簡(jiǎn) 單、工作量極少。 現(xiàn)代 PLC 不僅具有條件控制、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、步進(jìn)等控制功能，而且還能完成 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等。因此，它既可 對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控，又可對(duì)模擬量進(jìn)行控制；既可控制一臺(tái)單機(jī)、一條生產(chǎn)線(xiàn)，又可控 制一個(gè)機(jī)群，多條生產(chǎn)線(xiàn)；既可現(xiàn)場(chǎng)控制，又可遠(yuǎn)距離控制；既可控制簡(jiǎn)單系統(tǒng)，又 可控制復(fù)雜系統(tǒng)。 由于 PLC 采用半導(dǎo)體集成電路，因此具有體積小、重量輕、功耗低的特點(diǎn)。且由 于 PLC 是專(zhuān)為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，其結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用、體積小巧，并 由于具備很強(qiáng)的可靠性和抗干擾能力，使之易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，因而成為實(shí)現(xiàn)機(jī) 電一體化十分理想的控制設(shè)備。 1.3 PLC 的控制思想 PLC 的控制思想有多種，所以 PLC 又可實(shí)現(xiàn)多種不同的控制要求，但是其主要的 控制思想為“集中管理、分散控制”的分布式控制。 1.3.1 開(kāi)關(guān)量的邏輯控制 開(kāi)關(guān)量的邏輯控制是 PLC 的最基本控制功能。所控制的邏輯可以是各種各樣的： 時(shí)序的、組合的、延時(shí)的、計(jì)數(shù)的、不計(jì)數(shù)的等等?？刂频妮斎搿⑤敵鳇c(diǎn)數(shù)可以不受 限制。少則十點(diǎn)、幾十點(diǎn)，多則成千上萬(wàn)的點(diǎn)，并可通過(guò)聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。用 PLC 進(jìn) 行開(kāi)關(guān)量控制的實(shí)例很多，冶金、機(jī)械、紡織、輕工、化工等等，幾乎所有工業(yè)行業(yè) 都需用到它。目前，PLC 是首選的目標(biāo)，就是用于開(kāi)關(guān)量的控制。 1.3.2 模擬量的閉環(huán)控制 PLC 具有 A/D， D/A 轉(zhuǎn)換及算術(shù)運(yùn)算等功能，因此可以實(shí)現(xiàn)模擬量控制。有的 PLC 還具有 PID 控制或模糊控制的功能，可用于閉環(huán)的位置控制、速度控制和過(guò)程控 制。目前除大型機(jī)、中型機(jī)具有此功能外，一些公司的小型機(jī)也具有這種功能。如 可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 第一章 PLC 的基礎(chǔ)知識(shí) 第 5 頁(yè) 共 24 頁(yè) OMRON 公司的 CQM1 機(jī)，松下電工的 FP1 機(jī)等。 1.3.3 數(shù)字量的智能控制 利用 PLC 能接受和輸出高速脈沖的功能，在配備相應(yīng)的傳感器(如旋轉(zhuǎn)編碼器或脈 沖伺服裝置、閉口環(huán)型分配器、功放、步進(jìn)電機(jī))就能實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的智能控制。較高級(jí) 的還專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了位控制單元模塊、運(yùn)動(dòng)單元模塊等，實(shí)現(xiàn)了曲線(xiàn)插補(bǔ)。新開(kāi)發(fā)的運(yùn)動(dòng) 單元，還認(rèn)識(shí)數(shù)控技術(shù)的。 1.4 本章小結(jié) 可編程序控制器是一種專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。其 優(yōu)質(zhì)的性能正逐漸在現(xiàn)代工業(yè)機(jī)電一體化方向得以充分發(fā)揮，各種不同和優(yōu)點(diǎn)也正形 成不同的分支學(xué)科，PLC 的功能正在不斷的拓展，各個(gè)功能模塊的開(kāi)發(fā)插入，使得 PLC 完全可以替代一般性的 PC 機(jī)，而且其特有的靈活通用、可靠性高、抗干擾能力 強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特性使其更加有更廣闊的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力與市場(chǎng)。 在不久的將來(lái)，可編程序控制器的各個(gè)行業(yè)普及一定能夠?yàn)闄C(jī)械設(shè)備的更新?lián)Q代， 解放勞動(dòng)力方面有更大的貢獻(xiàn)。 可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 第二章 PLC 在紡織設(shè)備中的應(yīng)用 第 6 頁(yè) 共 24 頁(yè) 第二章 PLC 在紡織設(shè)備中的應(yīng)用 在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的歷史進(jìn)程中，紡織機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度發(fā)生了 巨大的進(jìn)步。控制系統(tǒng)從最早的十幾個(gè)繼電器控制，發(fā)展到用單板機(jī)、PLC、可編程 序計(jì)算機(jī)控制器（PCC）等。這些控制方式各有特點(diǎn)，例如，純繼電器線(xiàn)路可以用在 控制簡(jiǎn)單的紡織設(shè)備中，其價(jià)格低廉、維護(hù)方便，但不易于改變功能；單片機(jī)具有一 定的編程靈活性、價(jià)格又低于一般的 PLC，但控制點(diǎn)位和編程能力受到一定限制； PLC 以其方便易掌握的編程指令及可擴(kuò)展的輸入/輸出模塊、成熟的抗干擾技術(shù)而深受 工程技術(shù)人員歡迎，所以現(xiàn)在一般的紡機(jī)設(shè)備，PLC 是最常見(jiàn)的控制器。 2.1 PLC 提高紡機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性 PLC 在紡機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性方面，簡(jiǎn)潔明了的故障報(bào)警、簡(jiǎn)易了的系統(tǒng)維 護(hù)，具有任意設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)的可行性。 FA029( D )多倉(cāng)混棉機(jī)電氣控制系統(tǒng)包括進(jìn)棉風(fēng)機(jī)、輸棉風(fēng)機(jī)、斜簾電動(dòng)機(jī)、剝棉 電動(dòng)機(jī)、均棉電動(dòng)機(jī)、平簾電動(dòng)機(jī)、打手電動(dòng)機(jī)等，人機(jī)界面采用西門(mén)子 TP170B 觸 摸屏面板，其功能方框圖見(jiàn)圖 2-1。FA029( D )多倉(cāng)混棉機(jī)采用西門(mén)子 S7-300 可編程控 制器控制，控制部分包括開(kāi)關(guān)量輸入、輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊。平簾、斜簾、 喂棉、打手等 4 臺(tái)電動(dòng)機(jī)和 2 個(gè)風(fēng)機(jī)都采用變頻調(diào)速。開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)包括機(jī)外連鎖 控制信號(hào)，各種開(kāi)關(guān)和光電信號(hào)，各電動(dòng)機(jī)過(guò)載信號(hào)及變頻器過(guò)載信號(hào) 4 個(gè)部分，開(kāi) 關(guān)量輸出包括聯(lián)鎖控制信號(hào)，交流接觸器控制信號(hào)和變頻器啟動(dòng)信號(hào) 3 個(gè)部分。 圖 2-1 FA029(D)多倉(cāng)混棉機(jī)電氣控制系統(tǒng)示意圖 采用的 PLC 大大提高了各個(gè)電機(jī)之間的配合精度，協(xié)調(diào)了各部分之間的運(yùn)動(dòng)配合， 可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 第二章 PLC 在紡織設(shè)備中的應(yīng)用 第 7 頁(yè) 共 24 頁(yè) 提高了整機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，觸摸屏面板的使用可以直接設(shè)定和修改各種工藝 參數(shù)、手動(dòng)調(diào)試，各變頻器和光電信號(hào)接收、發(fā)射器的參與可以隨機(jī)監(jiān)控運(yùn)行狀況及 故障報(bào)警，保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。 2.2 PLC 改善了勞動(dòng)環(huán)境，降低了現(xiàn)場(chǎng)噪聲 在紡織生產(chǎn)中，由于傳動(dòng)系統(tǒng)的工作需要，許多紡織機(jī)械均采用長(zhǎng)邊軸十齒輪變 速箱轉(zhuǎn)動(dòng)，例如滌綸后加工聯(lián)合機(jī)從導(dǎo)絲機(jī)到 4 道牽伸機(jī)有 40 米長(zhǎng)，采用長(zhǎng)邊軸十齒 輪變速箱分別傳動(dòng)導(dǎo)絲機(jī)、14 道牽伸機(jī)和緊張熱定型機(jī)等，其工作原理示意圖如圖 2-2 所示： 圖 2-2 牽伸段總線(xiàn)控制系統(tǒng)框圖（改造前） 雖然此種傳動(dòng)方式經(jīng)濟(jì)且維護(hù)工藝趨于成熟，但是此種傳動(dòng)方式不但占地面積大 （100 平方米以上） ，而且噪聲大，傳統(tǒng)梳棉機(jī)、漿紗機(jī)等棉紡機(jī)械也如此。這樣一方 面存在安全隱患，另一方面也制約了整機(jī)運(yùn)行的效率，使生產(chǎn)率下降，降低了經(jīng)濟(jì)效 益！ 選用 PLC 對(duì)原有的機(jī)臺(tái)進(jìn)行改造如圖 2-3，用幾臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)替換長(zhǎng)邊軸十齒輪變速箱， 增加對(duì)應(yīng)數(shù)量的變頻器，交流電動(dòng)機(jī)就可以由 PLC 進(jìn)行控制，既可以提高了整機(jī)運(yùn)行 的速度，又提高了整機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，減少了噪聲，間接提高了經(jīng)濟(jì)效益， 雖然對(duì) PLC 和交流電動(dòng)機(jī)的投入增加了成本，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益看卻是有效的投入。 可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 第二章 PLC 在紡織設(shè)備中的應(yīng)用 第 8 頁(yè) 共 24 頁(yè) 圖 2-3 牽伸段總線(xiàn)控制系統(tǒng)框圖（改造后） 這樣很好地解決了多單元機(jī)（即多電動(dòng)機(jī)）的速度比例同步調(diào)速技術(shù)并淘汰了長(zhǎng) 邊軸十齒輪變速箱的傳動(dòng)方式。由此，改善了勞動(dòng)條件，降低了現(xiàn)場(chǎng)的噪聲，有利于 保護(hù)操作人員的身體健康。 2.3 PLC 提高了設(shè)備運(yùn)行效率，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度 過(guò)去更換加工產(chǎn)品品種時(shí)需停機(jī)更換大量的齒輪、皮帶輪等機(jī)件，例如傳統(tǒng)的粗 紗機(jī)在紡制不同品種時(shí)需要改變各牽伸羅拉、錠翼、筒管、龍筋升降等傳動(dòng)部件的速 度比例，需要改變捻度、張力、成形角度等則要調(diào)整錐輪、成形機(jī)構(gòu)、差動(dòng)機(jī)構(gòu)、擺 動(dòng)機(jī)構(gòu)和換向機(jī)構(gòu)等，這樣需要更換齒輪、皮帶輪幾十個(gè)多至百余個(gè)，既其時(shí)又費(fèi)力 還要停機(jī)一個(gè)班至幾個(gè)班。 90 年代末開(kāi)始新型粗紗機(jī)采用多電機(jī)傳動(dòng)，PLC 控制、變頻調(diào)速后，更換品種很 簡(jiǎn)便只須在觸摸屏上輸入有關(guān)工藝參數(shù)、設(shè)置各傳動(dòng)部件的運(yùn)行速度等即可，減少了 停機(jī)時(shí)間，大大提高了粗紗機(jī)的運(yùn)行效率，同時(shí)降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。該控制系統(tǒng)原理框 圖如圖 2-5 所示： 圖 2-5 粗紗機(jī)控制系統(tǒng)原理框圖 該系統(tǒng)中 PLC 作為上位機(jī)，采用 CAN 通信適配卡與 CAN 總線(xiàn)連接。CAN 總線(xiàn)上的各 部件（變頻器等）必須具有 CAN 標(biāo)準(zhǔn)通信接口。變頻器（4 臺(tái)）采用共直流母線(xiàn)供電方 式，共直流母線(xiàn)供電可以將 4 臺(tái)通用變頻器的直流電源相互并聯(lián)方式或采用將一臺(tái)變 頻器的直流電源供電給其余 3 臺(tái)逆變器的方式。4 臺(tái)電動(dòng)機(jī)均帶編碼器實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控 制，保證高精度調(diào)速。PLC 通過(guò) CAN BUS 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制 4 臺(tái)變頻器和電動(dòng)機(jī)按多個(gè)數(shù)學(xué) 模型或根據(jù)實(shí)測(cè)粗紗張力進(jìn)行控制。4 臺(tái)變頻器和電動(dòng)機(jī)按工藝所需的規(guī)律運(yùn)轉(zhuǎn)。例如 錠翼卷繞速度隨卷繞直徑的增大而降速，保證恒張力卷繞。在觸摸屏上對(duì)工藝參數(shù)進(jìn) 可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 第二章 PLC 在紡織設(shè)備中的應(yīng)用 第 9 頁(yè) 共 24 頁(yè) 行設(shè)定，再利用電子齒輪功能、保證無(wú)論錠翼速度高紙、筒管、羅拉、籠筋升降的速 度與錠翼速度之比始終保持紡紗工藝要求的速比關(guān)系。 總體來(lái)說(shuō)，應(yīng)用此設(shè)計(jì)后，大大降低了機(jī)臺(tái)的停車(chē)時(shí)間，提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率， 另外，由于設(shè)備占地面積小，電氣化程度高，能耗小。并設(shè)有羅拉纏繞、斷條、筒管 庫(kù)空等自停裝置，并設(shè)有指示燈，方便操作、維修，提高生產(chǎn)率。這樣就降低了保全 操作人員的工作時(shí)間和工作量和企業(yè)的用工量，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。 2.4 PLC 提高了產(chǎn)品質(zhì)量/產(chǎn)量；增強(qiáng)了紡機(jī)設(shè)備的適應(yīng)性 隨著科技的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，劍桿織機(jī)電氣控制系統(tǒng)也由原來(lái)繁雜的數(shù)字邏輯 電路發(fā)展到目前的以可編程控制器為核心的主流形式。它采用各種電氣輔助裝置對(duì)織 機(jī)的各部分的工作狀態(tài)進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)結(jié)果送入PLC內(nèi)部，PLC按照預(yù)先編排的程序?qū)?這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果經(jīng)輸出口送到各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而控制織機(jī)各部 分協(xié)調(diào)工作。 用PLC控制劍桿織機(jī)，可以使織機(jī)的可靠性成倍提高，并大大減少誤停車(chē)和動(dòng)作失 靈現(xiàn)象。下面對(duì)可編程控制器在劍桿織機(jī)中的具體控制作簡(jiǎn)要分析。所用PLC為西門(mén)子 公司的S7-200型PLC。 PLC控制劍桿織機(jī)的PLC上I/O點(diǎn)分配如表2-1 地址輸人/輸出設(shè)備備注 I0.0 點(diǎn)動(dòng)按鈕常開(kāi)觸點(diǎn) I0.1 停車(chē)按鈕常開(kāi)觸點(diǎn) I0.2 開(kāi)車(chē)按鈕常開(kāi)觸點(diǎn) I0.3 儲(chǔ)緯器繼電器一經(jīng)停信號(hào)2 常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián) I0.4 經(jīng)停定位接近開(kāi)關(guān)常開(kāi)觸點(diǎn) I0.5 緯紗傳感器常開(kāi)觸點(diǎn) I0.6 緯停定位接近開(kāi)關(guān)常開(kāi)觸點(diǎn) I0.7 尋緯區(qū)接近開(kāi)關(guān)常開(kāi)觸點(diǎn) I1.1 急停按鈕一電機(jī)熱保一脫機(jī)開(kāi)關(guān)4 常閉觸點(diǎn)串聯(lián) I1.2 龍頭行程開(kāi)關(guān)常開(kāi)觸點(diǎn) I1.3 正尋緯按鈕常開(kāi)觸點(diǎn) I1.4 反尋緯按鈕常開(kāi)觸點(diǎn) Q0.0 綠色指示燈正常停車(chē)指示 Q0.1 紅色指示燈斷經(jīng)定點(diǎn)停車(chē)指示 Qo.2 黃色指示燈斷緯定點(diǎn)停車(chē)指示 Q0.3 吸鐵驅(qū)動(dòng)經(jīng)紗松弛 Q0.4 剎車(chē)一離合驅(qū)動(dòng)剎車(chē)一離合轉(zhuǎn)換 Q0.5 高壓一低壓驅(qū)動(dòng)高一低壓轉(zhuǎn)換 Q0.6 正向?qū)ぞ曭?qū)動(dòng)正向?qū)ぞ?Q0.7 反向?qū)ぞ曭?qū)動(dòng)反向?qū)ぞ?可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 第二章 PLC 在紡織設(shè)備中的應(yīng)用 第 10 頁(yè) 共 24 頁(yè) 表2-1 PLC I/O點(diǎn)分配表 按下控制箱而板上的開(kāi)車(chē)按鈕，離合器被勵(lì)磁，織機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 若經(jīng)線(xiàn)斷，則綱上停經(jīng)架給出信號(hào)，等平綜位信號(hào)到來(lái)時(shí)，PLC 發(fā)出停機(jī)信號(hào)。 織機(jī)停車(chē)。 緯紗接近開(kāi)關(guān)給出相遇信號(hào)的同時(shí)，若緯紗傳感器給出斷緯信號(hào)，則 PLC 輸出 定位停機(jī)信號(hào)。 按控制箱而板上“點(diǎn)動(dòng)”按鈕，離合器被勵(lì)磁，織機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，松開(kāi)“點(diǎn)動(dòng)”按鈕， 織機(jī)停車(chē)。 無(wú)斷經(jīng)、斷緯故障時(shí)，按機(jī)上停車(chē)按鈕，織機(jī)停車(chē)。 儲(chǔ)緯器缺緯的控制過(guò)程與斷經(jīng)相同。 按下急停/修車(chē)按鈕，織機(jī)立即剎車(chē)，然后轉(zhuǎn)入脫離狀態(tài)，調(diào)試人員可自由轉(zhuǎn)動(dòng) 手輪，以便放開(kāi)按鈕后織機(jī)隨即進(jìn)入停車(chē)狀態(tài)。 PLC 在劍桿織機(jī)上的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)以下功能： 準(zhǔn)確的停車(chē)定位功能，達(dá)到織機(jī)定點(diǎn)停車(chē)要求，適合車(chē)速 300RPM 以下的劍桿織 機(jī)。 靈活的編程，實(shí)現(xiàn)電子選色功能（可達(dá) 99 色）。 可靠的斷緯、斷經(jīng)檢測(cè)。 由此可知，PLC 在劍桿織機(jī)上的應(yīng)用提高了加工產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量增強(qiáng)了紡機(jī)設(shè)備對(duì) 生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性。不僅如此，PLC 控制、變頻調(diào)速可保證速度調(diào)節(jié)方便，控制準(zhǔn)確對(duì) 提高紡織品加工質(zhì)量有利。例如：粗紗機(jī)采用多電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速后簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)、 提高了車(chē)速（產(chǎn)量）、減少粗紗斷頭，基本避免了出現(xiàn)粗細(xì)節(jié)的粗紗，既增加了產(chǎn)量 又保證了粗紗質(zhì)量的穩(wěn)定性，同時(shí)改變工藝簡(jiǎn)便、快捷。細(xì)紗機(jī)按紡紗曲線(xiàn)進(jìn)行變頻 調(diào)速后也能提高車(chē)速增加單產(chǎn)，又能減少斷頭、提高紗線(xiàn)質(zhì)量。漿紗機(jī)采用多電動(dòng)機(jī) 變頻調(diào)速后，可控制加工紗線(xiàn)伸長(zhǎng)率在 1%左右，生產(chǎn)加工不同品種的紗，要求采用度 和不同的速比，由于 PLC 控制、變頻調(diào)速、各單元機(jī)調(diào)速方便、控制準(zhǔn)確，所以可能 滿(mǎn)足不同的速同品種紗的加工要求，即提高了設(shè)備對(duì)工藝的適應(yīng)性。 2.5 PLC 提高了紡織機(jī)械整體水平和紡機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 本世紀(jì)初在紡織機(jī)械上采用并推廣應(yīng)用了 PLC 控制變頻調(diào)速等新技術(shù)，加之加工 技術(shù)的提高，使得紡機(jī)整體水平有了明顯提高，同時(shí)增強(qiáng)了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，一方面在國(guó) 內(nèi)市場(chǎng)贏得了更多的市場(chǎng)份額，我國(guó)紡織機(jī)械的年銷(xiāo)售額逐年增加約 20%，2006 年已 達(dá) 500 億以上。從本世紀(jì)初以來(lái)細(xì)紗機(jī)和化纖機(jī)械已基本頂替了同類(lèi)產(chǎn)品的進(jìn)口，另 一方面在國(guó)際市場(chǎng)我國(guó)紡織機(jī)械出口到了更多的國(guó)家，現(xiàn)在主要有印度、巴基斯坦、 孟加拉國(guó)、印尼、土耳其、日本、德國(guó)等 130 多個(gè)國(guó)家，紡機(jī)出口以每年 20%以上的速 度增長(zhǎng)，從本世紀(jì)初的 3 億美元增至 2006 年出口紡機(jī)金額已達(dá) 10 億美元以上。 可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 第二章 PLC 在紡織設(shè)備中的應(yīng)用 第 11 頁(yè) 共 24 頁(yè) 2.6 本章小結(jié) 近 10 年來(lái)紡織機(jī)械普遍推廣應(yīng)用了 PLC 控制、變頻調(diào)速等新技術(shù)、新產(chǎn)品，改變 了我國(guó)紡織機(jī)械電氣控制系統(tǒng)工作不穩(wěn)定不可靠的被動(dòng)局面，加上機(jī)械加工水平的提 高使整個(gè)紡織機(jī)械上了一個(gè)臺(tái)階，得到國(guó)內(nèi)外客戶(hù)的信任，從而爭(zhēng)得了國(guó)內(nèi)外兩個(gè)市 場(chǎng)，近年來(lái)我國(guó)紡織機(jī)械年銷(xiāo)售額以 20%以上的速度遞增，紡織機(jī)械出口每年也以 20% 以上速度遞增，這是一個(gè)大好形勢(shì)。但我國(guó)紡織機(jī)械自主創(chuàng)新較少，使得我國(guó)紡機(jī)整 體水平還不夠高，技術(shù)自主的紡機(jī)還不多，與先進(jìn)國(guó)家相比差距較大。我們使用 PLC 控制、變頻調(diào)速等新技術(shù)的水平還不夠高，特別是其中的軟件功能尚未得到充分應(yīng)用， 這些還有待于下一步改進(jìn)提高。 可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 第三章 PLC 在紡織設(shè)施中的應(yīng)用 第 12 頁(yè) 共 24 頁(yè) 第三章 PLC 在紡織設(shè)施中的應(yīng)用 PLC 盡管在我國(guó)的紡織機(jī)械方面發(fā)展還不太成熟，但是也不影響在紡織設(shè)施中的應(yīng) 用，隨著 PLC 在紡織機(jī)械中應(yīng)用的漸趨完善，其在紡織設(shè)施方面也以同樣的速度在普 及著，大有趕超在工業(yè)其他方向的應(yīng)用的勢(shì)頭。 3.1 PLC 在紡織廠中央空調(diào)中的應(yīng)用 紡織廠中央空調(diào)是對(duì)紡織廠內(nèi)空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)的專(zhuān)用系統(tǒng)，它通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)、閥門(mén)、 泵等設(shè)備的開(kāi)、關(guān)及連續(xù)調(diào)節(jié)來(lái)控制室內(nèi)溫度、濕度，使之滿(mǎn)足一定要求。提高中央 空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性及可維護(hù)性，需采用控制產(chǎn)品對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備 進(jìn)行控制。早期的中央空調(diào)控制器多為就地式專(zhuān)用控制器和 DDC 控制器，它們具有控 制功能簡(jiǎn)單、不易聯(lián)網(wǎng)及信息集成度不高等缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的中央空調(diào)系統(tǒng)都傾向于采用先進(jìn)、實(shí)用、可靠的可編程控制器 (PLC)來(lái)進(jìn)行控制。 紡織廠空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)非常復(fù)雜，首先采用一臺(tái)功率比較大的風(fēng)機(jī)獲得足夠的風(fēng)源，然 后通過(guò)各種規(guī)格的風(fēng)道將風(fēng)送到相應(yīng)車(chē)間，最后通過(guò)調(diào)節(jié)各車(chē)間進(jìn)風(fēng)口的大小來(lái)控制 風(fēng)量。以前，風(fēng)機(jī)一直都是以工頻方式運(yùn)行，相應(yīng)轉(zhuǎn)速是設(shè)定不變的，操作人員每隔 一定時(shí)間到各道工序測(cè)量實(shí)際的溫度和濕度，并根據(jù)誤差情況進(jìn)行相應(yīng)的人為調(diào)節(jié)。 當(dāng)季節(jié)變化時(shí)要求更換風(fēng)機(jī)皮帶盤(pán)，當(dāng)濕度過(guò)低時(shí)要在風(fēng)通中增加蒸汽，以此控制風(fēng) 量和濕度，這樣不但勞動(dòng)強(qiáng)度大、麻煩，調(diào)速也受到一定限制，而且它不能隨天氣變 化而靈活調(diào)節(jié)，特別是風(fēng)機(jī)一直在最大轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，顯得很不經(jīng)濟(jì)。 可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 第三章 PLC 在紡織設(shè)施中的應(yīng)用 第 13 頁(yè) 共 24 頁(yè) 圖 3-1 中央空調(diào)硬件結(jié)構(gòu)圖 為提高中央空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性及可維護(hù)性，需采用控制產(chǎn)品對(duì)中央空調(diào) 系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制。 隨著可編程技術(shù)的普及，在國(guó)外，從 70 年代開(kāi)始就已大量采用可編程技術(shù)對(duì)空調(diào) 系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。國(guó)內(nèi)從 80 年代開(kāi)始引進(jìn)空調(diào)控制系統(tǒng)，運(yùn)行效果良好，節(jié)能效果顯著， 但是引進(jìn)設(shè)備投資大，維修困難。為此，許多紡織廠車(chē)間設(shè)計(jì)安裝了可編程控制的空 調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的可編程模塊結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)可以根據(jù)用戶(hù)的需要自由組 合達(dá)到較高的性能價(jià)格比。如圖 3-1 為中央空調(diào)控制系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)圖。 紡織廠中央空調(diào)控制系統(tǒng)可編程技術(shù)控制思想： 隨全年氣象的變化，按室外新焙值分不同情況進(jìn)行控制。 把全年車(chē)間溫濕度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，用變風(fēng)量控制車(chē)間的溫度，變露點(diǎn)控制 車(chē)間相對(duì)濕度。 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單。便于維修，便于操作。 以 PLC 為核心的高可靠的監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)空調(diào)主機(jī)的控制及各關(guān)聯(lián)主機(jī)之間的 協(xié)調(diào)控制，具有先進(jìn)、可靠、經(jīng)濟(jì)、靈活的顯著特色。 3.2 PLC 在紡織空壓系統(tǒng) 現(xiàn)代紡織企業(yè)中，越來(lái)越多的紡織企業(yè)均采用現(xiàn)代化的紡織機(jī)械用于生產(chǎn)，用來(lái) 提高生產(chǎn)量，其中，噴氣織機(jī)作為高科技紡織機(jī)械越來(lái)越多的被應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中， 空壓系統(tǒng)作為一項(xiàng)重要的輔助工程在紡織生產(chǎn)中不可忽視。 空壓系統(tǒng)配備的主要設(shè)備為離心式空氣壓縮機(jī)、冷凍式空氣干燥器，通過(guò)儲(chǔ)氣罐、 連接管道和閥門(mén)等組成壓縮空氣供氣系統(tǒng)，并配套冷卻系統(tǒng)、儀表空氣系統(tǒng)，計(jì)算機(jī) 檢測(cè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)空壓系統(tǒng)為生產(chǎn)一線(xiàn)保證不同壓力、不同負(fù)荷的用氣需求。在此前 提下確保合格的供氣品質(zhì)，滿(mǎn)足穩(wěn)定的氣源壓力，自動(dòng)調(diào)節(jié)供氣流量等是空壓系統(tǒng)自 動(dòng)控制的基本任務(wù)。 隨著自動(dòng)化水平的不斷提高，成熟的空壓系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守操作。空壓系統(tǒng)的 整體自動(dòng)調(diào)控具有更重要的意義： 單臺(tái)空壓機(jī)無(wú)法保證空壓系統(tǒng)整體供氣壓力的穩(wěn)定，而空壓系統(tǒng)的整體自控可 以有效保持系統(tǒng)內(nèi)空氣壓力穩(wěn)定。 整體的負(fù)載平衡，減少排氣放空，可以節(jié)約更多的能源，節(jié)省人力成本。 可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作，根據(jù)實(shí)際需要自動(dòng)開(kāi)機(jī)或加載空壓機(jī)以保持系統(tǒng)壓力。 可以定時(shí)間斷地記錄空壓機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)和報(bào)警，如跳車(chē)、喘振、通訊故障、壓力 等 為提高生產(chǎn)效率，降低成本，縮小事故發(fā)生系數(shù)。 可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 第三章 PLC 在紡織設(shè)施中的應(yīng)用 第 14 頁(yè) 共 24 頁(yè) 3.3 PLC 在紡織廢水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用 隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的逐步提高。必然對(duì)環(huán)境提出更高的要求。 解決好紡織企業(yè)水污染問(wèn)題，對(duì)污水進(jìn)行處理后再進(jìn)行排放，是生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及為 人們營(yíng)造舒適生活環(huán)境的重要條件。PLC控制系統(tǒng)用于紡織企業(yè)污水處理，可以對(duì)鼓風(fēng) 機(jī)、水泵、行程開(kāi)關(guān)、遠(yuǎn)程I/O、一些開(kāi)關(guān)量輸入/輸出點(diǎn)，及其液位，流量等一些模 擬量進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)污水處理的自動(dòng)化。其控制系統(tǒng)組成如圖3-2： 圖3-2 廢水處理 廢水處理系統(tǒng)中，采用可編程控制器代替物理繼電器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制提高了系統(tǒng)的 穩(wěn)定性和可靠性，最大限度地降低了故障發(fā)生率。它把計(jì)算機(jī)功能完備、靈活通用等 優(yōu)點(diǎn)和繼電器簡(jiǎn)單易懂、操作方便的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，解決了傳統(tǒng)控制中的觸點(diǎn)氧化、 接觸不良、機(jī)械震顫等問(wèn)題。同時(shí)，梯級(jí)圖程序易于編寫(xiě)和修改，在系統(tǒng)控制要求發(fā) 生變化時(shí)，只需對(duì)其梯級(jí)圖程序做相應(yīng)修改，避免了傳統(tǒng)控制中修改繼電器線(xiàn)路的繁 重工作。該控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，不僅提高了控制過(guò)程的自動(dòng)化程度也極大的提高 里生產(chǎn)效率。 該污水處理的PLC控制系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試方便等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于 污水處理廠及有關(guān)企業(yè)的污水處理，實(shí)現(xiàn)污水處理的自動(dòng)化。采用主控PLC，提高廢水 處理系統(tǒng)的工作效率，減少了人員的投入和成本的損耗。 3.4 本章小結(jié) 紡織設(shè)施是紡織企業(yè)的固定資本，也是紡織生產(chǎn)中的主要場(chǎng)所，只有保證了紡織 設(shè)施的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)作，才能保證紡織機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品， 保障企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)紡織設(shè)施的有效投入，是保證降低生產(chǎn)成本、擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、 提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。 自動(dòng)化控制中的PLC參與，大幅提高了生產(chǎn)效率的同時(shí)，也在各方面保障了安全 生產(chǎn)，是紡織企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)的保障，是紡織企業(yè)進(jìn)行自動(dòng)化改革的主要發(fā)展方向。 可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 第四章 PLC 在紡織拓展領(lǐng)域的應(yīng)用 第 15 頁(yè) 共 24 頁(yè) 第四章 PLC 在拓展紡織領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用 4.1 PLC 在紡織虛擬儀器中的應(yīng)用 隨著紡織工業(yè)的發(fā)展，織物從傳統(tǒng)的衣料向裝飾、工業(yè)、農(nóng)用、軍用多領(lǐng)域發(fā)展。 用途不同的織物，對(duì)性能的要求也各不相同，這就對(duì)紡織品檢測(cè)儀器提出了更多、更 新的要求，而紡織品檢測(cè)儀器開(kāi)發(fā)周期相對(duì)較長(zhǎng)，成本較高，推廣困難，這對(duì)紡織行 業(yè)穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，加快新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力非常不利。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā) 展，傳統(tǒng)儀器向計(jì)算機(jī)化的方向發(fā)展，虛擬儀器是自動(dòng)測(cè)試儀器技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要 方向。 圖 4-1 虛擬儀器示意圖 可編程控制器是以微處理器為核心，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展起來(lái)的 一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、編程簡(jiǎn)單、指令強(qiáng)大、靈活 性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。采用串口通信方式將 PLC 控制器與 個(gè)人計(jì)算機(jī)相聯(lián)接，組成上、下位機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) PC 與 PLC 兩者的信息共享，既 具有計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快，顯示圖形方便，界面友好等優(yōu)點(diǎn)，又具有 PLC 控制功能強(qiáng)、 運(yùn)行可靠性及抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在檢測(cè)自動(dòng)化實(shí)際應(yīng)用中有很高價(jià)值。 在虛擬儀器中計(jì)算機(jī)處于核心地位，軟件技術(shù)和測(cè)試系統(tǒng)緊密地結(jié)合，形成了一 個(gè)有機(jī)整體，使得儀器的結(jié)構(gòu)概念和設(shè)計(jì)觀點(diǎn)等都發(fā)生了變化?；?PLC 技術(shù)的虛擬 儀器特點(diǎn)有以下三個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。 將信號(hào)分析、顯示、存儲(chǔ)、打印和其他管理集中交給計(jì)算機(jī)來(lái)完成，充分發(fā)揮 了計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、傳輸和發(fā)布功能，使得組建系統(tǒng)變得更加靈活、簡(jiǎn)單。許 多硬件都被軟件所代替，減少了由電路器件引起的誤差。 在上述系統(tǒng)中所使用的 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、PLC 控制器和通信接口等都是使用成熟的 標(biāo)準(zhǔn)模塊，之間的聯(lián)接非常簡(jiǎn)單，這樣的儀器開(kāi)發(fā)免去了專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)的電子電路開(kāi)發(fā)， 可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 第四章 PLC 在紡織拓展領(lǐng)域的應(yīng)用 第 16 頁(yè) 共 24 頁(yè) 提高了開(kāi)發(fā)效率。 便于構(gòu)成復(fù)雜的測(cè)試系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)性好。在綜合的紡織測(cè)試中心，可以用虛擬儀 器來(lái)處理多測(cè)試系統(tǒng)傳來(lái)的數(shù)據(jù)，完成綜合數(shù)據(jù)處理功能。虛擬儀器既可以作為測(cè)試 儀器獨(dú)立使用，又可以通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成復(fù)雜的分布式測(cè)試系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)試、 監(jiān)控和故障診斷，這是傳統(tǒng)儀器所不能達(dá)到的。 總之虛擬儀器是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和測(cè)量技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是傳統(tǒng)儀 器觀念的一次變革，是將來(lái)儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。紡織產(chǎn)品指標(biāo)繁多，對(duì)測(cè) 量?jī)x器在數(shù)量和功能上都有巨大的需求。將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于紡織品檢測(cè)中，必將 推動(dòng)紡織檢測(cè)技術(shù)的一次新的技術(shù)革命，促進(jìn)紡織行業(yè)的健康發(fā)展。 4.2 PLC 在染整企業(yè)的應(yīng)用 目前染整設(shè)備技術(shù)發(fā)展總的趨勢(shì)是：向環(huán)境保護(hù)、節(jié)能降耗、省時(shí)高效、短流程 方面發(fā)展，重視無(wú)水加工技術(shù)、無(wú)制版印花技術(shù)、低溫等離子處理等新技術(shù)；另一重 要趨勢(shì)是廣泛采用自動(dòng)化技術(shù)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用交流變頻多單元同步調(diào)速系統(tǒng)；在控制 系統(tǒng)方面，廣泛應(yīng)用可編程控制器，參數(shù)在線(xiàn)監(jiān)控普遍應(yīng)用，提升了染整設(shè)備的自動(dòng) 化程度，使工藝穩(wěn)定性、重現(xiàn)性得以大幅度提高。 4.2.1 染缸系統(tǒng) 圖 4-2 染缸系統(tǒng)電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明： PC 作為系統(tǒng)的上位機(jī)通過(guò)串口與主控制箱的 PLC 主站模塊的通訊口 I/0 連接， 采用 RS232 通訊實(shí)現(xiàn)對(duì) PLC 數(shù)據(jù)的采集和控制。 系統(tǒng)主干通訊網(wǎng)絡(luò)采用 MODBUS 協(xié)議。 可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 第四章 PLC 在紡織拓展領(lǐng)域的應(yīng)用 第 17 頁(yè) 共 24 頁(yè) 系統(tǒng)分為三個(gè)控制箱：主控制箱、機(jī)身控制箱、機(jī)身電磁閥接線(xiàn)盒。系統(tǒng)需要 配置 5 個(gè) PLC 主模塊，以 MODBUS 總線(xiàn)協(xié)議進(jìn)行通訊。主控制箱內(nèi)有 3 個(gè) PLC 主模塊， 其中第 1 個(gè)主模塊配置為 MODBUS 主站。機(jī)身控制箱和機(jī)身電磁閥接線(xiàn)盒分別各配置 1 個(gè) PLC 主模塊。 主控制箱的主站 PLC 采用 EC20-2012BTA 主模塊（晶體管輸出） ，擴(kuò)展了 2 個(gè) EC20-4PT 模塊（溫度測(cè)量） 、2 個(gè) EC20-4AD 模塊（4-20mA 模擬量測(cè)量） ；主控制箱的從 站 PLC 采用 2 個(gè) EC20-2012BTA 主模塊（晶體管輸出） 。 機(jī)身控制箱從站 PLC 采用 EC20-2012BRA 主模塊（繼電器輸出） ，擴(kuò)展了 1 個(gè) EC20-4AD 模塊（0-10VDC 模擬量測(cè)量） 。控制箱應(yīng)留出未來(lái)擴(kuò)展的空間，以便將來(lái)增加 擴(kuò)展模塊。該控制箱上安裝 1 個(gè)無(wú)錫匯聯(lián) SLIAN 的文本顯示屏，通訊線(xiàn)與 PLC 的通訊 口 0 連接（RS-232） 。 機(jī)身電磁閥接線(xiàn)盒從站 PLC 采用 EC20-3232BRA 主模塊（繼電器輸出） 。 5 個(gè)比例閥分別由主控制箱的 3 個(gè) PLC 主模塊進(jìn)行控制。每個(gè) PLC 主模塊可控 制 2 個(gè)比例閥。 4 臺(tái)變頻器和 2 個(gè)流量計(jì)都作為 MODBUS 從站，由主控制箱主站 PLC 進(jìn)行監(jiān)控。 可編程控制器與電腦的共同參與，不但使染缸系統(tǒng)的工作趨于更加的穩(wěn)定，更加 為系統(tǒng)工藝參數(shù)的設(shè)定更加的方便。 4.2.2 退煮漂聯(lián)合機(jī) 退煮漂聯(lián)合機(jī)屬于染整設(shè)備中的前處理設(shè)備，主要作用是采用化學(xué)方法去除紡織 物上的各種雜質(zhì)(如漿料、油劑、污染物等)，使其表面潔凈，呈現(xiàn)本色光澤，便于后 續(xù)加工。退煮漂聯(lián)合機(jī)包括退漿、煮練、漂洗三部分。 圖 4-3 退煮漂聯(lián)合機(jī) 對(duì)退煮漂聯(lián)合機(jī)來(lái)說(shuō)，聯(lián)合蒸房的效率、化學(xué)原料及環(huán)保問(wèn)題、和熱回收利用問(wèn) 題是最受關(guān)注的。 退煮漂聯(lián)合機(jī)整機(jī)采用變頻器作為驅(qū)動(dòng)設(shè)備，傳動(dòng)點(diǎn)約為 3060 個(gè)；采用松緊架 作為張力反饋，每個(gè)變頻器可進(jìn)行簡(jiǎn)單張力控制，具體方式有變頻器自身調(diào)節(jié)或者采 用同步控制器控制。退煮漂整機(jī)采用通訊控制方式，可設(shè)置多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)分段運(yùn)行，實(shí) 現(xiàn)運(yùn)行速度自適應(yīng)。 可編程序控制器在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用 第四章 PLC 在紡織拓展領(lǐng)域的應(yīng)用 第 18 頁(yè) 共 24 頁(yè) 圖 4-4 退煮漂聯(lián)合機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 PLC 在退煮漂聯(lián)合機(jī)的應(yīng)用體現(xiàn)如下優(yōu)點(diǎn)： 快速的處理器，執(zhí)行基本指令只需 0.1s，特殊指令 0.3s 以上 最大支持 320 點(diǎn)開(kāi)關(guān)量； XA 型內(nèi)置 4 入 2 出模擬量功能，分辨率 1/12000； 標(biāo)準(zhǔn)搭載 4 軸高速計(jì)數(shù)器功能（單相 100kHz相位 50kHz）和 4 軸 100kHz 高速 脈沖輸出； 標(biāo)準(zhǔn)搭載 USB 并聯(lián)端口； 串行通訊端口可自由選擇 RS-232C、RS-485（2 端口） ； 支持 HostLi