PLC在棉紡細紗機電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用

PLC在棉紡細紗機電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用

201*-12-30來源：中國自動化網(wǎng)瀏覽：74

１引言

FA506型細紗機是目前成紗質(zhì)量好，自動化程度高，操作簡單，便于管理環(huán)錠細紗機，適用于純棉或化纖純紡和混紡細紗工序，尤其采用PLC作控制器，提高了控制精度，解決了生產(chǎn)管理方面存許多缺陷，可紡織造、針織等所用細紗。FA506細紗機電氣控制系統(tǒng)用PLC控制整個紡紗過程，紡紗過程所需自動開車、鋼領(lǐng)板自動升降、中途停車后能自動跟蹤開車、自動落紗、自動留頭等功能。能設(shè)定顯示紡絲工藝參數(shù)，實現(xiàn)定長落紗和錠子速度曲線控制以及班產(chǎn)累計等功能。對紡紗過程錠速、牽引倍數(shù)、細紗號數(shù)、捻度等進行計算并自動顯示，并依據(jù)機上各部分傳感器自動協(xié)調(diào)控制。采用數(shù)字通信，提高了系統(tǒng)抗干擾性。

２系統(tǒng)構(gòu)成2.1硬件組成

FA506細紗機電氣控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成包括以下幾個部分：傳動部分、檢測部分、變頻器、可編程控制

器、人機界面、數(shù)字通訊。見圖1。⑴傳感器、指令開關(guān)信號輸入部分

部分由主軸、前后羅拉傳感器、成形桃輪位置傳感器、鋼領(lǐng)板行程傳感器和指令開關(guān)組成，主軸、前后羅拉傳感器用來測速，由PLC計算出相應(yīng)錠速、紡紗長度、產(chǎn)量、牽伸倍數(shù)、捻度、細紗號數(shù)等；成形桃輪位置傳感器使停車時能按一定順序和位置停車，有利于下一次開車，減少開車斷頭，實現(xiàn)紗線自動留頭；鋼領(lǐng)板行程傳感器用來確定鋼領(lǐng)板開車、滿紗、落紗時位置；指令開關(guān)用來發(fā)送開車、中途停車等指

令。

⑵數(shù)據(jù)檢測部分：數(shù)據(jù)檢測部分由主軸、前羅拉、后羅拉傳感器組成。功能為自動檢測紡紗過程中主軸、前、后羅拉運行數(shù)據(jù)，為計算班產(chǎn)、錠速、牽伸倍數(shù)、細紗號數(shù)、捻度等工藝參數(shù)以及錠子速度曲線

控制提供數(shù)據(jù)。

⑶傳動部分：包括主電機、吸風(fēng)電機、鋼領(lǐng)板升降電機、自動潤滑裝置、自動清潔裝置、變頻器、落

紗電源、各種開關(guān)等。

⑷變頻器錠子速度控制：該部分由變頻器、錠子傳動部分、主電機構(gòu)成，其作用是變頻器依據(jù)PLC傳

輸錠子速度控制曲線自動調(diào)整錠子運行，提高紗線質(zhì)量和產(chǎn)量。

⑸PLC部分:該部分由松下Fp0plc構(gòu)成，完成全機開關(guān)量輸入、數(shù)據(jù)檢測以及計算和過程控制，實現(xiàn)

紡紗過程自動化和對機器運行情況進行監(jiān)控。

⑹MD506L參數(shù)設(shè)定顯示單元:MD506L與PLC之間以PPI協(xié)議通訊，完成紡紗過程工藝參數(shù)顯示設(shè)定，

可直接設(shè)定錠子運行曲線，實現(xiàn)控制柔性化。

⑺數(shù)字通訊部分：該部分由觸摸屏MD506L通訊口、PLC通訊口和變頻器RS485部分構(gòu)成，觸摸屏MD506L與PLC通訊口以RS232C協(xié)議通訊完成參數(shù)設(shè)定顯示，PLC通訊口與變頻器RS485以自由口協(xié)議通訊完成

錠子曲線控制，數(shù)字通訊高精度、高可靠性和低成本極大提高了機器性能比和市場競爭力。

⑻其它執(zhí)行機構(gòu)：該部分包括吸風(fēng)電動機、鋼領(lǐng)板電動機、自動潤滑裝置、吹吸風(fēng)電動機、落紗電源、

制動器和信號燈，由連接到PLC輸出點接觸器驅(qū)動或由PLC輸出點直接驅(qū)動。

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圖1系統(tǒng)硬件構(gòu)成圖2.2系統(tǒng)軟件和組態(tài)

（１）MD506L組態(tài)軟件。MD506L觸摸屏共組態(tài)有21幅畫面，可進行菜單式操作，鍵盤式數(shù)據(jù)輸入，可

圖形顯示，多種提示信息可指導(dǎo)操作，故障診斷信息，方便維修。開機首頁中組態(tài)有：紡紗長度、錠速、前羅拉速度、細紗號數(shù)、捻度、工作班次、班產(chǎn)量、總產(chǎn)量、時間、紡紗長度顯示圖形及[報警信息]、[班次選擇]、[主菜單]選擇按鈕。主要數(shù)據(jù)都本頁顯示出來，按選擇按鈕可切換到相應(yīng)頁進行操作。主菜單頁中可按屏上按鈕[參數(shù)查閱／設(shè)定]、[查閱產(chǎn)量／清零]、[三自動選擇]、[時間設(shè)定]、[觸摸屏校準]及[注意事項]等可切換到相應(yīng)頁面，密碼鎖位置不同，按相同按鈕會切換到不同頁面，拒絕沒有權(quán)限人員對參數(shù)進行修改。當(dāng)操作人員輸入數(shù)據(jù)時，顯示屏?xí)�自動顯示操作鍵盤和數(shù)據(jù)設(shè)定范圍，若輸入不正確或超出范

圍，顯示屏?xí)�顯示出錯信息，輸入數(shù)據(jù)不被接受。

（２）PLC程序。FA506細紗機電氣控制系統(tǒng)軟件分為：包括過程控制程序和測速計算程序、速度曲線

控制程序和參數(shù)數(shù)據(jù)保存程序幾個部分：

過程控制程序：輸入點指令開關(guān)信號、成形桃輪位置傳感器、鋼領(lǐng)板行程位

置傳感器信號和觸摸屏設(shè)定參數(shù)進行紡紗過程自動控制。

測速計算程序：運用PLC高速計數(shù)器和普通計數(shù)器對主軸、前后羅拉測速傳感器

信號進行統(tǒng)計，再計算到需要數(shù)據(jù)顯示到觸摸屏上。

速度曲線控制程序：包括SMB130自由口通訊協(xié)議初始化，數(shù)據(jù)計算、發(fā)送、接受，

發(fā)送中斷，接受中斷。

參數(shù)數(shù)據(jù)保存程序：將重要37個參數(shù)數(shù)據(jù)共148字節(jié)內(nèi)容用程序方法寫入

EEPROM中，當(dāng)某一數(shù)據(jù)發(fā)生更改則重新寫入。

數(shù)字通訊部分和錠子運行曲線部分：主要采用自由口通訊協(xié)議完成與變頻器數(shù)據(jù)傳輸。FP0PLC通訊控制寄存器設(shè)置為自由口通訊方式后,程序接受中斷以及發(fā)送指令控制通訊口操作。自由口通信方式下通信方式由程序梯圖控制。FP0還定義了波特率、校驗方式和數(shù)據(jù)長度。使錠子運行曲線平滑，設(shè)定點與點之間采用數(shù)據(jù)建模方法擬合發(fā)送參數(shù)。其中參數(shù)設(shè)定菜單程序框圖如圖2。

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圖2參數(shù)設(shè)定圖

（３）編程用到主要計算。主軸測速傳感器脈沖寬度計算

式中：

P脈沖寬度；

r主軸主軸轉(zhuǎn)速，r／min；

Ф磁塊磁塊直徑(霍爾傳感器觸發(fā)用)值為8mm；D傳感輪傳感器輪直徑(外徑表面裝磁塊)值為90mm。

以通常主軸轉(zhuǎn)速主軸1500r／min計算，則可算出P值為1.13ms，這一值小于PLC程序掃描周期，

編程時對主軸測速應(yīng)采用高速計數(shù)器，否則計數(shù)不準確，傳感器也應(yīng)有足夠大開關(guān)頻率。

設(shè)定錠速計算出變頻器頻率以下兩公式：

式中：

r錠錠子轉(zhuǎn)速，r／min；r電動機-電動機轉(zhuǎn)速，r／min；D-電動機皮帶輪直徑，mm；D2-主軸皮帶輪直徑，mm；

D-滾盤直徑，mm；D-錠盤直徑，mm；r額定-電動機50Hz額定轉(zhuǎn)速；F變頻器輸出頻率，Hz；

σ錠帶厚度。

可導(dǎo)出以下公式用于編程中把設(shè)定錠速換算成變頻器輸出頻率：

３數(shù)字通訊應(yīng)用特點

該控制系統(tǒng)最大特點是應(yīng)用數(shù)字通訊方式完成人機界面與PLC以及PLC與驅(qū)動器之間數(shù)據(jù)傳輸。我們進行錠子速度曲線控制時只能選用模擬量來控制變頻器運行，這樣增加了硬件成本且控制精度較低。采用數(shù)字通訊后，介質(zhì)為RS485，硬件僅為一根屏蔽線，且抗干擾能力增強，為實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)傳輸控制參數(shù)提供了

條件，降低了控制成本。數(shù)字通訊要求軟件設(shè)計嚴謹，軟件編制達5K。

４結(jié)束語

FA506型細紗機控制系統(tǒng)前身采用PLC開關(guān)量控制合外協(xié)參數(shù)儀構(gòu)成，全機控制精度低，可靠性合抗干擾能力差，系統(tǒng)成本較高。采用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)后，全機控制采取數(shù)字通訊方式，控制精度高、可靠性合抗干擾性能較優(yōu)。利用“提高軟件設(shè)計水平來降低硬件投入”原則，極大降低了系統(tǒng)成本，單機實現(xiàn)

成本降低達控制系統(tǒng)10%左右，極大提高了產(chǎn)品盈利能力，具有廣闊應(yīng)用前景。

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引言

FA502型細紗機是一種在我國棉紡行業(yè)廣泛使用的機型。隨著棉紡行業(yè)生產(chǎn)水平的提高和對棉紗質(zhì)量要求的提高，F(xiàn)A502型細紗機已不能滿足市場的需求，因而對FA502型細紗機進行改造勢在必行（。FA502型細紗機如圖1所示）我們根據(jù)細紗紡織工藝，應(yīng)用PLC技術(shù)，對FA502細紗機的電氣控制系統(tǒng)進行了改造，使老設(shè)備增添新動力，使之在優(yōu)質(zhì)高效和環(huán)保的前提下達到FA506型細紗機的生產(chǎn)水平。

圖1FA502型細紗機

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第一章細紗機的介紹及其電氣控制

系統(tǒng)的改造方案

1.1細紗機的介紹

一、國內(nèi)細紗機的發(fā)展

1950年以來，中國生產(chǎn)的紡織機器，在總結(jié)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和借鑒國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，進行幾次革新，國內(nèi)細紗機的發(fā)展經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：

1.第一代細紗機：1291、1292、1293。1954年，大批量生產(chǎn)，1291、1301型，E=14～20。60年代起對1291型改進，重力加壓改為前、中羅拉杠桿加壓，大鐵輥改磁性輥，分離式彈性支承高速錠子、高速鋼領(lǐng)鋼絲圈，E=20～40。

2.第二代細紗機：A512、A513。65年，A512型，408錠/臺，70mm錠距，三羅拉長短皮圈牽伸、彈簧擺動銷、YJ-00搖架，E=10～50。70年代大批量生產(chǎn)A512型，還有出口。1974年，A513型：96～480錠/臺，改進，喂入、牽伸、卷繞、成形、傳動、吸棉、墻板、龍筋，有A、B、C、D、E、F、G、H、M和MA（紡中長纖維）、W、S（超大牽伸）、SA等系列。

3.第三代細紗機：FA502FA508。80年代，F(xiàn)A502、FA503采用YJ1系列搖架，可調(diào)前羅拉中心距，可紡棉和中長。

二、細紗機的作用

細紗是紡織過程中的最后一道工序，它是將粗紗經(jīng)過進一步的拉長抽細到一定程度，加捻卷繞成一定卷裝，并符合國家質(zhì)量標(biāo)準的細紗，以供制線，織造使用，其具體作用是：

1.牽伸將粗紗抽長拉細成所需細度的須條。2.加捻將須條加捻成有一定捻度的細紗。

3.卷繞成形將細紗繞成一定卷裝，供存儲、運輸和進一步加工之用。

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三、細紗機的主要機構(gòu)

1.喂入部分

粗紗架、粗紗支持器（托錠支持器吊錠支持器兩種）導(dǎo)紗桿、橫動導(dǎo)紗裝置。

2.牽伸部分

牽伸羅拉、羅拉軸承、膠輥、羅拉座、上下皮圈銷和皮圈\\彈簧搖架、隔距塊、集合器

3.加捻卷繞部分

導(dǎo)紗、隔紗板、鋼領(lǐng)、鋼絲圈、清潔器、錠子、紗管、錠帶輪等。

4.成型部分

成型凸輪、成型搖臂、鏈條、分配軸、牽吊輪（桿帶、鋼領(lǐng)板和導(dǎo)紗板的升降橫臂）。四、細紗機的工藝過程

細紗機的工藝過程如圖1-1所示：

圖1-1細紗機的工作過程

粗紗筒管導(dǎo)紗桿牽伸裝置前羅拉導(dǎo)紗鉤鋼絲圈細紗筒管

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1.2FA502型細紗機的電氣控制系統(tǒng)

一、電路特點

1.主軸電動機的功率為15KW以上，在棉紡生產(chǎn)線設(shè)備電動機中功率最大。

2.FA502型細紗機的工藝行程開關(guān)與機械配合較緊密，自動完成一落紗生產(chǎn)過程。

二、FA502型細紗機電氣控制線路的組成和作用

FA502型細紗機電氣控制線路由主電路、控制電路兩大部分組成。

1.主電路

FA502型細紗機的主電路圖如圖1-2所示：

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圖1-2FA502型細紗機主電路

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主電路有三臺鼠籠式異步電動機，其中M1是鋼領(lǐng)板

升降電動機，KM1是鋼領(lǐng)板上升接觸器，KM2是鋼領(lǐng)板下降接觸器。M2是吸風(fēng)電動機，受接觸器KM3控制。M3是主軸電動機，型號為FXD-180M1-4/6-15KW/7KW，是雙速電動機，低速啟動受接觸器KM4控制，高速運行受接觸器KM5、KM6控制，M3安裝在車尾吸棉箱下，有利于散熱。

2.控制電路

FA502型細紗機控制電路如圖1-3所示：

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圖1-3FA502型細紗機控制電路

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控制電路的電壓為380V，SA1為控制電路電源開關(guān)，熱繼電器FR1-FR4、車頭門安全開關(guān)SB1、全機停止按鈕SB2的常閉觸頭聯(lián)鎖控制線路。

控制線路中主要器件的代號、名稱及作用如表1-1所示：

表1-1控制線路中主要器件的代號、名稱及作用代號KM1KM2KM3KM4名稱及作用鋼領(lǐng)板上升（復(fù)位）繼電器鋼領(lǐng)板下降繼電器吸風(fēng)接觸器主軸低速接觸器KM5、KM6主軸高速接觸器KM8KM9KM10KM11YV1YV2YV3KT1KT2SA1SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7SB81SQ1中途停車滿管、限位電磁鐵停主電動機、打撐爪主軸制動繼電器1.5KG、用于鋼領(lǐng)板自動下降時打開級升撐爪8KG、用于拉動制動器、使主軸剎車停轉(zhuǎn)3KG、用于操作2SQ行程開關(guān)座進入工作位置主軸低速轉(zhuǎn)高速延時時間繼電器延時停電源時間繼電器控制線路電源開關(guān)鋼領(lǐng)板復(fù)位、風(fēng)機啟動按鈕主軸電動機啟動按鈕中途落紗按鈕中途停車按鈕手動高速按鈕手動/自動選擇旋鈕落紗電源按鈕全機停止按鈕鋼領(lǐng)板上升復(fù)位時，1SQ1動作，斷開KM1、接通第8頁共37頁PLC在細紗機電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

主軸運轉(zhuǎn)1SQ21SQ32SQ12SQ22SQ3滿紗時1SQ2動作，接通KM8鋼領(lǐng)板下降落紗位置時，1SQ3動作，斷開KM22SQ1動作時，接通KM9，斷開主軸電動機電源2SQ2動作時，接通KM2，使鋼領(lǐng)板下降2SQ3動作時，接通KM10，主軸剎車該控制電路有如下聯(lián)鎖：

（1）鋼領(lǐng)板上升繼電器KM1與鋼領(lǐng)板下降繼電器KM2聯(lián)鎖，防止同時動作，造成電源短路；

（2）停主軸繼電器KM10與主軸啟動接觸器聯(lián)鎖，防止主軸制動時主軸電動機通電運轉(zhuǎn)；

（3）主軸運轉(zhuǎn)接觸器KM3、KM4聯(lián)鎖主軸制動繼電器KM11；

（4）風(fēng)機接觸器KM3聯(lián)鎖其他接觸器（除電磁鐵電路外），因此開車時首先要啟動風(fēng)機。三、FA502型細紗機的工作原理

將主軸低速轉(zhuǎn)高速【手動/自動】旋鈕SA2撥到【自動】位置。1.運轉(zhuǎn)

把車尾開關(guān)箱的【電源開關(guān)】SA1撥“通”（電源指示燈亮），按【鋼領(lǐng)板復(fù)位，風(fēng)機啟動】按鈕SB1，吸風(fēng)接觸器KM3通電自鎖，吸風(fēng)電動機M2啟動；鋼領(lǐng)板復(fù)位繼電器KM1線圈通電自鎖，鋼領(lǐng)板升降電動機M1啟動，鋼領(lǐng)板上升。

鋼領(lǐng)板復(fù)位時，觸動行程開關(guān)1SQ1，KM1線圈得電，M1停轉(zhuǎn)，鋼領(lǐng)板上升停止。1SQ1接通主軸啟動接觸器線路，為主軸電動機通電做好準備。

按主軸電動機【啟動】按鈕SB2，KM4線圈通電自鎖，主軸電動機M3低速啟動，指示燈HL亮；同時低速時間繼電器KT1通電自鎖，開始延時，延時時間到，KT1斷開低速接觸器KM4，接通高速接觸器KM5、KM6，并且KM6自鎖，

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主軸電動機高速運轉(zhuǎn)，指示燈HL滅。

2.自動落紗、適位停車

當(dāng)滿紗時，行程開關(guān)1SQ2動作，KM9線圈通電自鎖，指示燈HL亮，YV3電磁鐵通電將2SQ2行程開關(guān)座推向工作位置。

當(dāng)2SQ1動作時，停主軸電動機繼電器KM10線圈通電自鎖，KM10聯(lián)鎖主軸高速接觸器KM5、KM6斷電，主軸電動機M3斷電，全機慣性運轉(zhuǎn)。YV1電磁鐵打開級升撐爪，為鋼領(lǐng)板下降做準備。

當(dāng)2SQ2動作時，鋼領(lǐng)板下降繼電器KM2線圈通電自鎖，鋼領(lǐng)板升降電動機M1啟動，鋼領(lǐng)板下降，到達落紗位置時,1SQ3動作，KM2斷電，M1斷電停轉(zhuǎn)。

當(dāng)2SQ3動作時，主軸制動繼電器KM11線圈通電自鎖，YV2電磁鐵和時間繼電器KT2線圈通電，YV2吸力拉下制動器連桿，全機剎車停轉(zhuǎn)，停轉(zhuǎn)的位置是鋼領(lǐng)板一個升降小動程向下的三分之一處。延時后，KT2延時斷開觸頭斷開KM3及整個控制線路電源，撐爪落下，制動器打開，2SQ行程開關(guān)復(fù)位，滿紗指示燈熄滅，為再次開車做好準備。3.中途落紗

如需在滿管前提前落紗，只要按【中途落紗】按鈕SB3，就能產(chǎn)生各種動作，最后適位停車。從原理圖上可以看出，SB3與1SQ2并聯(lián)，作用一樣。4.中途停車

紡紗過程中，如需關(guān)車，只要按【中途停車】按鈕SB4，就能自動適位停車。從原理圖上可以看出，KM8與1SQ2并聯(lián)，作用一樣。但KM8的常閉觸頭切斷了鋼領(lǐng)板下降繼電器KM2線圈線路，因此不會產(chǎn)生下鋼領(lǐng)板的過程。5.緊急停車

如遇事故需緊急停車時，可按車頭處【全機停止】按鈕SB6，或?qū)④囄查_關(guān)箱上控制線路電源開關(guān)SA1撥斷，這種情況下不會適位停車。

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1.3FA502型細紗機電氣控制系統(tǒng)的改造方案

原FA502型細紗機的控制電路為繼電-接觸器控制，現(xiàn)采用可編程序控制器（PLC）對其進行改造。一、可編程序控制器與繼電-接觸器控制的區(qū)別1.在組成器件方面

繼電-接觸器控制電路是由各種硬件繼電器、接觸器組成的，硬件繼電器、接觸器觸點易磨損。而PLC梯形圖則由許多軟繼電器組成。這些軟繼電器實質(zhì)上是存儲器中的某一位觸發(fā)器，可以置“0”或置“1”，軟繼電器無磨損現(xiàn)象。

2.在工作方式方面

繼電-接觸器控制電路工作時，電路中硬件繼電器、接觸器都處于受控狀態(tài)，凡符合條件吸合的繼電器、接觸器都處于吸合狀態(tài)，受各種制約條件不應(yīng)吸合的繼電器、接觸器都處于斷開狀態(tài)，屬于“并行”的工作方式。PLC梯形圖中各軟繼電器都處于周期循環(huán)掃描工作狀態(tài)，受同一條件制約的各個軟繼電器的線圈工作和它的觸點動作并不同時發(fā)生，屬于“串行”的工作方式。3.在元件觸點數(shù)量方面

繼電-接觸器控制電路的硬件觸點數(shù)量是有限的，一般只有4～8對。PLC梯形圖中軟繼電器的觸點數(shù)量無限，在編程時可無限次使用。4.控制電路實施方式不同

繼電-接觸器控制電路是依靠硬件接線來實施控制功能的，其控制功能通常是不變的，當(dāng)需要改變控制功能時必須重新接線。PLC控制電路是采用軟件編程來實現(xiàn)控制的，可進行在線修改，控制功能可根據(jù)實際要求靈活實施。綜上所述，用PLC來實現(xiàn)控制電路是可行的。

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第二章PLC在細紗機電氣控制系統(tǒng)中

的應(yīng)用

2.1PLC的概述

一、PLC的基本概念

可編程序控制器（ProgrammableLogicControllerPLC)采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)、和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。

PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。

二、PLC的特點

1.編程方法簡單易學(xué)；

2.功能強、性價比高；3.可靠性高，抗干擾能力強；

4.系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少；5.維修工作量小，維修方便；6.體積小、能耗低。三、PLC的工作原理

PLC采用循環(huán)掃描工作方式。這個工作過程一般包括五個階段：內(nèi)部處理、與編程器等的通訊處理、輸入掃描、用戶程序執(zhí)行、輸出處理，其工作過程原理如圖2-1所示。圖中當(dāng)PLC方式開關(guān)置于RUN（運行）時，執(zhí)行所有階段；當(dāng)方式開關(guān)置于STOP（停止）時，不執(zhí)行后三個階段，此時可進行通信處理，如對PLC聯(lián)機或離線編程。

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開始內(nèi)部處理通信處理否RUN方式是輸入掃描執(zhí)行用戶程序輸出處理圖2-1工作原理圖

PLC執(zhí)行的五個階段，稱為一個掃描周期。PLC完成

一個周期后，又重新執(zhí)行上述過程，掃描周而復(fù)始的進行。

2.2PLC的選型

一、PLC的選型

以FA502型細紗機工藝流程的特點和應(yīng)用要求為PLC選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準的，按照易于與細紗機電氣控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型，所選PLC應(yīng)是在相關(guān)紡織工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能要與細紗機規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。因此，在PLC的選型過程中應(yīng)主要從以下幾點考慮：

第13頁共37頁PLC在細紗機電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.PLC類型的選擇

PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類。

整體型PLC的I/O點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小；而模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)，功能擴展方便靈活。

2.輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算

在細紗機電氣控制系統(tǒng)中輸入點約為15點，輸出點約為15點。

3.經(jīng)濟性的考慮

性能價格比高。

綜上所述，西門子S7-200完全符合其要求。二、西門子S7-200系列PLC

德國的西門子（SIEMENS）公司是歐洲最大的電子和電氣設(shè)備制造商，生產(chǎn)的SIMATIC可編程序控制器在歐洲處于領(lǐng)先地位。其第一代可編程序控制器是1975年投放市場的SIMATICS3系列的控制系統(tǒng)；在1979年，微處理器技術(shù)被應(yīng)用到可編程序控制器中，產(chǎn)生了SIMATICS5系列，取代了S3系列，之后在20世紀末，又推出了S7系列產(chǎn)品。西門子S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢監(jiān)測及控制自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此，S7-200系列具有極高的性能/價格比。

S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）極高的可靠性（2）極豐富的指令集（3）易于掌握（4）便捷的操作

（5）豐富的內(nèi)置集成功能（6）實時特性

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（7）強勁的通訊能力（8）豐富的擴展模塊三、S7-200PLC的主機結(jié)構(gòu)

1.各CPU介紹及I/O系統(tǒng)（1）主機外形

SIMATICS7-200系統(tǒng)CPU22X系列PLC主機(CPU

模塊）的外形如圖2-2所示：

狀態(tài)顯示頂部端子蓋電源及輸出端子前蓋方式開關(guān)、電位器、擴展I/O連接底部端子蓋輸入端子、傳感器電源

存儲器卡

通信口

圖2-2S7-200PLC主機外形

（2）基本結(jié)構(gòu)特點①輸出信號類型②電源輸出③基本I/O④存儲安全⑤高速反應(yīng)⑥模擬電位器⑦實時時鐘

⑧輸入輸出可擴展性

4種CPU各有晶體管輸出和8個繼電器輸出兩種類型，具有不同電源電壓和控制電壓。各類型的型號如表2-1所示：

第15頁共37頁PLC在細紗機電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

表2-1CPU型號CPU類型電源電壓輸入電壓輸出電壓輸出電流CPU221DC輸出24VDCDC輸入24VDC24VDC0.75A,晶體管繼電器輸出DC輸入CPU222CPU224CPU226繼電器輸出85-264VAC24AC24VACDC輸出24VDC24VDC24VDC85-264VAC24VDC24VDC2A，24-230VAC繼電器0.75A,晶體管2A，繼電器

SIMATICS7-200系統(tǒng)CPU22X系列PLC主機及I/O特性如表2-2所示：

表2-2主機及I/O特性型號主機輸出類型主機輸入點數(shù)CPU221CPU222CPU224CPU226DC繼電器DC繼電器DC繼電器DC繼電器681424主機輸出點數(shù)461016可擴展模塊數(shù)無2772.存儲系統(tǒng)

存儲系統(tǒng)如圖2-3所示：

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個人計算機CPU用戶程序CPU組態(tài)用戶程序CPU組態(tài)V存儲器M存儲器EPROMV存儲器存儲器卡M存儲器定時器和計數(shù)器當(dāng)前值RAM

圖2-3存儲系統(tǒng)

綜上所述，選用西門子S7-200CPU226的PLC完全符合要求。

第17頁共37頁PLC在細紗機電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

第三章PLC的程序設(shè)計

3.1I/O分配表

據(jù)分析，應(yīng)使用輸入點數(shù)為15，輸出點數(shù)為15。其

I/O分配表如表3-1所示：

表3-1I/O分配表輸入元件輸入繼作用元件輸出繼輸出作用代號電器SA1I0.0電源開關(guān)旋鈕代號電器KM1Q0.0鋼領(lǐng)板上升（復(fù)位）繼電器SA2I0.1手動/自動選擇旋鈕KM2Q0.1鋼領(lǐng)板下降繼電器SA3SB1I0.2I0.3落紗電源旋鈕鋼領(lǐng)板復(fù)位、風(fēng)機啟動按鈕KM3KM4Q0.2Q0.3吸風(fēng)接觸器主軸低速接觸器SB2I0.4主軸電動機啟動按鈕KM5Q0.4主軸高速接觸器SB3SB4SB5SB6I0.5I0.6I0.7I1.0中途落紗按鈕中途停車按鈕手動高速按鈕全機停止按鈕鋼領(lǐng)板上升復(fù)位時接通KM6KM7KM8KM9Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0主軸高速接觸器落紗接觸器中途停車接觸器滿管接觸器停主電動機、打撐爪接觸器1SQ1I1.1KM10Q1.11SQ2I1.21SQ3I1.3滿紗時動作鋼領(lǐng)板下降落紗位置時接通KM11Q1.2YV1Q1.3主軸制動接觸器用于鋼領(lǐng)板自動下降時打開級升撐爪2SQ1I1.42SQ1動作時，斷開主軸電動機電源YV2Q1.4用于拉動制動器，使主軸剎車停轉(zhuǎn)2SQ2I1.52SQ2動作時，鋼領(lǐng)板下降YV3Q1.5用于操縱2SQ行程開關(guān)座進入工第18頁共37頁PLC在細紗機電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

作位置2SQ3I1.62SQ3動作時、主軸剎車

HLQ0.6燈3.2PLC接線圖

PLC接線圖如圖3-1所示：

圖3-1PLC接線圖

第19頁共37頁PLC在細紗機電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.3流程圖

細紗機有低速運行、高速運行、吹吸風(fēng)、落紗等過程.

落紗分為自動落紗和中途落紗（暫停工作）。

接通電源后，吸風(fēng)電動機開始工作，同時，鋼領(lǐng)板升降電動機正轉(zhuǎn)，鋼領(lǐng)板上升，當(dāng)鋼領(lǐng)板升到始紡位置時，其復(fù)位開關(guān)動作，電動機停止。按下主軸電動機啟動按鈕，主機開始低速運行，進行細紗接頭；延時1min后，自動轉(zhuǎn)換為高速運轉(zhuǎn)，全機進入正常紡紗階段（也可點動操作低速、高速）。

紡紗滿管后,鋼領(lǐng)板復(fù)位開關(guān)動作，滿管信號燈亮。進入工作位置，主機停止開關(guān)接通，此時，主機高速接觸器釋放，鋼領(lǐng)板升降中間繼電器吸合，主機斷電保持慣性回轉(zhuǎn)。隨后，鋼領(lǐng)板升降電動機反轉(zhuǎn)，鋼領(lǐng)板開始下降，降到極限位置時，鋼領(lǐng)板下降限位開關(guān)動作，停止下降。撐爪電磁鐵吸合時，將撐爪打開，主軸制動電磁鐵吸合，主軸制動剎車。經(jīng)過一段延時后，切斷控制電源，落紗完畢。需要中途停車時，按下中途停車按鈕，主機即可停車，并自行制動。需要提前落紗時，按下中途落紗按鈕即可。當(dāng)機器發(fā)生意外時，按下緊急停車按鈕，可使全機立即停車。

第20頁共37頁PLC在細紗機電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

一、運轉(zhuǎn)階段流程

運轉(zhuǎn)階段流程如圖3-2所示：

按下電源開關(guān)SA1按下鋼領(lǐng)板復(fù)位風(fēng)機啟動按鈕SB1吸風(fēng)電動機M2啟動吸風(fēng)接觸器KM3得電鋼領(lǐng)板升降電動機M1啟動鋼領(lǐng)板上升復(fù)位繼電器KM1得電1SQ1閉合M1停轉(zhuǎn)KM1失電按下主軸電動機啟動按鈕SB2主軸電動機M3低速啟動KM4得電HL亮開始細紗接頭低速時間繼電器KT1得電延時1min延時時間到KM4失電M3高速運轉(zhuǎn)KM5KM6得電HL滅開始正常紡紗滿紗后進入自動落紗階段圖3-2運轉(zhuǎn)階段流程圖

第21頁共37頁PLC在細紗機電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

二、自動落紗階段流程

自動落紗階段流程如圖3-3所示：

滿紗時1SQ2閉合滿管繼電器KM9得電HL閃爍轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)部分“鋼領(lǐng)板復(fù)位”YV3得電使2SQ進入工作位置2SQ1閉合停主電動機繼電器KM10得電YV1得電為鋼領(lǐng)板下降作準備)2SQ2閉合鋼領(lǐng)板下降繼電器KM2得電M1啟動1SQ3閉合鋼領(lǐng)板下降繼電器KM2失電M1停轉(zhuǎn)

2SQ3閉合

第22頁共37頁PLC在細紗機電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

2SQ3閉合主軸制動繼電器KM11得電延時停電源時間繼電器KT2得電3-3YV2得電主軸剎車停轉(zhuǎn)KT2延時結(jié)束后KM3失電HL滅結(jié)束自動落紗階段流程圖第23頁共37頁

圖

PLC在細紗機電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.4梯形圖

完整的梯形圖如圖3-4所示：

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第33頁共37頁PLC在細紗機電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

圖3-4完整的梯形圖

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結(jié)束語

經(jīng)過近兩個月的努力，我終于順利完成了《PLC在細紗

機電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用》這篇論文。從剛開始確定論文題目，到現(xiàn)在論文的完成，每一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在技校期間獨立完成的最大的項目。在這段時間里，我學(xué)到了很多知識，從對細紗機的一無所知的狀態(tài)，我開始查閱相關(guān)資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，經(jīng)過一次次的修改，使自己非常稚嫩的論文一步步完善起來。

由于時間的倉促和自己的技術(shù)水平有限，在編寫和設(shè)計當(dāng)中難免會出現(xiàn)錯誤及不足之處，誠懇地希望老師批評指正。

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答謝辭

在這份畢業(yè)論文即將完成之際，我的心情無法平靜，

從開始進入課題到論文的順利完成，我得到了許多人的幫助。

首先，要感謝我的指導(dǎo)老師惲琦老師和班主任邱建瑛老師，她們認真負責(zé)的工作態(tài)度、嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神、一絲不茍的作風(fēng)是我學(xué)習(xí)的榜樣；她們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。在我寫論文的過程中遇到不如意的地方，是她們耐心地幫我梳理了思路。然后，還要感謝的我的組長駢棟棟同學(xué)和組員吳曉霞同學(xué)。在我遇到難題的時候，駢棟棟同學(xué)幫助我一起克服了它，吳曉霞同學(xué)鼓勵我繼續(xù)努力、不要放棄。最后，要感謝我的父母，是他們辛勤的勞作和無私的付出，為我創(chuàng)造了良好學(xué)習(xí)的條件，是他們一直默默地支持我，鼓勵我。

在這里，請你們接受我最真摯的謝意，祝你們永遠健康快樂！

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參考文獻

1.張偉林、趙春生、張智勇編，棉紡織設(shè)備電氣控制.北京：中國紡織出版社，201*

2.巢文元主編，PLC操作技能（西門子系列）.北京：中國勞動社會保障出版社，201*

3.佚名，PLC在細紗機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.電子發(fā)燒友網(wǎng)，201*年06月17日

4.://第37頁共37頁

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