【正文】 ........................................................................... 25 PLC 程序設(shè)計 ..................................................................................................... 26 的程序結(jié)構(gòu) ........................................................................................ 26 編程軟件 ................................................................................................... 26 PLC 控制系統(tǒng) I/O 點分配 ........................................................................ 26 梯形圖設(shè)計 ............................................................................................... 28 抗干擾措施 ......................................................................................................... 36 ....................................................................................................... 39 組態(tài)軟件 ............................................................................................................. 39 組態(tài)軟件概況 ........................................................................................... 39 組態(tài)軟件在自動監(jiān)控系統(tǒng)中所處的地位 ............................................... 40 組態(tài)軟件國內(nèi)外主要產(chǎn)品 ....................................................................... 41 組態(tài)軟件的選擇 ....................................................................................... 42 絲光機人機界面的設(shè)計 ..................................................................................... 42 6 結(jié)論 ............................................................................................................................... 45 謝辭 .................................................................................................................................. 46 參考文獻 .......................................................................................................................... 47 外文資料 .......................................................................................................................... 49 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 1 1 引言 課題 背景 近年來，我國紡織工業(yè)有了很大的發(fā)展，己成為世界上第一紡織大國。依據(jù)中國印染協(xié)會“ 2020 年 15月份全國印染行業(yè)經(jīng)濟運行情況”報告，可以發(fā)現(xiàn)全國印染行業(yè)產(chǎn)銷情況良好，進出口貿(mào)易走高，利潤繼續(xù)增加。 我國紡織業(yè)取得目前這樣的成績是值得慶賀的。隨著加入 WTO，我國已經(jīng)成世界紡織服裝的制造中心，這為我國紡織工業(yè) 的可持續(xù)發(fā)展奠定了良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和發(fā)展空間。但是，總的來說，我國的紡織行業(yè)還處在初級發(fā)展階段，而染整業(yè)又是我國紡織工業(yè)中的最薄弱環(huán)節(jié)，印染產(chǎn)品在國際市場上競爭力低下，出口的印染加工產(chǎn)品絕大多數(shù)為中低檔產(chǎn)品，且我國每年都要花費大量外匯進口服裝面料。另外，我國染整業(yè)落后還表現(xiàn)在裝備方面，設(shè)備自動化程度不高，精度不夠，迫切需要升級改造。 在此背景下，為了進一步促進我國紡織業(yè)的健康發(fā)展，使我國從一個紡織大國轉(zhuǎn)變成一個紡織強國 [1]， 我們因此提出了絲光機控制系統(tǒng)的設(shè)計。 國內(nèi)外印染行業(yè)現(xiàn)狀 在紡織領(lǐng)域中，印染業(yè) 是整個紡織產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵工序，扮演著紡織品化妝師的角色。在整條紡織產(chǎn)業(yè)鏈中，印染業(yè)上托織造業(yè)，下承服裝業(yè) 。印染產(chǎn)業(yè)的集聚與興衰，直接關(guān)系著上下游產(chǎn)業(yè)的配套與完善，對于賦予織物的附加價值具有重要的影響，是提升紡織品整體價值的重要加工工業(yè)。 我國印染行業(yè)現(xiàn)狀 (1)我國印染業(yè)取得了一定的進步 近幾年，中國東部沿海地區(qū)產(chǎn)業(yè)集群帶迅速崛起，浙江、江蘇、廣東、山東、福建和廣東產(chǎn)業(yè)集群帶的形成推動了我國印染業(yè)的快速發(fā)展，并向這些地區(qū)集中。這些地區(qū)的產(chǎn)量占全國產(chǎn)量的 80%以上 [2]。從整體風格與色彩上來看，中國 紡織印染產(chǎn)品己基本與國際流行接軌， 我們對絲光機控制系統(tǒng)的設(shè)計將會 使長期制約我國紡織工業(yè)瓶頸的現(xiàn)象得到改善，為印染行業(yè)自身的發(fā)展和中國紡織業(yè)的高速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 在新一代國產(chǎn)設(shè)備的開發(fā)方面，我國企業(yè)的整體水平在逐步上升。不足之處是己有設(shè)備在電氣傳動、自控、計量和在線檢測、關(guān)鍵部件等方面需進一步提高水平。 (2)我國印染業(yè)存在的問題 我國的印染業(yè)雖然取得了很大的進步，但是與發(fā)達國家相比，在軟硬技術(shù)以及信息、開發(fā)和銷售渠道等重要方面還存在較大差距，印染業(yè)已成為我國紡織工業(yè)中唐 山 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 2 的最薄弱環(huán)節(jié)。 在裝備水平上，上個世 紀 80 年代以來，通過技術(shù)引進、合作生產(chǎn)等多種途徑， .我國染整機械的總體水平有了很大的提高，然而，與世界先進水平相比，還存在一定的差距，比較突出的有兩個方面。一是產(chǎn)品開發(fā)缺乏創(chuàng)新性。二是傳感技術(shù)和在線檢測、控制方面與國外先進水平差距很大。 前己提及，我國在紡織助劑方面成績不錯，但是從整體來看，我國是染料大國但不是染料強國，染料總產(chǎn)量己占世界染料總量的 45%以上，但大部分為原染料或濾餅，在國際上只占據(jù)著低端市場。高檔染料的染料由于國內(nèi)不能生產(chǎn)，需要從國外進口。印染產(chǎn)業(yè)的能耗量在紡織業(yè)首屈一指，對能源質(zhì)量的需求標 準高，尤其是印染的高耗水量。 國外印染工業(yè)自動化狀況 在國際上，德國、瑞士、意大利等歐洲國家及日本的新型印染裝備自動化水平相當高，除電氣傳動自動化、生產(chǎn)過程自動化、工業(yè)系統(tǒng)管理自動化外，機械手、機器人也進入了染整生產(chǎn)操作自動化的實用階段。 染整過程中，由于自然或人為的原因，工藝變量值往往發(fā)生波動，偏離產(chǎn)生偏差。要達到穩(wěn)定操作，實現(xiàn)良好的工藝再現(xiàn)性，就必須對它們及時地進行檢測，并對生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動控制，以消除這種偏差而使工藝變量恢復到規(guī)定值。 對 工藝變量的設(shè)定值 進行有效的檢測與控制，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量 ，對整個染整行業(yè)具有重要意義。 絲光工藝和絲光設(shè)備 絲光工藝簡介 絲光是印染工藝中的基礎(chǔ)工序之一，它對產(chǎn)品質(zhì)量起著重要作用，絕大部分棉及其混紡織物在進行染色和印花加工前都需進行絲光處理。通常，絲光是指棉及其混紡織物在經(jīng)緯向都受到一定張力的情況下，用濃燒堿其它化學藥品處理，以改變棉纖維的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，從而達到改善纖維性能的加工過程。 絲光工藝是使棉纖維在濃燒堿的作用下生成堿纖維，并且纖維發(fā)生了不可逆的劇烈膨脹 [3]。其主要原因是 :由于鈉離子體積小，不僅能進入纖維的無定形區(qū)，而且還能進入纖維的部分 結(jié)晶區(qū) 。同時鈉離子又是一種水化能力很強的離子，鈉離子周圍有很多的水分子，其水化層很厚。當鈉離子進入纖維內(nèi)并與纖維結(jié)合時，大量的水分子也被帶入，因而引起纖維的劇烈膨脹。一般來說，隨著堿液濃度的提高，與纖維結(jié)合的鈉離子數(shù)就增多，水化程度就提高，因而纖維的膨脹程度也相應(yīng)增大 [4]。當燒堿濃度增大到一定的程度后，水全部以水化狀態(tài)存在，此時若再繼續(xù)提高燒堿唐 山 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 3 的濃度，對每個鈉離子來說，能結(jié)合到的水分子數(shù)量有減小的趨勢，即離子的水化層變薄，因而纖維的膨脹程度反而減小。總的來說，絲光工藝主要有以下幾個功能 : (1)棉纖維在濃 堿和一定張力的共同作用下，纖維發(fā)生膨化，排列更加整齊，對光線反射更有規(guī)律，因而產(chǎn)生絲般光澤。 (2)棉纖維在濃堿作用下，生成堿纖維素，物理結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，所以對染料的吸附能力有所增加，改善了染色性能，使色澤鮮艷。 (3)在濃堿作用下，纖維被充分膨潤，消除了纖維的不均勻變形，排列整齊，增加了相互作用的活動力，提高了棉布的強力。 (4)絲光可以消除繩狀皺痕，纖維的膨化拆散了原分子鍵的作用，絲光后的分子鍵結(jié)合比絲光前更牢固，因此絲光具有定形作用，降低了縮水率。目前絲光用劑仍以燒堿 (NaOH)為主，主要原因是燒堿的 膨化性能好、價廉、操作也方便。 絲光設(shè)備 絲光機有紗線絲光機和織物絲光機兩類?？椢锝z光機又分為針織物絲光機和機織物絲光機兩類，主要有布鋏絲光機、彎輥絲光機和直輥絲光機三種 [5]。目前也出現(xiàn)布 鋏 彎輥、布鋏直輥、彎輥直輥聯(lián)合絲光機。 布鋏絲光機因擴幅及對降低緯向縮水、提高絲光光澤有較好效果，所以被廣泛使用，如 54 型的 LM22l(單層絲光機 )， LM222(雙層絲光機 )采用 50303 型布鋏，車速一般在 5060m/min。 布鋏絲光機是一種被廣泛應(yīng)用的絲光設(shè)備，其最大優(yōu)點是擴幅較好，光澤及縮水率均能滿足 要求，但缺點甚多，由于浸軋時間短，使布面帶堿量低，限制了堿液向布芯的進一步滲透擴散，另外能源消耗高，噪聲大，易產(chǎn)生破邊，脫鐵，皺條等，此外織物二邊與中間徑向密度不一，特別當幅寬增大時更嚴重，所以對門幅寬的織物不適宜采用布鋏絲光機。 直輥絲光機的優(yōu)點在于無布鋏絲光機的諸多缺點，而且結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。因為織物品種適應(yīng)性廣，尤適用于幅寬厚重織物，所以在歐洲被廣泛使用。但由于對織物緯向不能施加張力，擴幅不足，落布門幅窄，影響了其在國內(nèi)的廣泛使用。 由于當今紡織品市場的新品種不斷出現(xiàn)，傳統(tǒng)的絲光設(shè)備因品種適應(yīng)性有局 限而不能滿足用戶要求，所以國內(nèi)外紛紛開發(fā)以直輥為主拉幅為輔的混合型絲光機，它主要使直輥絲光和布鋏絲光的優(yōu)點結(jié)合起來。最大特點是 :織物在絲光反應(yīng)區(qū)里以直輥絲光原理受到加工處理，針對它對織物門幅控制有缺陷，在直輥反應(yīng)區(qū)后增加針 (布 )鐵拉幅，使織物在拉幅區(qū)緯向處于全控制狀態(tài)，這兩個作用的結(jié)果使織物收縮明顯減小，從而使織物在長度和幅寬方向均能達到尺寸穩(wěn)定的要求。 論文的研究任務(wù)與內(nèi)容 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 4 在各種異步電動機調(diào)速系統(tǒng)中，效率最高、性能最好的系統(tǒng)是變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)速時，必須同時調(diào)節(jié)定子電壓和頻率 ，在這種情況下，機械特性基本上平行移動，而轉(zhuǎn)差率不變，調(diào)速特性較好，因而它是當前交流調(diào)速的主要發(fā)展方向 [6]。 本文研究了變頻調(diào)速技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用，并且考慮到原系統(tǒng)所存在的問題，提出了基于 PLC 控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，構(gòu)建了新一代的絲光織染系統(tǒng)。 (1)對 印染行業(yè)的現(xiàn)狀，國內(nèi)外印染行業(yè)的自動化狀況進行了研究 。 闡述了絲光過程，介紹了絲光設(shè)備。 (2)通過查閱資料調(diào) 比較了電機的直流調(diào)速系統(tǒng)與交流調(diào)速系統(tǒng) ，對絲光機交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的總體方案進行了論證。 (3)對系統(tǒng)的總體 方案進行了設(shè)計。 (4)對變頻器的基本結(jié) 構(gòu)、交流異步電動機的變頻調(diào)速原理進行了研究與分析。對 PLC 的組成、各部分的作用和工作原理進行了較為詳細的研究與分析。完成了對變頻器的選擇 和 PLC 的選擇，并對所選型號變頻器 和 PLC 的特性進行了介紹。 (5)對變頻器的結(jié)構(gòu)和控制方法進行深入的學習和研究，掌握其主要的特點和正確的使用方法。 (6)對 PLC 主要的硬件結(jié)構(gòu)和編程語言進行了深入學習和研究，掌握了其主要特點和編程方法。 (7)調(diào)查分析了組態(tài)軟件的發(fā)展和現(xiàn)狀，設(shè)計了絲光機控制系統(tǒng)的監(jiān)控程序。 (8)最后對設(shè)計進行了總結(jié)。 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 5 2 絲光過程變頻調(diào)速系統(tǒng)總體方案 絲光機調(diào)速系統(tǒng)方案的論證