【正文】 ................................... 24 梯形圖設(shè)計 ..................................................... 24 5 設(shè)計小結(jié) ........................................................... 27 參考文獻(xiàn) ............................................................. 28 致謝 ................................................................. 29 1 1 概述 課題背景 自 改革開放 后 ，中國 的 印染行業(yè) 已經(jīng) 進(jìn)入了高速增長期，印染制造業(yè)也 開始興起 。 programmable controller。 本文首先介紹了國內(nèi)外印染行業(yè)發(fā)展的狀況，其次介紹電動機(jī)調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀，對絲光機(jī)交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的方案進(jìn)行了論證，再介紹本設(shè)計所需硬件的型號和性能，最后，介紹了系統(tǒng)的生產(chǎn)流程、系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)，硬件配置和軟件實(shí)現(xiàn)。絲光機(jī)是國內(nèi)紡織印染行業(yè)大量采用的印染設(shè)備，由可控交流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)施驅(qū)動與控制，因?yàn)橹绷髡{(diào)速系統(tǒng)存在 著許多的 弊端： 比 如 需要長期 維護(hù)、可靠性 比較 低、靈活性 比較 差、響應(yīng)速度 比較 慢、故障停車時間長 而 且 沒有 故障自檢測功能，所以嚴(yán)重影響 著 生產(chǎn)線 上 正常 的 運(yùn)行。 在本設(shè)計提出了基于 PLC 控制的交流 變頻 調(diào)速系統(tǒng)，系統(tǒng)中主令機(jī)和各從動機(jī)都采用交流電動機(jī)， 采用高功能性 v/f 控制的通用變頻器 ,由此 構(gòu)建了一種新型絲光織染系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞： 絲光機(jī)；可編程控制器；通用變頻器；變頻調(diào)速 II ABSTRACT In recent years, China39。 niversal Converter。 但是， 當(dāng)我國 的 印染 市場 低端 產(chǎn)品的 需求逐漸 趨于 飽和以后， 又 隨著 我 國加入世貿(mào)組織，國 際市場 也逐步 打開，中國 的 印染 行業(yè) 融入了全球貿(mào)易鏈，成為世界的加工車間 。 20xx 年行業(yè)面臨的國內(nèi)經(jīng)濟(jì)環(huán)境有望趨好，三中全會改革號角的吹起也將給行業(yè)帶來新的發(fā)展契機(jī)。 出口繼續(xù)保持平穩(wěn)增長。我們因此提出了絲光機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計。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 ,用濃燒堿或其它化學(xué)藥品處理 ,以改變棉纖維的結(jié)構(gòu)和形態(tài) ,從而達(dá)到改善纖維性能的加工過程。用高濃度的燒堿處理后，將會破壞纖維的螺旋形狀，增強(qiáng)其染色時候的附著力。得出影響絲光效果的因素有很多 ,主要是燒堿的濃度、溫度、作用時間、光時的張力和絲光后去堿等。 優(yōu)點(diǎn)：張力易控制，織物縮水率、去堿效果比具它絲光機(jī)理想。 優(yōu)點(diǎn)：彎輥絲光機(jī)加工時，常常兩層織物疊在一起進(jìn)行，產(chǎn)量較高，有機(jī)身短、結(jié)構(gòu)筒單的優(yōu)點(diǎn)， 缺點(diǎn)：洗堿效率低，擴(kuò)幅效果差。 缺點(diǎn)：機(jī)身較短，傳 動簡單，操作方便，但擴(kuò)幅作用差 (緯回縮水率難達(dá)國標(biāo) )。 以前 的絲光機(jī)調(diào)速系統(tǒng)大多采用直流調(diào)速系統(tǒng)，但是直流調(diào)速系統(tǒng)存在比較多的弊端。 但是 直流調(diào)速系統(tǒng)卻解決不了直流電動機(jī)本身的換向問題和在惡劣環(huán)境下的不適用問題， 隨著時代的發(fā)展，我們對調(diào)速系統(tǒng)的要求也愈來愈高，比如要 制造容量 大 、轉(zhuǎn)速 高以 及電壓 高的 直流電動機(jī) 是 十分困難 的 ，這給直 流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展 和應(yīng)用帶來了 許多 的 不利。 到 20 世紀(jì) 70 年代 時期 ， 解決了 交流電動機(jī)調(diào)速方案中的問題 所在 ， 所以 交流調(diào)速 馬上就 得到迅速的發(fā)展，現(xiàn)在 在生產(chǎn)設(shè)備上的調(diào)速系統(tǒng)都使用了 交流調(diào)速系統(tǒng) ，可見 交流調(diào)速系統(tǒng) 正在 逐步取代直流調(diào)速系統(tǒng)。 從交流異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式： (1) 由式（ 1）可歸納出交流異步電動機(jī) 具有 三 種 調(diào)速方法：變極對數(shù)的調(diào)速、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速及變電源頻率調(diào)速。 (2)交流變頻調(diào)速的電源是使用先進(jìn)的 SPWM 技術(shù)，顯著地改善了電機(jī)運(yùn)行的質(zhì)量和性能，加上控制精度提高、調(diào)速范圍變寬，動態(tài)性能更好，正逐步取代直流 電機(jī)調(diào)速。 (6)電機(jī)在帶動較大的負(fù)載啟動時，會產(chǎn)生較大的沖擊電流，但采用變頻時，可以實(shí)現(xiàn)軟啟動，減小沖擊電流，可以解決大負(fù)載的啟動問題。 基于 PLC 的絲光機(jī)交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 20世紀(jì) 80 年代，國外大量使用 PLC 控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，在節(jié)能和節(jié)約維護(hù)設(shè)備的成本上都取得了非?？捎^的效益。 使 用 PLC 控制 后，可以在生產(chǎn)時在控制的 軟件 中 把生產(chǎn)上規(guī)定的工序和加工時間寫 進(jìn)去 ， 這樣就可以 減少了 中間 人為因素的影響， 可以 提高產(chǎn)品的質(zhì)量。所以，絲光機(jī)所采用 PLC 控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)是必要的和可行的。本 設(shè)計各單元電機(jī)均采用線速度跟隨系統(tǒng)。 圖 1 同步系統(tǒng)圖 7 PLC變頻器變頻器變頻器變頻器變頻器變頻器制動電阻制動電阻制動電阻制動電阻制動電阻制動電阻電機(jī)M2電機(jī)M3電機(jī)M4電機(jī)M5電機(jī)M6電機(jī)M1測速發(fā)電機(jī)拖引輥拖引輥拖引輥拖引輥拖引輥拖引輥 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 本設(shè)計絲光過程設(shè)備流程： 絲光過程是由一條生產(chǎn)流水線自動完成，其中主要包括進(jìn)布、浸堿、反應(yīng)、穩(wěn)定、水洗、出布等六個環(huán)節(jié)，每一個工藝都需要拖動系統(tǒng)，從而每一個工藝都需要電動機(jī)， 工藝上要求各個電動機(jī)保持相同的線速度，或 者保持一定的速度比值運(yùn)行，這就是我們常說的“同步”傳動方式，因?yàn)獒樋椢飶椥暂^大，受到拉力容易變形。其中有風(fēng)機(jī)和泵類機(jī)械運(yùn)行時的節(jié)能效果最為顯著。但異步電動機(jī)的額定速度會限制設(shè)備的運(yùn)行速度。而減少間歇時間又對提高生產(chǎn)效率起著很大的作用。而且通過充分利用變頻器的功能，使大部分生產(chǎn)機(jī)械的具有更多的功能。 圖 3 變頻器基本原理圖 變頻器的型號選擇 由于變頻調(diào)速存在著諸多的優(yōu)點(diǎn)，使得交流變頻調(diào)速在印染行業(yè)也得到廣泛的應(yīng)用。 ④應(yīng)用軟件更加豐富，適用于各種系統(tǒng)，易于維護(hù)。 變頻器的容量選擇 在一臺變頻器驅(qū)動一臺電機(jī)的情況下，變頻器的容量選擇要保證變頻器的額定電流大于該電動機(jī)的額定電流，或者是變頻器所適配的電動機(jī)功率大于當(dāng)前該電動機(jī)的功率。 11 圖 4 VS616G5 變頻器引腳圖 12 ? ?2 10 .1 0 4 7 0 .2COB BMUR T T n? ?min CCUR I?min B OBR R R?? 表 1 電動機(jī)與變頻器間容量的匹配關(guān)系參考表 被控交流電動 變頻器輸出 被控交流電動 變頻器輸出 機(jī)容量 (kW) 容量 (KVA) 機(jī)容量 (kW) 容量 (KVA) , 2 22,30 50 , 4 37 60 6 45,55 100 10 75,90 150 15 110,132 200 11,15 25 160 230 35 變頻器的制動電阻參數(shù)的計算 因?yàn)榻z光機(jī)的傳動裝置在運(yùn)行過程中具有比較大的慣性，所以變頻調(diào)速裝置需要具有制動功能。 由于制動電阻的工作不是連續(xù)長期工作，因此其功率可以大大小于通電時消耗的功率。 5%)Max200mA 2 DCOV(電源用接地端子 ) 3 A相脈沖輸入端子 H:+8 ～ 12V L:+1V 以下 最高響應(yīng)頻率 30kHz 4 脈沖輸入公共端 5 B相脈沖輸入端子 H:+8 ～ 12V L:+1V 以下 最高響應(yīng)頻率 30kHz 6 脈沖輸入公共端 TA2 1 A相脈沖監(jiān)視輸出端子 開路集電極輸出 DC24V Max30mA 2 A 相脈沖監(jiān)視輸出公共端 3 B相脈沖監(jiān)視輸出端子 開路集電極輸出 DC24V Max30mA 4 B 相脈沖監(jiān)視輸出公共端 TA3 （ E） 屏 蔽線接線端子 — 電動機(jī)的選擇 選擇電機(jī)主要依據(jù) 本設(shè)計對 電動機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)、容量、轉(zhuǎn)速來確定 本設(shè)計需要 電動機(jī)的型號和規(guī)格。結(jié)構(gòu)為全封閉、自扇冷式，能防止灰塵、鐵屑、雜物侵入電動機(jī)內(nèi)部等一系列優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計的要求是該設(shè)備有 6 個同步單元，其中 1個主令單元和 5個從動單元，各單元都采用交流拖 動，交流電動機(jī)額定功率為 ，額定轉(zhuǎn)速為 1450 轉(zhuǎn) /分鐘。 Y90L4 型三相異步電動機(jī)是全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機(jī)，電動機(jī)基本系列，符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。 PLC 具有如下的特點(diǎn)： (1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) (2)配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) (3)易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 (4)系統(tǒng)設(shè)計周期短，維護(hù)方便，改造容易 (5)體積小，重量輕，能耗低 PLC 的選型 FX2N 系列是現(xiàn)在三菱 PLCFX 家族中最先進(jìn)系列的 PLC，靈活性和控制能力比較強(qiáng)。 FX2N 系列的 PLC 還有許多，其中交流電源、 24V 直流輸入類型的由表 5所示。在伺服系統(tǒng)中，產(chǎn)生信號的一方所用的自整角機(jī)稱為發(fā)送機(jī)，接收信號的一方所用自整角機(jī)稱為接收機(jī)。力矩式用于同步指示系統(tǒng)；控制式用作測角元件。其產(chǎn)品代號意義： KF 為控制式自整角發(fā)送機(jī)； KB 為控制式自整角變壓器。目前按鈕在結(jié)構(gòu)上是多種形式的，為避免誤動作，一般紅色表示停止，以示緊急操作，綠色表示啟動。 組合開關(guān)主要根據(jù)電源種類、電壓等級、所需觸點(diǎn)數(shù)及電動機(jī)容量進(jìn)行選用。 (3)接觸器的選用 接觸器 是 用于主電路自動接通或切斷，選擇接觸器主要考慮以下技術(shù)數(shù)據(jù)： ①電源種類：交流或直流。 ⑤額定操作頻率 (次 /h)，即允許的每小時接通的最多次數(shù)。 20 QSU1 U2 U3 U4 U5 U6M1～3 M2～3 M3～3 M4～3 M5～3 M6～3 FU1KM1KM2 KM3 KM4 KM5 KM6R S T R S T R S T R S T R S T R S TU V W U V W U V W U V W U V W U V WL1 L2 L3 1 2 34AC 380VAC 220V AC 36VL1 L3 電路 設(shè)計 主電路 本設(shè)計有 6 個拖動系統(tǒng)，既需要 6 個交流電機(jī)，其中 M1為主令機(jī)，且每個電機(jī)均直接由變頻器控制調(diào)速，主電路如圖 5所示。 M2M6 電機(jī) 分別 在變頻器 U1U6的調(diào)速及速度的反饋的電路圖如圖 7所示 （只列出 M2,其余的類似 ）。 其 PLC 控制 電路如圖 8 所示 。輸出指令不能直接跟母線相連。 (6)不能將觸點(diǎn)畫在輸出線圈的右邊，線圈只能畫在同一行所有觸點(diǎn)的最右邊。設(shè)計了基于 PLC 控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)計了一種新型絲光機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)。 本設(shè)計 所使 用 PLC 控制器， 是具有 簡單 的 硬件結(jié)構(gòu)， 花費(fèi)少 ，操作方便 ，很少需要 維護(hù) 等優(yōu)點(diǎn) ，使設(shè)備 的 運(yùn)行 方式更趨于合理，提高 了 設(shè)備的自動化水平。為此我忠心的感謝所有給予我?guī)?助和關(guān)愛的人。羅老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、一絲不茍的科研作風(fēng)和對工作兢兢業(yè)業(yè)的精神使我不僅在學(xué)業(yè)上，而且在思想上均受益匪淺，這些都是我獲得的非常寶貴的財富。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，老師和同學(xué)給了我很大幫助，在這里