【正文】 本系統(tǒng)各電機轉速選擇 1440r/min 和 1430r/min。模擬量首先被傳感器和變送器轉換為標準量程的電流或電壓，例如 DC 4~20mA， 1~5V， PLC 用 A/D 轉換器將它們轉換成數(shù)字量。 (1)S7200PLC CPU226 的特點 ① 體積極小 S7200PLC CPU226 的尺寸為 196 80 62cm， 質量 660g，功耗 17W。編程器的主要任務就是輸入程序、調試程序和監(jiān)測程序的執(zhí)行。由于用戶程序需要經(jīng)常改動、調試，故用戶程序存儲器多為可隨時讀寫的 RAM。 (6)維修方便，且工作量小 PlC 的故障率很低，并且有完善的診斷和顯示功能，一旦發(fā)生故障，可以根據(jù)PLC 上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除 PLC 的故障。 PLC 及其相關設備，都應按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 16 一個整體，易于擴充其功能的原則設計。此時，軸上輸出轉矩、輸出功率都可以達到額定值。目前，市場流行的通用變頻器的種類繁多，而印染行業(yè)中使用的變頻器的品牌也不少，其控制系統(tǒng)的結構也不盡相同，但其總的控制思想?yún)s是大同小異。它是利用六個半導體開關器件組成的三相橋式逆變電路，有規(guī)律的控制逆變器中的主開關元器件的通與斷，得到任意頻率的三相交流電輸出。 (3)提高產(chǎn)品質量 生產(chǎn)中引入變頻器傳動 ，可使機械、裝置性能提高，而裝置、機械性能的提高又使生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品質量提高。 3烘筒 依次運行，檢測 是否越位，若未越位，繼續(xù)運行，直到 3烘筒越位 。例如包鋼 1150 軋機采用變頻裝置后，年平均事故時間達到工作時間的 %以下，大幅度提高了產(chǎn)品質量和產(chǎn)量，且年節(jié)約電費約 50 萬元 。 (5)容易實現(xiàn)電動機的正反轉切換，可以進行高額度的起停運轉，可以進行電氣制動，可以對電動機進行高速驅動。 20 世紀七十年代以后，由于科學技術的迅速發(fā)展為交流調速的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的技術條件和物質基礎，交流調速理論及應用技術大致沿以下四個方面發(fā)展 : 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 6 (1)電力電子器件的蓬勃發(fā)展和迅速換代促進了變流技術的迅速發(fā)展和變流裝置的現(xiàn)代化 。 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 5 2 絲光過程變頻調速系統(tǒng)總體方案 絲光機調速系統(tǒng)方案的論證 絲光機的動力主要由電動機驅動， 根據(jù)生產(chǎn)的工藝要求對電動機的旋轉速度進行控制和調節(jié)就是一項經(jīng)常而重要的工作。 由于當今紡織品市場的新品種不斷出現(xiàn)，傳統(tǒng)的絲光設備因品種適應性有局 限而不能滿足用戶要求，所以國內外紛紛開發(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)點結合起來。當鈉離子進入纖維內并與纖維結合時，大量的水分子也被帶入，因而引起纖維的劇烈膨脹。 (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 計 2 的最薄弱環(huán)節(jié)。 Frequency Control。 在本系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)能源的充分利用和滿足生產(chǎn)的要求，需要對電機進行轉速調節(jié)，考慮到電機的啟動、運行、調速和制動的特性，采用高功能性 v/f 控制的通用變頻器。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。高檔染料的染料由于國內不能生產(chǎn)，需要從國外進口。 (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。 (1)對 印染行業(yè)的現(xiàn)狀，國內外印染行業(yè)的自動化狀況進行了研究 。采用轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)可獲得優(yōu)良的靜、動態(tài)調速特性。 (4)微型計算機控制技術與大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展和廣泛應用為現(xiàn)代交流調速系統(tǒng)的成功應用提供了重要的技術手段和保證。 基于 PLC 的 絲光機 交流變頻調速系統(tǒng) 20 世紀 80 年代以后，國外大量推廣應用 PLC 控制的交流變頻調速系統(tǒng)，在節(jié)能和節(jié)約設備維護成本上取得了非?？捎^的效益。 在 本系統(tǒng)中， 軋車軋輥的 每一臺電機采用一臺變頻器來進行頻率的調節(jié)控制。其中以風機和泵類機械的節(jié)能效果最顯著。 (5)適應和改善環(huán)境 對環(huán)境的適應性強，并且對環(huán)境引起的 危害小，是變頻傳動的又一個特點。 (1)運算回路 將外部的轉速、轉矩等指令同檢測回路的電流、電壓信號進行比較運算，決定變頻器的輸出電壓、頻率 。應用領域不斷擴大 。 按連續(xù)恒負載運轉時所需的變頻器容量 (KVA)的計算式計算 : 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 15 φcosη≥ MCN kPP (32) 3103≥ MMCN IUkP (33) MCN kII ≥ (34) 式中 :PM—— 負載所要求的電動機的軸輸出功率； η —— 電動機的效率 (通常約 )； cosφ —— 電動機的功卒因數(shù) (通常約 )； UM—— 電動機電壓 (V)； IM—— 電動機電流 (A)，工頻電源時的電流； k—— 電流波形的修正系數(shù)，對 PWM 方式，取 k=； PCN—— 變頻器的額定容量 (KVA)； ICN—— 變頻器的額定電流 (A)。梯形圖語言的電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖相當接近，只用 PLC的開關量邏輯控制指令就可以實現(xiàn)繼電器電路的功能。另外還有獨立的 I/O 擴展單元與主機配合使用。 模擬 I/O 接口實現(xiàn)可編程控制器與 I/O 裝置之間的模擬信號的連接。如果程序的每一條指令執(zhí)行的足夠快，整個程序的長度有限，使得每執(zhí)行一次程序占用的時間足夠短，這個時間短到足以保證變量條件不變。使用唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 20 范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到復雜的自動控制，應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測、自動化控制有關的工業(yè)及民用領域。 S7200 的模擬量擴展模塊中 A/D、 D/A 轉換器的位數(shù)均為 12 位 。如 果 適用型號有數(shù)種，應綜合考慮電機和傳動裝置 的尺寸、重量、價格和傳動比，選擇出較佳型號 的電動機 ，并記錄下主要性能參數(shù)。為 B 級絕緣。有 PID 控制器，具有 PID 自整定的功能 。 (3)第三個過程 — 輸出掃描在執(zhí)行完用戶所有程序后， PLC 將輸出映象區(qū)中的內容同時送入到輸出鎖存器中 (稱輸出刷新 )，然后由鎖存器經(jīng)功率放大后去驅動繼電器的線圈，最后使輸出端子上的信號變?yōu)楸敬喂ぷ髦芷谶\行結果的實際輸出。 (5)擴展接口 當用一個中心單元不能滿足所要求的控制任務時，就要對系統(tǒng)進行擴 展。 PLC 各組成部分的作用 (1)中央處理單元 (CPU) CPU 模塊相當于大腦和心臟，它是 PLC 的運算、控制中心。硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應工藝條件的變化 [16]。采用能耗制動方式通過制動單元將再生能量消耗在制動電阻上，成本較低而且具有良好的使用效果。 ② 操作設置簡單 ③ 多種控制功能以滿足各種機械需要 。 變頻調速基本原理 由電機學知識可知，交流異步電動機的轉速公式為 pfsn 60)1(= (31) 式中 n—— 電動機轉速 (r/min)； s—— 轉差率 ； p—— 電動機磁極對數(shù) ； f—— 電源頻率 Hz。它的主要作用是把工頻電源變換為直流 電源，供給逆變電路和控制電路所需。其運行速度被異步電動機的額定速度所限制。根據(jù)生產(chǎn)需要，設定 各個設備轉速值。我國近年來引進的設備中，很大一部分是由 PLC 控制的，國外廠家的 PLC 產(chǎn)品已打入我國市場。變頻調速以其優(yōu)異的調速性能和起制動平穩(wěn)性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果、廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而被國內外公認為最有發(fā)展前途的 調速方式。 (3)機械式換向器必須經(jīng)常檢查和維修，電刷必須定期更換。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。 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。 絲光工藝和絲光設備 絲光工藝簡介 絲光是印染工藝中的基礎工序之一，它對產(chǎn)品質量起著重要作用，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。 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。最后，介紹了系統(tǒng)的生產(chǎn)流程、系統(tǒng)的電氣結構，硬件配置和軟件實現(xiàn)。再次介紹了 PLC 的基本組成和各部分的作用及 PLC 的工作原理。印染產(chǎn)業(yè)的集聚與興衰，直接關系著上下游產(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)。 對 工藝變量的設定值 進行有效的檢測與控制，有利于提高產(chǎn)品質量 ，對整個染整行業(yè)具有重要意義。目前也出現(xiàn)布 鋏 彎輥、布鋏直輥、彎輥直輥聯(lián)合絲光機。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。對于要求快速響應的生產(chǎn)工藝，采用直流調速方式難以實現(xiàn)。電動機交流變頻調速技術是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質量和改善環(huán)境、推動技術進步的一種主要手段。尤其是最近幾年， PLC 的推廣應用在我國得到了迅猛的發(fā)展。 控制系統(tǒng)框圖如圖 21： PLC系統(tǒng)中各個變頻器上位機傳感器各開關觸點系統(tǒng)中各個拖動電機 圖 21 控制系統(tǒng)框圖 根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程設計系統(tǒng)的軟件流程圖如圖 22： 在系統(tǒng)流程運行之前，首先進行初始化，通過開關元件及 組態(tài)軟件 將設備運行參數(shù)送至 PLC，檢查空氣開關 等設備運行是否正常，若不正常，則等待；直到正常，調節(jié)布 鋏 等設備的寬度。原來不調速的機械設備 常由主機和傳動機構兩部分組成，原動機則多數(shù)采用異步電動機。 (1)整流器 一般的三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成。 (5)保護回路 檢測主回路的電壓、電流等，當發(fā)生過載或過電壓等異常時，停止變頻器工作或抑制電壓、電流值，以防止變頻器和異步電動機損壞。 起動轉矩 :150%/r/min(150%/1Hz 不帶 PG)。帶有逆變功能的變頻調速裝置通過逆變器雖然能夠將再生能量回饋電網(wǎng)，但成本太高。 (3)通用性和適應性強 由于 PLC 的系列化和模塊化，硬件配置 相當靈活，可以組成能滿足各種控制要求的控制系統(tǒng)。 無論哪種結構類型的 PLC，都可以根據(jù)需要進行配置與組合。 使用通信接口，使可編程控制器與外圍設備的連接能力進一步加強，從而也豐富了可編程控制器的各種功能。 (2)第二個過程 — 執(zhí)行掃描在執(zhí)行用戶程序的掃描過程中，可編程序控制器對用戶以梯形圖方式 (或其它方式 )編寫的程序按 從上到下，從左到右的順序逐一掃描各指令，然后從輸入映象區(qū)取出相應的原始數(shù)據(jù)或從輸出映象區(qū)讀取有關數(shù)據(jù)，然后做出程序確定的邏輯運算或其它數(shù)字運算，然后隨運算結果存入確定的輸出映象區(qū)有關單元，但這個結果在整個程序未執(zhí)行完畢前不會送到輸出端口上。6個高速計數(shù)器， 256 個定時器， 2 個定時中斷和 4個外部中斷，自 帶 2個 RS485 接口。 Y 系列封閉式三相異步電動機效率高，耗電少，性能好，噪聲低，振動小，體積小，重量輕，運行可靠，維修方便。 如表 33所示。 本系統(tǒng)擴展了 1個 EM223 數(shù)字量擴展模塊和 2 個 EM235 和 4 個 EM232 模擬量輸入 /輸出模塊。 ④ 先進美觀的外部 結構 S7200PLC CPU226 吸收了整體式和模塊式 PLC 的優(yōu)點，它的基本單元、擴展單元和擴展模塊 都可裝在 基板 上， 用扁平電纜連接。那么即使在前一次執(zhí)行程序時對某一變量的狀態(tài)沒有捕捉到，也能保證在第二次執(zhí)行程序時該條件依然存在。其中輸入部分主要完成阻抗匹配、 I/V 變換、小信號放大、信號濾波以及 A/D 轉換等 功能，以及實現(xiàn)被控對象送出的模擬量轉換成可編程控制器易于處理的數(shù)字量的作用。主機中， CPU 是 PLC 的核心， I/O 單元是連接 CPU 與現(xiàn)場設備之間的接口電路，通信接口用于 PLC 與編程器和上位機等外部設備的連接。通過閱讀 PLC 的使用 手冊或接受短期培訓，電氣技術人員或工人只要幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序，簡易編程器的操作和使用也很簡單。 這三個式子是統(tǒng)一的，選擇變頻器容量時，應同時滿足三個算式的關系，尤其變頻器電流是一個較關鍵的量 [13]。 (2)VS616G5 型變頻器簡介 [7] VS616G5 型變頻器是安川電機公司面向世界推出的 21 世紀通用型變頻器。 (2)電壓 /電流檢測回路