【正文】 ...................................... 8 變頻器的選擇 .................................................... 8 變頻器的功能與 結(jié)構(gòu) .......................................... 8 變頻器的型號選擇 ............................................ 9 變頻器的容量選擇 ........................................... 10 變頻器的制動(dòng)電阻參數(shù)的計(jì)算 ................................. 12 PG 速度控制卡的安裝 ........................................ 12 電動(dòng)機(jī)的選擇 ................................................... 13 PLC 的選擇 ..................................................... 17 PLC 的基本概念和特點(diǎn) ....................................... 17 PLC 的選型 ................................................. 17 自整角機(jī)的選擇 ................................................. 18 其它元器件的選擇 ............................................... 19 電路 設(shè)計(jì) ....................................................... 20 主電路 ..................................................... 20 控制電路 ................................................... 20 4 軟件設(shè)計(jì) ........................................................... 24 II 流程框圖 ....................................................... 24 梯形圖設(shè)計(jì) ..................................................... 24 5 設(shè)計(jì)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 。 但是當(dāng) 面臨 經(jīng)濟(jì) 危機(jī)時(shí) 陷入窘境時(shí)，中國的勞動(dòng)力優(yōu)勢不再，印染行業(yè)也進(jìn)入了轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時(shí)期。行業(yè)銳意進(jìn)取，堅(jiān)持產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與創(chuàng)新升級，實(shí)現(xiàn)了行業(yè)基本平穩(wěn)的增長，經(jīng)濟(jì)效益明顯好轉(zhuǎn)，利潤、投資、出口等主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)增速較 20xx 年有較大提升。 20xx年 19月，規(guī)模以上印染企業(yè)印染布產(chǎn)量 ，同比減少 %，增速較 20xx 年同期回落 個(gè)百分點(diǎn)。 19 月份，規(guī)模以上印染企業(yè)實(shí)際完成投資 億元，同比增加 %，高于紡織工業(yè)投資增幅 個(gè)百分點(diǎn)；施工項(xiàng)目數(shù) 589 個(gè)，同比增加 %；新開工項(xiàng)目數(shù) 455 個(gè)，同比增加 %；竣工項(xiàng)目數(shù) 169 個(gè)，同比增加 %。 19 月份印染八大類產(chǎn)品進(jìn)出口總額 億美元，同比增加 %，增速較去年同期上升 個(gè)百分點(diǎn)；貿(mào)易順差 億美元，同比增加 %，增幅較去年同期上升 個(gè)百分點(diǎn)。出口平均單價(jià) 美元 /米，增速較去年同期上升 個(gè)百分點(diǎn)，出口平均單價(jià)從 20xx 年開始到現(xiàn)在一直處于平穩(wěn)增長狀態(tài) 在此背景下，為了進(jìn)一步促進(jìn)我國紡織業(yè)的健康發(fā)展，使我國從一個(gè)紡織大國轉(zhuǎn)變成一個(gè)紡織強(qiáng)國。 2 絲光工藝和絲光設(shè)備 絲光工藝簡介 紡織工業(yè)在我國的國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位 ,是創(chuàng)收入的重點(diǎn)行業(yè) ,而所有的紡織品幾乎都需經(jīng)過染整加工后才能滿足服裝和裝飾對紡織品性能和質(zhì)量的要求。 絲光是印染工藝中的基礎(chǔ)工序之一 ,它對產(chǎn)品的質(zhì)量起著重要作用 ,大部分棉及其混紡織物在進(jìn)行染色和印花加工前都需進(jìn)行絲光處理。 絲光工藝是 用氫氧化納溶液對純棉或高含棉量的紗線和織物進(jìn)行處理以增加其表面光澤的工藝。在這種狀況下，棉紗或者棉布完全浸于燒堿溶液中，對于機(jī)織織物，通常使用燒堿的濃度是 20－ 24％，對于紗線，使用燒堿的溶液濃度是 24－ 26％。同時(shí)還可以使織物產(chǎn)生光澤，并具有穩(wěn)定的尺寸（防縮水性）。 絲光工藝條件不同所獲得的絲光效果是不一致的 ,多年來為了達(dá)到絲光的理想效果 ,實(shí)現(xiàn)絲光工藝的高 效 ,國內(nèi)外有關(guān)方面均作了大量試驗(yàn)研究和探討。 絲光設(shè)備 常用絲光機(jī)有布鋏絲光，彎輥絲光和直輥絲光機(jī)。 (1)布鋏絲光機(jī) 由前軋堿槽、繃布輥、后軋堿槽、布鋏擴(kuò)幅裝置、去堿箱、平洗機(jī)等部分組成。 缺點(diǎn)：布鋏部分易產(chǎn)生機(jī)械性疵布，設(shè)備占地大。擴(kuò)幅作用是依照織物繞經(jīng)彎輥套筒弧形斜面時(shí)所產(chǎn)生的緯向分力將其門幅展寬。易產(chǎn)生經(jīng)密不勻，緯紗成彎月狀，染色易有陰陽面，應(yīng)用遠(yuǎn)不如布鋏絲光機(jī)廣。 特點(diǎn)：常以雙層進(jìn)行，產(chǎn)量較高，絲光均勻，不會(huì)產(chǎn)生破邊。但國內(nèi)有的廠采用布鋏與直輥并用，較好的解決了這一問題。電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能 的好壞 ，對產(chǎn)品質(zhì)量 的提高 、生產(chǎn)效率 的 提高和節(jié)能有著 極其重要的影響 。如果采用交流調(diào)速系統(tǒng)，不僅 會(huì)提高絲光機(jī)的質(zhì)量，而且可以大大減少系統(tǒng)的能耗，大幅度的節(jié)約電能。 生產(chǎn)設(shè)備所具有的 高性能調(diào)速系統(tǒng) 基本上是 都采用 了 直流調(diào)速系統(tǒng)。 再加上直流電機(jī)的一些缺點(diǎn)，如 機(jī)械式的換向器表面線速度及換向電流、電壓有一個(gè)極限值，這就限制了直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率 ； 機(jī)械式換向器 要 能可靠正常的工作， 就 要增大電機(jī)的電樞和換向器直徑， 這會(huì) 導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大 ；機(jī)械式換向器 還 必須 要長期的進(jìn)行 檢查和維修，電刷也必須定期更換 ；還有 在一些易燃、易爆、多粉塵、多腐蝕性氣體的生產(chǎn) 環(huán)境下 都不能或不宜使用直流電動(dòng)機(jī)。 交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀及優(yōu)點(diǎn) 自 1885 年 發(fā)明了 交流電動(dòng)機(jī)， 因?yàn)?沒有 找到 理想的 調(diào)速方案， 所以交流電動(dòng)機(jī)一直只在 恒速拖動(dòng)領(lǐng)域 應(yīng)用到了 。 目前，交流調(diào)速系統(tǒng)與直流調(diào)速系統(tǒng)相比， 交流調(diào)速系統(tǒng)更受歡迎， 其靜、 5 ? ?60 1smfnsp??動(dòng)態(tài)特性 都 可以與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美 了 。從各方面來看，交流調(diào)速系統(tǒng)最終將取代直流調(diào)速系統(tǒng)。本設(shè)計(jì) 是要求 各電機(jī)調(diào)速功能由變頻器完成。 交流變頻調(diào)速控制的優(yōu)點(diǎn)主要有 : (1)交流變頻調(diào)速是使用異步電動(dòng)機(jī)，和同容量的直流電動(dòng)機(jī)相比，具有體積小、占空間小、可靠性高、維護(hù)方便、結(jié)構(gòu)簡單和價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。 (3)交流變頻調(diào)速的電源是使用先進(jìn)的 SPWM 技術(shù)，顯著改善了電動(dòng)機(jī)供電電源的質(zhì)量，減少了諧波，提高了效率和功率因數(shù)，明顯節(jié)能了。 (5)容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)的切換，可以進(jìn)行高頻率的起停運(yùn)轉(zhuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)電氣制動(dòng)，可以對電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)高速驅(qū)動(dòng)。 (7)電源功率因素高，所需的容量小，對電 網(wǎng)的損害比較小。這種保護(hù)功能，不僅保護(hù)了變頻器，而且保護(hù)了電機(jī)不易被損壞。 20世紀(jì) 90 年代， 在 國內(nèi)部分廠家 的生產(chǎn)設(shè)備 在生產(chǎn)上 也正 使 用 由 PLC 控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。我國各行業(yè) 得生產(chǎn)設(shè)備中 也出現(xiàn)了大批使用 PLC 改造設(shè)備的成果，如機(jī)械行業(yè)，采用 PLC 作為控制裝置的生產(chǎn)設(shè)備越來越多。 變頻調(diào)速技術(shù)已成為節(jié)能和提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效措施。在國內(nèi)外不僅大量的使用了基于 PLC 控制的交流變頻調(diào)速技術(shù)，而且?guī)砹肆己玫慕?jīng)濟(jì)效益。 系統(tǒng)的同步設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的 絲光機(jī)是指對針織物進(jìn)行處理，而針織物一旦受力不均產(chǎn)生拉力，即使拉力雖小一般也容易變形。所以生產(chǎn)設(shè)備的每個(gè)電動(dòng)機(jī)要求速度相同，或者說保持一定的速度比值。即先設(shè)置給定電機(jī) M1 的速度，再根據(jù)生產(chǎn)線上松緊架反饋的速度和 M1的速度來確定 M2 的速度，以此類推，可得出 5個(gè)從電機(jī)的速度，這樣實(shí)現(xiàn)通常所說的“同步”傳動(dòng)方式。 如圖 1 所示。系統(tǒng)中主令機(jī)和各從動(dòng)機(jī)均采用交流電動(dòng)機(jī)，其中 M1 為主令機(jī)， M2M6為從動(dòng)機(jī)， M1還要負(fù)責(zé)帶動(dòng)測速發(fā)電機(jī)，通常先調(diào)節(jié)主令機(jī)速度，再調(diào)節(jié)其它從動(dòng)機(jī)，使它們的速度保持與主令機(jī)一致，其中各電機(jī)調(diào)速均由變頻器來完成。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 2 所示 圖 2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 8 3 硬件設(shè)計(jì) 變頻器的選擇 變頻器的功能與構(gòu)成 變頻器實(shí)現(xiàn)的功能： (1)節(jié)能的應(yīng)用 通過變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行能夠節(jié)能，這是變頻器應(yīng)用最典型的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 (2)提高生產(chǎn)效率 變頻器最重要的目的是提高生產(chǎn)效率： ①保證加工時(shí)的最佳轉(zhuǎn)速 ②適應(yīng)在不同負(fù)載時(shí)有最佳轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài) 采用變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)多種速度運(yùn)行，往往可以解決快速和準(zhǔn)確停車之間的轉(zhuǎn)換。 ③原有設(shè)備的增速運(yùn)轉(zhuǎn) 設(shè)備運(yùn)行的速度往往直接影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。如果要機(jī)械設(shè)備在工作時(shí)保持最大的生產(chǎn)能力，則要使異步電動(dòng)機(jī)保持在額定狀態(tài)下工作。 ④高精度準(zhǔn)確停車 生產(chǎn)過程中在預(yù)定的位置能夠準(zhǔn)確停車，對減小間歇時(shí)間來說是 十分必要的。 (3)提高產(chǎn)品質(zhì)量 生產(chǎn)過程中如果引入變頻器傳動(dòng)，則可以使裝置、機(jī)械性能得到提高，而裝置、機(jī)械性能的提高又可以提高生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品質(zhì)量。 (4)設(shè)備的合理化 高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，則注定要取代直流電動(dòng)機(jī)，交流電動(dòng)機(jī)可以克服直流電動(dòng)機(jī)電刷、換向器不易維護(hù)等困難。 9 (5)適應(yīng)和改善環(huán)境 對環(huán)境的適應(yīng)性 強(qiáng)，并且對環(huán)境引起的危害小，是變頻傳動(dòng)的又一個(gè)特點(diǎn)。 變頻器的基本原理見圖 3。 在 本設(shè)計(jì) 中， 選用了通用變頻器，目前，市場流行的通用變頻器 有著許多的種類， 在 印染行業(yè)中使用的 通用 變頻器的 類 型 也不少，其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 雖然存在著些許的不同 ，但其總的控制思想?yún)s是大同小異。 VS616G5 變頻器的特點(diǎn)如下 : ①該變頻器是基于現(xiàn)代控制理論的磁通觀測器、神經(jīng)元控制，直接控制轉(zhuǎn)矩，真正的電流矢量控制達(dá)到高精度轉(zhuǎn)矩控制 速度控制范圍： 1:1000 速度控制精度：土 % 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩： 150%/r/min ②操作設(shè)置簡單 ③多種控制功能以滿足各種機(jī)械需要。 ⑤完善的保護(hù)功能 VS616G5 型變頻器具有電機(jī)保護(hù)、變頻器過載、瞬間過電流、電壓下降、過電壓、輸入缺相等保護(hù)功能。其接線圖如圖 4 所示。 啟動(dòng)時(shí)變頻器容量應(yīng)滿足下式： (2) 33 1 0CN M MP k U I?? (3) CN MI kI? (4) 式中 : MP —— 負(fù)載所要求的電動(dòng)機(jī)的軸輸出功率 ?—— 電動(dòng)機(jī)的效率 (通常約 ) cos? —— 電動(dòng)機(jī)的功卒因數(shù) (通常約 ) MU —— 電動(dòng)機(jī)電壓 (V) MI —— 電動(dòng)機(jī)電流 (A)，工頻電源時(shí)的電流 k —— 電流波形的修正系數(shù)，對 PWM 方式，取 k= CNP —— 變頻器的額定容量 (KVA) CNI —— 變頻器的額定電流 (A) 當(dāng)選擇變頻器的容量時(shí)，需要同時(shí)滿足公式（ 2）（ 3）（ 4）三式的關(guān)系，這三個(gè)公式是統(tǒng)一的。 根據(jù)表 1 可確定變頻器的容量 為 4KVA。帶有逆變功能的變頻器通過逆變器雖然能夠?qū)⒃偕芰糠答伒诫娋W(wǎng)，但成本太高，在本設(shè)計(jì)中無法實(shí)現(xiàn)。 計(jì)算制動(dòng)電阻的阻值： (5) 制動(dòng)電阻的最小值： (6) 制動(dòng)電阻 BR 的阻值應(yīng)由如下條件來決定：