PLC在棉紡細(xì)紗機(jī)電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用

PLC在棉紡細(xì)紗機(jī)電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用

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１引言

FA506型細(xì)紗機(jī)是目前成紗質(zhì)量好，自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，便于管理環(huán)錠細(xì)紗機(jī)，適用于純棉或化纖純紡和混紡細(xì)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(xì)紗。FA506細(xì)紗機(jī)電氣控制系統(tǒng)用PLC控制整個(gè)紡紗過(guò)程，紡紗過(guò)程所需自動(dòng)開(kāi)車(chē)、鋼領(lǐng)板自動(dòng)升降、中途停車(chē)后能自動(dòng)跟蹤開(kāi)車(chē)、自動(dòng)落紗、自動(dòng)留頭等功能。能設(shè)定顯示紡絲工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)落紗和錠子速度曲線控制以及班產(chǎn)累計(jì)等功能。對(duì)紡紗過(guò)程錠速、牽引倍數(shù)、細(xì)紗號(hào)數(shù)、捻度等進(jìn)行計(jì)算并自動(dòng)顯示，并依據(jù)機(jī)上各部分傳感器自動(dòng)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(xì)紗機(jī)電氣控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成包括以下幾個(gè)部分：傳動(dòng)部分、檢測(cè)部分、變頻器、可編程控制

器、人機(jī)界面、數(shù)字通訊。見(jiàn)圖1。⑴傳感器、指令開(kāi)關(guān)信號(hào)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(kāi)關(guān)組成，主軸、前后羅拉傳感器用來(lái)測(cè)速，由PLC計(jì)算出相應(yīng)錠速、紡紗長(zhǎng)度、產(chǎn)量、牽伸倍數(shù)、捻度、細(xì)紗號(hào)數(shù)等；成形桃輪位置傳感器使停車(chē)時(shí)能按一定順序和位置停車(chē)，有利于下一次開(kāi)車(chē)，減少開(kāi)車(chē)斷頭，實(shí)現(xiàn)紗線自動(dòng)留頭；鋼領(lǐng)板行程傳感器用來(lái)確定鋼領(lǐng)板開(kāi)車(chē)、滿紗、落紗時(shí)位置；指令開(kāi)關(guān)用來(lái)發(fā)送開(kāi)車(chē)、中途停車(chē)等指

令。

⑵數(shù)據(jù)檢測(cè)部分：數(shù)據(jù)檢測(cè)部分由主軸、前羅拉、后羅拉傳感器組成。功能為自動(dòng)檢測(cè)紡紗過(guò)程中主軸、前、后羅拉運(yùn)行數(shù)據(jù)，為計(jì)算班產(chǎn)、錠速、牽伸倍數(shù)、細(xì)紗號(hào)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(dòng)部分：包括主電機(jī)、吸風(fēng)電機(jī)、鋼領(lǐng)板升降電機(jī)、自動(dòng)潤(rùn)滑裝置、自動(dòng)清潔裝置、變頻器、落

紗電源、各種開(kāi)關(guān)等。

⑷變頻器錠子速度控制：該部分由變頻器、錠子傳動(dòng)部分、主電機(jī)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(dòng)調(diào)整錠子運(yùn)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(jī)開(kāi)關(guān)量輸入、數(shù)據(jù)檢測(cè)以及計(jì)算和過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)

紡紗過(guò)程自動(dòng)化和對(duì)機(jī)器運(yùn)行情況進(jìn)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(guò)程工藝參數(shù)顯示設(shè)定，

可直接設(shè)定錠子運(yùn)行曲線，實(shí)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(jī)器性能比和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

⑻其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)：該部分包括吸風(fēng)電動(dòng)機(jī)、鋼領(lǐng)板電動(dòng)機(jī)、自動(dòng)潤(rùn)滑裝置、吹吸風(fēng)電動(dòng)機(jī)、落紗電源、

制動(dòng)器和信號(hào)燈，由連接到PLC輸出點(diǎn)接觸器驅(qū)動(dòng)或由PLC輸出點(diǎn)直接驅(qū)動(dòng)。

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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(huà)面，可進(jìn)行菜單式操作，鍵盤(pán)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(kāi)機(jī)首頁(yè)中組態(tài)有：紡紗長(zhǎng)度、錠速、前羅拉速度、細(xì)紗號(hào)數(shù)、捻度、工作班次、班產(chǎn)量、總產(chǎn)量、時(shí)間、紡紗長(zhǎng)度顯示圖形及[報(bào)警信息]、[班次選擇]、[主菜單]選擇按鈕。主要數(shù)據(jù)都本頁(yè)顯示出來(lái)，按選擇按鈕可切換到相應(yīng)頁(yè)進(jìn)行操作。主菜單頁(yè)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(dòng)選擇]、[時(shí)間設(shè)定]、[觸摸屏校準(zhǔn)]及[注意事項(xiàng)]等可切換到相應(yīng)頁(yè)面，密碼鎖位置不同，按相同按鈕會(huì)切換到不同頁(yè)面，拒絕沒(méi)有權(quán)限人員對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改。當(dāng)操作人員輸入數(shù)據(jù)時(shí)，顯示屏?xí)�自�?dòng)顯示操作鍵盤(pán)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(cuò)信息，輸入數(shù)據(jù)不被接受。

（２）PLC程序。FA506細(xì)紗機(jī)電氣控制系統(tǒng)軟件分為：包括過(guò)程控制程序和測(cè)速計(jì)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(gè)部分：

過(guò)程控制程序：輸入點(diǎn)指令開(kāi)關(guān)信號(hào)、成形桃輪位置傳感器、鋼領(lǐng)板行程位

置傳感器信號(hào)和觸摸屏設(shè)定參數(shù)進(jìn)行紡紗過(guò)程自動(dòng)控制。

測(cè)速計(jì)算程序：運(yùn)用PLC高速計(jì)數(shù)器和普通計(jì)數(shù)器對(duì)主軸、前后羅拉測(cè)速傳感器

信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，再計(jì)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(jì)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(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)共148字節(jié)內(nèi)容用程序方法寫(xiě)入

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

數(shù)字通訊部分和錠子運(yùn)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(yàn)方式和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。使錠子運(yùn)行曲線平滑，設(shè)定點(diǎn)與點(diǎn)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(jì)算。主軸測(cè)速傳感器脈沖寬度計(jì)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(jì)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(shí)對(duì)主軸測(cè)速應(yīng)采用高速計(jì)數(shù)器，否則計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確，傳感器也應(yīng)有足夠大開(kāi)關(guān)頻率。

設(shè)定錠速計(jì)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(dòng)機(jī)-電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r／min；D-電動(dòng)機(jī)皮帶輪直徑，mm；D2-主軸皮帶輪直徑，mm；

D-滾盤(pán)直徑，mm；D-錠盤(pán)直徑，mm；r額定-電動(dòng)機(jī)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(diǎn)

該控制系統(tǒng)最大特點(diǎn)是應(yīng)用數(shù)字通訊方式完成人機(jī)界面與PLC以及PLC與驅(qū)動(dòng)器之間數(shù)據(jù)傳輸。我們進(jìn)行錠子速度曲線控制時(shí)只能選用模擬量來(lái)控制變頻器運(yùn)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(qiáng)，為實(shí)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(jì)嚴(yán)謹(jǐn)，軟件編制達(dá)5K。

４結(jié)束語(yǔ)

FA506型細(xì)紗機(jī)控制系統(tǒng)前身采用PLC開(kāi)關(guān)量控制合外協(xié)參數(shù)儀構(gòu)成，全機(jī)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(jī)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(jì)水平來(lái)降低硬件投入”原則，極大降低了系統(tǒng)成本，單機(jī)實(shí)現(xiàn)

成本降低達(dá)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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PLC在細(xì)紗機(jī)電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

引言

FA502型細(xì)紗機(jī)是一種在我國(guó)棉紡行業(yè)廣泛使用的機(jī)型。隨著棉紡行業(yè)生產(chǎn)水平的提高和對(duì)棉紗質(zhì)量要求的提高，F(xiàn)A502型細(xì)紗機(jī)已不能滿足市場(chǎng)的需求，因而對(duì)FA502型細(xì)紗機(jī)進(jìn)行改造勢(shì)在必行（。FA502型細(xì)紗機(jī)如圖1所示）我們根據(jù)細(xì)紗紡織工藝，應(yīng)用PLC技術(shù)，對(duì)FA502細(xì)紗機(jī)的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，使老設(shè)備增添新動(dòng)力，使之在優(yōu)質(zhì)高效和環(huán)保的前提下達(dá)到FA506型細(xì)紗機(jī)的生產(chǎn)水平。

圖1FA502型細(xì)紗機(jī)

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第一章細(xì)紗機(jī)的介紹及其電氣控制

系統(tǒng)的改造方案

1.1細(xì)紗機(jī)的介紹

一、國(guó)內(nèi)細(xì)紗機(jī)的發(fā)展

1950年以來(lái)，中國(guó)生產(chǎn)的紡織機(jī)器，在總結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行幾次革新，國(guó)內(nèi)細(xì)紗機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：

1.第一代細(xì)紗機(jī)：1291、1292、1293。1954年，大批量生產(chǎn)，1291、1301型，E=14～20。60年代起對(duì)1291型改進(jìn)，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(xì)紗機(jī)：A512、A513。65年，A512型，408錠/臺(tái)，70mm錠距，三羅拉長(zhǎng)短皮圈牽伸、彈簧擺動(dòng)銷(xiāo)、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(tái)，改進(jìn)，喂入、牽伸、卷繞、成形、傳動(dòng)、吸棉、墻板、龍筋，有A、B、C、D、E、F、G、H、M和MA（紡中長(zhǎng)纖維）、W、S（超大牽伸）、SA等系列。

3.第三代細(xì)紗機(jī)：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(zhǎng)。

二、細(xì)紗機(jī)的作用

細(xì)紗是紡織過(guò)程中的最后一道工序，它是將粗紗經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的拉長(zhǎng)抽細(xì)到一定程度，加捻卷繞成一定卷裝，并符合國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)紗，以供制線，織造使用，其具體作用是：

1.牽伸將粗紗抽長(zhǎng)拉細(xì)成所需細(xì)度的須條。2.加捻將須條加捻成有一定捻度的細(xì)紗。

3.卷繞成形將細(xì)紗繞成一定卷裝，供存儲(chǔ)、運(yùn)輸和進(jìn)一步加工之用。

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三、細(xì)紗機(jī)的主要機(jī)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(dòng)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(xiāo)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(xì)紗機(jī)的工藝過(guò)程

細(xì)紗機(jī)的工藝過(guò)程如圖1-1所示：

圖1-1細(xì)紗機(jī)的工作過(guò)程

粗紗筒管導(dǎo)紗桿牽伸裝置前羅拉導(dǎo)紗鉤鋼絲圈細(xì)紗筒管

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1.2FA502型細(xì)紗機(jī)的電氣控制系統(tǒng)

一、電路特點(diǎn)

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

2.FA502型細(xì)紗機(jī)的工藝行程開(kāi)關(guān)與機(jī)械配合較緊密，自動(dòng)完成一落紗生產(chǎn)過(guò)程。

二、FA502型細(xì)紗機(jī)電氣控制線路的組成和作用

FA502型細(xì)紗機(jī)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(xì)紗機(jī)的主電路圖如圖1-2所示：

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圖1-2FA502型細(xì)紗機(jī)主電路

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PLC在細(xì)紗機(jī)電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

主電路有三臺(tái)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，其中M1是鋼領(lǐng)板

升降電動(dòng)機(jī)，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(dòng)機(jī)，受接觸器KM3控制。M3是主軸電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為FXD-180M1-4/6-15KW/7KW，是雙速電動(dòng)機(jī)，低速啟動(dòng)受接觸器KM4控制，高速運(yùn)行受接觸器KM5、KM6控制，M3安裝在車(chē)尾吸棉箱下，有利于散熱。

2.控制電路

FA502型細(xì)紗機(jī)控制電路如圖1-3所示：

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圖1-3FA502型細(xì)紗機(jī)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(kāi)關(guān)，熱繼電器FR1-FR4、車(chē)頭門(mén)安全開(kāi)關(guān)SB1、全機(jī)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(hào)、名稱(chēng)及作用如表1-1所示：

表1-1控制線路中主要器件的代號(hào)、名稱(chēng)及作用代號(hào)KM1KM2KM3KM4名稱(chēng)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(chē)滿管、限位電磁鐵停主電動(dòng)機(jī)、打撐爪主軸制動(dòng)繼電器1.5KG、用于鋼領(lǐng)板自動(dòng)下降時(shí)打開(kāi)級(jí)升撐爪8KG、用于拉動(dòng)制動(dòng)器、使主軸剎車(chē)停轉(zhuǎn)3KG、用于操作2SQ行程開(kāi)關(guān)座進(jìn)入工作位置主軸低速轉(zhuǎn)高速延時(shí)時(shí)間繼電器延時(shí)停電源時(shí)間繼電器控制線路電源開(kāi)關(guān)鋼領(lǐng)板復(fù)位、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)按鈕主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)按鈕中途落紗按鈕中途停車(chē)按鈕手動(dòng)高速按鈕手動(dòng)/自動(dòng)選擇旋鈕落紗電源按鈕全機(jī)停止按鈕鋼領(lǐng)板上升復(fù)位時(shí)，1SQ1動(dòng)作，斷開(kāi)KM1、接通第8頁(yè)共37頁(yè)P(yáng)LC在細(xì)紗機(jī)電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

主軸運(yùn)轉(zhuǎn)1SQ21SQ32SQ12SQ22SQ3滿紗時(shí)1SQ2動(dòng)作，接通KM8鋼領(lǐng)板下降落紗位置時(shí)，1SQ3動(dòng)作，斷開(kāi)KM22SQ1動(dòng)作時(shí)，接通KM9，斷開(kāi)主軸電動(dòng)機(jī)電源2SQ2動(dòng)作時(shí)，接通KM2，使鋼領(lǐng)板下降2SQ3動(dòng)作時(shí)，接通KM10，主軸剎車(chē)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(shí)動(dòng)作，造成電源短路；

（2）停主軸繼電器KM10與主軸啟動(dòng)接觸器聯(lián)鎖，防止主軸制動(dòng)時(shí)主軸電動(dòng)機(jī)通電運(yùn)轉(zhuǎn)；

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

（4）風(fēng)機(jī)接觸器KM3聯(lián)鎖其他接觸器（除電磁鐵電路外），因此開(kāi)車(chē)時(shí)首先要啟動(dòng)風(fēng)機(jī)。三、FA502型細(xì)紗機(jī)的工作原理

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

把車(chē)尾開(kāi)關(guān)箱的【電源開(kāi)關(guān)】SA1撥“通”（電源指示燈亮），按【鋼領(lǐng)板復(fù)位，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)】按鈕SB1，吸風(fēng)接觸器KM3通電自鎖，吸風(fēng)電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)；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(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)，鋼領(lǐng)板上升。

鋼領(lǐng)板復(fù)位時(shí)，觸動(dòng)行程開(kāi)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(dòng)接觸器線路，為主軸電動(dòng)機(jī)通電做好準(zhǔn)備。

按主軸電動(dòng)機(jī)【啟動(dòng)】按鈕SB2，KM4線圈通電自鎖，主軸電動(dòng)機(jī)M3低速啟動(dòng)，指示燈HL亮；同時(shí)低速時(shí)間繼電器KT1通電自鎖，開(kāi)始延時(shí)，延時(shí)時(shí)間到，KT1斷開(kāi)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(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，指示燈HL滅。

2.自動(dòng)落紗、適位停車(chē)

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

當(dāng)2SQ1動(dòng)作時(shí)，停主軸電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)M3斷電，全機(jī)慣性運(yùn)轉(zhuǎn)。YV1電磁鐵打開(kāi)級(jí)升撐爪，為鋼領(lǐng)板下降做準(zhǔn)備。

當(dāng)2SQ2動(dòng)作時(shí)，鋼領(lǐng)板下降繼電器KM2線圈通電自鎖，鋼領(lǐng)板升降電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)，鋼領(lǐng)板下降，到達(dá)落紗位置時(shí),1SQ3動(dòng)作，KM2斷電，M1斷電停轉(zhuǎn)。

當(dāng)2SQ3動(dòng)作時(shí)，主軸制動(dòng)繼電器KM11線圈通電自鎖，YV2電磁鐵和時(shí)間繼電器KT2線圈通電，YV2吸力拉下制動(dòng)器連桿，全機(jī)剎車(chē)停轉(zhuǎn)，停轉(zhuǎn)的位置是鋼領(lǐng)板一個(gè)升降小動(dòng)程向下的三分之一處。延時(shí)后，KT2延時(shí)斷開(kāi)觸頭斷開(kāi)KM3及整個(gè)控制線路電源，撐爪落下，制動(dòng)器打開(kāi)，2SQ行程開(kāi)關(guān)復(fù)位，滿紗指示燈熄滅，為再次開(kāi)車(chē)做好準(zhǔn)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(dòng)作，最后適位停車(chē)。從原理圖上可以看出，SB3與1SQ2并聯(lián)，作用一樣。4.中途停車(chē)

紡紗過(guò)程中，如需關(guān)車(chē)，只要按【中途停車(chē)】按鈕SB4，就能自動(dòng)適位停車(chē)。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(huì)產(chǎn)生下鋼領(lǐng)板的過(guò)程。5.緊急停車(chē)

如遇事故需緊急停車(chē)時(shí)，可按車(chē)頭處【全機(jī)停止】按鈕SB6，或?qū)④?chē)尾開(kāi)關(guān)箱上控制線路電源開(kāi)關(guān)SA1撥斷，這種情況下不會(huì)適位停車(chē)。

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1.3FA502型細(xì)紗機(jī)電氣控制系統(tǒng)的改造方案

原FA502型細(xì)紗機(jī)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(duì)其進(jìn)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(diǎn)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(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器中的某一位觸發(fā)器，可以置“0”或置“1”，軟繼電器無(wú)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(shí)，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(kāi)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(gè)軟繼電器的線圈工作和它的觸點(diǎn)動(dòng)作并不同時(shí)發(fā)生，屬于“串行”的工作方式。3.在元件觸點(diǎn)數(shù)量方面

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

繼電-接觸器控制電路是依靠硬件接線來(lái)實(shí)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(shí)必須重新接線。PLC控制電路是采用軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的，可進(jìn)行在線修改，控制功能可根據(jù)實(shí)際要求靈活實(shí)施。綜上所述，用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)控制電路是可行的。

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第二章PLC在細(xì)紗機(jī)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(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)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(diǎn)

1.編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)；

2.功能強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高；3.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；

4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、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(gè)工作過(guò)程一般包括五個(gè)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(guò)程原理如圖2-1所示。圖中當(dāng)PLC方式開(kāi)關(guān)置于RUN（運(yùn)行）時(shí)，執(zhí)行所有階段；當(dāng)方式開(kāi)關(guān)置于STOP（停止）時(shí)，不執(zhí)行后三個(gè)階段，此時(shí)可進(jìn)行通信處理，如對(duì)PLC聯(lián)機(jī)或離線編程。

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開(kāi)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(gè)階段，稱(chēng)為一個(gè)掃描周期。PLC完成

一個(gè)周期后，又重新執(zhí)行上述過(guò)程，掃描周而復(fù)始的進(jìn)行。

2.2PLC的選型

一、PLC的選型

以FA502型細(xì)紗機(jī)工藝流程的特點(diǎn)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(zhǔn)的，按照易于與細(xì)紗機(jī)電氣控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)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(yùn)業(yè)績(jī)、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(xì)紗機(jī)規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。因此，在PLC的選型過(guò)程中應(yīng)主要從以下幾點(diǎn)考慮：

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1.PLC類(lèi)型的選擇

PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類(lèi)。

整體型PLC的I/O點(diǎn)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(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活。

2.輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算

在細(xì)紗機(jī)電氣控制系統(tǒng)中輸入點(diǎn)約為15點(diǎn)，輸出點(diǎn)約為15點(diǎn)。

3.經(jīng)濟(jì)性的考慮

性能價(jià)格比高。

綜上所述，西門(mén)子S7-200完全符合其要求。二、西門(mén)子S7-200系列PLC

德國(guó)的西門(mén)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(chǎng)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(jì)末，又推出了S7系列產(chǎn)品。西門(mén)子S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢監(jiān)測(cè)及控制自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此，S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。

S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)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(shí)時(shí)特性

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（7）強(qiáng)勁的通訊能力（8）豐富的擴(kuò)展模塊三、S7-200PLC的主機(jī)結(jié)構(gòu)

1.各CPU介紹及I/O系統(tǒng)（1）主機(jī)外形

SIMATICS7-200系統(tǒng)CPU22X系列PLC主機(jī)(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(kāi)關(guān)、電位器、擴(kuò)展I/O連接底部端子蓋輸入端子、傳感器電源

存儲(chǔ)器卡

通信口

圖2-2S7-200PLC主機(jī)外形

（2）基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①輸出信號(hào)類(lèi)型②電源輸出③基本I/O④存儲(chǔ)安全⑤高速反應(yīng)⑥模擬電位器⑦實(shí)時(shí)時(shí)鐘

⑧輸入輸出可擴(kuò)展性

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

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表2-1CPU型號(hào)CPU類(lèi)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(jī)及I/O特性如表2-2所示：

表2-2主機(jī)及I/O特性型號(hào)主機(jī)輸出類(lèi)型主機(jī)輸入點(diǎn)數(shù)CPU221CPU222CPU224CPU226DC繼電器DC繼電器DC繼電器DC繼電器681424主機(jī)輸出點(diǎn)數(shù)461016可擴(kuò)展模塊數(shù)無(wú)2772.存儲(chǔ)系統(tǒng)

存儲(chǔ)系統(tǒng)如圖2-3所示：

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個(gè)人計(jì)算機(jī)CPU用戶程序CPU組態(tài)用戶程序CPU組態(tài)V存儲(chǔ)器M存儲(chǔ)器EPROMV存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器卡M存儲(chǔ)器定時(shí)器和計(jì)數(shù)器當(dāng)前值RAM

圖2-3存儲(chǔ)系統(tǒng)

綜上所述，選用西門(mén)子S7-200CPU226的PLC完全符合要求。

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第三章PLC的程序設(shè)計(jì)

3.1I/O分配表

據(jù)分析，應(yīng)使用輸入點(diǎn)數(shù)為15，輸出點(diǎn)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(hào)電器SA1I0.0電源開(kāi)關(guān)旋鈕代號(hào)電器KM1Q0.0鋼領(lǐng)板上升（復(fù)位）繼電器SA2I0.1手動(dòng)/自動(dòng)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(jī)啟動(dòng)按鈕KM3KM4Q0.2Q0.3吸風(fēng)接觸器主軸低速接觸器SB2I0.4主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)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(chē)按鈕手動(dòng)高速按鈕全機(jī)停止按鈕鋼領(lǐng)板上升復(fù)位時(shí)接通KM6KM7KM8KM9Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0主軸高速接觸器落紗接觸器中途停車(chē)接觸器滿管接觸器停主電動(dòng)機(jī)、打撐爪接觸器1SQ1I1.1KM10Q1.11SQ2I1.21SQ3I1.3滿紗時(shí)動(dòng)作鋼領(lǐng)板下降落紗位置時(shí)接通KM11Q1.2YV1Q1.3主軸制動(dòng)接觸器用于鋼領(lǐng)板自動(dòng)下降時(shí)打開(kāi)級(jí)升撐爪2SQ1I1.42SQ1動(dòng)作時(shí)，斷開(kāi)主軸電動(dòng)機(jī)電源YV2Q1.4用于拉動(dòng)制動(dòng)器，使主軸剎車(chē)停轉(zhuǎn)2SQ2I1.52SQ2動(dòng)作時(shí)，鋼領(lǐng)板下降YV3Q1.5用于操縱2SQ行程開(kāi)關(guān)座進(jìn)入工第18頁(yè)共37頁(yè)P(yáng)LC在細(xì)紗機(jī)電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

作位置2SQ3I1.62SQ3動(dòng)作時(shí)、主軸剎車(chē)

HLQ0.6燈3.2PLC接線圖

PLC接線圖如圖3-1所示：

圖3-1PLC接線圖

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3.3流程圖

細(xì)紗機(jī)有低速運(yùn)行、高速運(yùn)行、吹吸風(fēng)、落紗等過(guò)程.

落紗分為自動(dòng)落紗和中途落紗（暫停工作）。

接通電源后，吸風(fēng)電動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作，同時(shí)，鋼領(lǐng)板升降電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，鋼領(lǐng)板上升，當(dāng)鋼領(lǐng)板升到始紡位置時(shí)，其復(fù)位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)停止。按下主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)按鈕，主機(jī)開(kāi)始低速運(yùn)行，進(jìn)行細(xì)紗接頭；延時(shí)1min后，自動(dòng)轉(zhuǎn)換為高速運(yùn)轉(zhuǎn)，全機(jī)進(jìn)入正常紡紗階段（也可點(diǎn)動(dòng)操作低速、高速）。

紡紗滿管后,鋼領(lǐng)板復(fù)位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，滿管信號(hào)燈亮。進(jìn)入工作位置，主機(jī)停止開(kāi)關(guān)接通，此時(shí)，主機(jī)高速接觸器釋放，鋼領(lǐng)板升降中間繼電器吸合，主機(jī)斷電保持慣性回轉(zhuǎn)。隨后，鋼領(lǐng)板升降電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，鋼領(lǐng)板開(kāi)始下降，降到極限位置時(shí)，鋼領(lǐng)板下降限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，停止下降。撐爪電磁鐵吸合時(shí)，將撐爪打開(kāi)，主軸制動(dòng)電磁鐵吸合，主軸制動(dòng)剎車(chē)。經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后，切斷控制電源，落紗完畢。需要中途停車(chē)時(shí)，按下中途停車(chē)按鈕，主機(jī)即可停車(chē)，并自行制動(dòng)。需要提前落紗時(shí)，按下中途落紗按鈕即可。當(dāng)機(jī)器發(fā)生意外時(shí)，按下緊急停車(chē)按鈕，可使全機(jī)立即停車(chē)。

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一、運(yùn)轉(zhuǎn)階段流程

運(yùn)轉(zhuǎn)階段流程如圖3-2所示：

按下電源開(kāi)關(guān)SA1按下鋼領(lǐng)板復(fù)位風(fēng)機(jī)啟動(dòng)按鈕SB1吸風(fēng)電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)吸風(fēng)接觸器KM3得電鋼領(lǐng)板升降電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)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(dòng)機(jī)啟動(dòng)按鈕SB2主軸電動(dòng)機(jī)M3低速啟動(dòng)KM4得電HL亮開(kāi)始細(xì)紗接頭低速時(shí)間繼電器KT1得電延時(shí)1min延時(shí)時(shí)間到KM4失電M3高速運(yùn)轉(zhuǎn)KM5KM6得電HL滅開(kāi)始正常紡紗滿紗后進(jìn)入自動(dòng)落紗階段圖3-2運(yùn)轉(zhuǎn)階段流程圖

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二、自動(dòng)落紗階段流程

自動(dòng)落紗階段流程如圖3-3所示：

滿紗時(shí)1SQ2閉合滿管繼電器KM9得電HL閃爍轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)部分“鋼領(lǐng)板復(fù)位”YV3得電使2SQ進(jìn)入工作位置2SQ1閉合停主電動(dòng)機(jī)繼電器KM10得電YV1得電為鋼領(lǐng)板下降作準(zhǔn)備)2SQ2閉合鋼領(lǐng)板下降繼電器KM2得電M1啟動(dòng)1SQ3閉合鋼領(lǐng)板下降繼電器KM2失電M1停轉(zhuǎn)

2SQ3閉合

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2SQ3閉合主軸制動(dòng)繼電器KM11得電延時(shí)停電源時(shí)間繼電器KT2得電3-3YV2得電主軸剎車(chē)停轉(zhuǎn)KT2延時(shí)結(jié)束后KM3失電HL滅結(jié)束自動(dòng)落紗階段流程圖第23頁(yè)共37頁(yè)

圖

PLC在細(xì)紗機(jī)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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圖3-4完整的梯形圖

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結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)近兩個(gè)月的努力，我終于順利完成了《PLC在細(xì)紗

機(jī)電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用》這篇論文。從剛開(kāi)始確定論文題目，到現(xiàn)在論文的完成，每一步對(duì)我來(lái)說(shuō)都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在技校期間獨(dú)立完成的最大的項(xiàng)目。在這段時(shí)間里，我學(xué)到了很多知識(shí)，從對(duì)細(xì)紗機(jī)的一無(wú)所知的狀態(tài)，我開(kāi)始查閱相關(guān)資料和書(shū)籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，經(jīng)過(guò)一次次的修改，使自己非常稚嫩的論文一步步完善起來(lái)。

由于時(shí)間的倉(cāng)促和自己的技術(shù)水平有限，在編寫(xiě)和設(shè)計(jì)當(dāng)中難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤及不足之處，誠(chéng)懇地希望老師批評(píng)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(wú)法平靜，

從開(kāi)始進(jìn)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(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?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(wú)盡的啟迪。在我寫(xiě)論文的過(guò)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(zhǎng)駢棟棟同學(xué)和組員吳曉霞同學(xué)。在我遇到難題的時(shí)候，駢棟棟同學(xué)幫助我一起克服了它，吳曉霞同學(xué)鼓勵(lì)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(wú)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(lì)我。

在這里，請(qǐng)你們接受我最真摯的謝意，祝你們永遠(yuǎn)健康快樂(lè)！

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參考文獻(xiàn)

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(guó)紡織出版社，201*

2.巢文元主編，PLC操作技能（西門(mén)子系列）.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，201*

3.佚名，PLC在細(xì)紗機(jī)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(yè)共37頁(yè)

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