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细纱机
工艺
计算
程序设计
- 资源描述：
-
原始数据（资料）：
FA1528细纱机说明书，
FA1528细纱机电气原理图，
PLC数据手册 ，
PLC编程手册 。
毕业设计主要内容：
1. FA1528细纱机功能说明；
2. FA1528细纱机控制系统原理分析；
3. 分析PLC程序执行机制及数据处理方式，完成相应程序设计；
4. PLC性能及选型，采用不同方式对给定数据进行计算处理，并比较不同计算方法的优缺点及适用场合；
5. 结合本课题涉及技术内容查阅并翻译5000～8000印刷字符的PLC或自动化控制英文资料；
6. 细纱机工艺计算：（1）要求检测三种传感器速度典型值
1）：2000R/MIN
2）：180R/MIN
3）：6R/MIN
学生应交出的设计文件：
1. PLC控制原理图，软件流程图，梯形图；
2. PLC程序计算精度分析；
3. 毕业设计说明书。
控制原理图（如上）
- 内容简介：
-
毕业设计任务书 学 院 机械学院 专业班 级 机械设计制造及其自动化 11 本 4 学 生 姓 名 学号 设计题 目 环锭细纱机工艺计算程序设计 起 迄 日 期 计 (论文 )地 点 晋中学院 指 导 教 师 职 称 高级工程师 院 长 职 称 副教授 发任务书日期 : 2015 年 1 月 14 日 机械学院 毕业设计任务 书 毕业设计题目： 环锭细纱机工艺计算程序设计 毕业设计要求及原始数据（资料）： 要求 ： 和有关资料，进行文献检索、调查研究工作； 定最佳设计方案； 种参数处理、选取得当，计算正确； 确清晰，符合国家制图标准及有关规定； 次清晰、文理通顺，具体按照晋中学院毕业论文规范撰写； 握 件结构及程序设计原理，能够采用 行编程对采集量进行数学计算及数据处理 ； 000 8000 印刷字符的 自动化控制英文资 料； 绝抄袭。 原始数据（资料） ： 纱机说明书， 纱机电气原理图， 据手册 ， 程手册 。 毕业设计主要内容： 1. 纱机功能说明 ； 2. 纱机控制系统原理分析 ； 3. 分析 序执行机制及数据处理方式，完成相应程序设计 ； 4. 能及选型，采用不同方式对给定数据进行计算处理，并比较不同计算方法的优缺点及适用场合； 5. 结合本课题涉及技术内容查阅并翻译 5000 8000 印刷字符的 自动化控制英文资料； 6. 细纱机工艺计算：（ 1）要求检测三种传感器速度典型值 1）： 2000R/）： 180R/）： 6R/（ 2）完成以下计算： 1/(5*2/ 学生应交出的设计文件： 1. 制原理图，软件流程图，梯形图； 2. 序计算精度分析； 3. 毕业设计说明书。 主要参考文献（资料）： 1程手册 M西门子中国公司 0. 2黄永红 用技术 M3邹小梅 M4秦贞俊 J003 会议报告 . 5朱友名 M6高丽红、李新荣、纺机专用控制器在细纱机上的应用 M2006. 7纪志祥 细纱机控制系统设计与实践 M2005. 8杨锁廷 M中国纺织出版社 9卢二建 M2004. 10邹寿杉 M2006. 专 业 班 级 学 生 指 导 教 师 签 字 日期 教 研 室 主 任 签 字 日期 机械学院 毕业设计开题报告 毕业设计题目 ： 细纱机工艺计算程序设计 学 生 姓 名 ： 指导教师姓名 ： 专 业： 机械设计制造及其自动化 2015 年 3 月 12 日 细纱机工艺计算程序设计 现今最常用的控制设备，几乎可以完成工业控制领域的所有任务。其实，现在的模拟量也有很强的处理能力。所以在大多数工业控制系统中， 取代工控机（ 为主控器来完对成复杂的工业自动控制任务。目前世界上着名的 产厂家有美国的用电气公司、日本的三菱、欧姆龙、德国的西门子以及法国的施耐德等等。 产生后，生产厂家不断涌现，品种不断翻新，为控制行业带来了新一轮的革命。 美国 数字设备公司（ 司）于 1969 年研制开发出了世界上第一台可编程序控制器 在 司的汽车生产线上首次应用成功。当时人们把它称为可编程序逻辑控制器（ 简称 编程序控制器由此诞生。 由于它主要用来取代继电接触器逻辑控制，系统功能仅限于执行继电器逻辑、计时、计数等。 生不久即显示了其在工业控制中的重要地位，日本、德国、法国等国家也相继研制成各自的 问世以来，经过近 40 年的发 展，在美、德、日、法等工业发达国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。 现代 术发展已经相当成熟，随着它在各个行业的广泛应用，人们对它的认知与认可越来越多，其具有得天独厚条件。 1）造价低廉； 2）通用性强； 3）用途广泛； 4）可靠性高。因为它的这些优点， 用技术已成为工程技术人员必须掌握的技术之一。 当前，我国政策大力倡导技术改造，提高企业科技创新能力，国内纺织行业也密切关注行业发展趋势和政策导向。加快技 术升级步伐，加强自身优势。从而抢占市场先机。国内纺织行业在机电一体、自动化、机构上的新的发展，使我国细纱机的制造技术与国外设备的差距逐步减少。并且国产设备还具有适应国内生产企业实际需求的特点，一些国外设备也将重心转移到中国市场的实际需求的方面上，青泽 360 型细纱机就是努力适应中国市场的一个很好的例证。 细纱机是纺纱的主要机器，纺纱的产量和质量是纺纱工艺割到工序优劣的综合反映。细纱机是纺纱生产中耗能最多的机器。能够减少断头率，节约能耗，是细纱机技术水平的标志。 环锭细纱机是目前国内纺织机械厂大量生产的一种细纱 机，通常采用 制，自动化程度高，操作简单，成纱质量好，便于管理。该型机适于纯棉或化纤的纯纺和混纺细纱工序，能够纺织织造、针织等所用的细纱。 设计的细纱机的 制系统，希望可以实现提高生产效率、降低劳动强度、操作控制方便、降低产品成本、适应现代工业细纱生产要求。同时也能为国内细纱机的发展做些实践性的意义。 细纱机与 术的结合，非常具有时代性，反映了人们对方便 阅、资料收集 概况 1程手册 .M北京 2黄 永红 用技术 .M机械工业出版社 . 3邹小梅 M棉纺织技术 0. 4秦贞俊 J全国传统纺 2003 会议报告 . 5朱友名 M纺织工业出版社 . 6高丽红、李新荣、纺机专用控制器在细纱机上的应用 .M纺织机械 7纪志祥 细纱机控制系统设计与实践 .M山东纺织经济 8杨锁廷 M北京 :中国纺 织出版社 9卢二建 M科学技术出版社 10邹寿杉 M清华大学出版社 主要内容 (1)设计的任务与要求； (2)硬件设计：完成硬件的电路图设计： (3)软件设计：完成主程序及各模块程序，并画出流程图； (4)仿真过程与结果； (5)结合本课题查阅并翻译 50008000 印刷符合的英文资料； (6)撰写毕业 设计说明书 。 交 形式 (1)完整的硬件电路图； (2)完整程序； (3)用 程软件仿真结果； (4)毕业设计 说明书 。 排 第 一 周 查阅文献，收集资料。初步了解 细纱机。 第 二 周 学习 指令系统和汇编语言程序。 第 三 周 详细规划各硬件仪器，挑选合适的进行安装测试。 第 四 周 完成各模块程序的设计，画出电路图。 第 五 周 完成主程序的设计，并画出流程图 。 第 六 周 完成主程序的设计，并画出流程图。 第 七 周 学习 程软件。 第 八 周 进行硬件调试。 第 九 周 进行软件调试。 第十周 编写 设计计算 说明书，形成毕业设计全部文件，准备答辩。 第十 一 周 编写 设计计算 说明书，形成毕业设计全部文件，准备 答辩 。 第十 二 周 毕业答辩 。 8. 指导教师意见 签名： 年 月 日 学 院 本科毕业设计英文参考资料 题 目 院 系 机械学院 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 学 号 学习年限 2011 年 9 月至 2015 年 6 月 指导教师 职称 高级工程师 申请学位 工学 学士学位 2015年 3 月 10日 1 英文原文： CM of is 031， a a of in it of on is of a 16is 0 of a of 32CM 6CM CM 0 of 200s to 0 CM no in of a of is in as of CM a 2 CM is in so it up to In CM is s in of be d as a a 1-2 in a CM in 0 CM in is C or 2 of as it is a to a a to a of a / O a a of At to CM is to of as is of of is 0 do . a is is We so on . It is as a of It is an is is is a as C), e 3 is be to in is to be to A if 0s 4 or 0s of be a CB if if 0s a of CM be a by As CM on so is in to as so is of is is no as a as as a A of if of Cs in of in of CM is in of to be so is in of a of if a up to C, C, 4 of is to of of of C to on of CM of of a of is in a of of of be of or as n be V, 4. 3 In of be in to a c CM to w be in CM in of in of is as n a of in to to be in a of of to If in is a to of to in ,by to In to CM in of in is as a In CU in a of 5 an be of to to C. It of m 5 of do is to of As a be a it is in It is in a it CM a of as of to of in by as of or to in of is at is be be in a or 6 中文译文： 单片机的发展与应用 1 单片机的发展 早期的单片机都是 8 位或 4 位的。其中最成功的是 8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在 8031 上发展出了一系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了 16 位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。 90 年代后随着消费电子产品 大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着 列特别是后来的 32 位单片机迅速取代 16 位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的 8 位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起 80 年代提高了数百倍。目前，高端的 32 位单片机主频已经超过 300能直追 90 年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至 1 美元，最高端的型号也只有 10 美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理 的高端单片机甚至可以直接使用专用的 作系统。 2 单片机的优点 单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有 1单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备 40 多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作。单片机的数量不仅远超过 和其他计 算的总和，甚至比人类的数量还要多。 单片机又称单片微控制器 ,它不是完成某一个逻辑功能的芯片 ,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O 设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如 存，并行总线，还有和硬 7 盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱 也是低的，一般不超过 10 元即可 .们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、 等的家电里面都可以看到它的身影。它主要是作为控制部分的核心部件。 它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用 主要区别。 3 单片机的特性 单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是一些特殊的功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则 是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国 50 年代开发的 74 系列，或者 60 年代的 列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大 。但是如果要是用美国 70 年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别。只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性。 由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单 片机没有家用计算机那样的 没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十 K 的尺寸。对于家用 硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用 来运行，家用 也是承受不了的。 4 单片机的应用领域 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控 制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 ，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 8 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴。 智能仪器仪表上的应用 单片机具有体积 小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。 家用电器中的应用 可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八 门，无所不在。 计算机网络和通信领域中的应用 现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。 片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。 各种大型电器中的模块化应用 某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。如：音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于 由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。 在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。 片机在汽车设备领域中的应用 单片机在 汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中的发动机控制器，基于 线的汽车发动机智能电子控制器， 航系统， 抱死系统，制动系统等等。 9 此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛应用。 5 总结 可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称 。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机 的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词 “智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单 片机或其它可编程逻辑器件上。 学 院 本科毕业设计 题 目 环锭细纱机工艺程序设计 院 系 机械学院 专 业 机械制造及其自动化 姓 名 学 号 学习年限 2011 年 9 月至 2015 年 7 月 指导教师 职称 高级工程 师 申请学位 工学 学士学位 2015年 5月 29日 环锭细纱机工艺程序计算 学生姓名： 指导老师： 摘 要： 环锭细纱机是纺纱过程中的重要设备，它对于纺纱产品质量有着重要影响，它是使细纱行业实现机械化、高效化的重要机器。而细纱机在以前主要是利用硬件设备来进行操作，效率十分低下。在 前 ,可以在很多场合看到继电器的身影 ,但那已成过去。现在的继电器只能作为低端控制 ,慢慢成为自动化控制的主题。本次设计主要是针对细纱机的工艺 参数进行计算，这对于实时掌握生产状况十分重要。 环锭细纱机工艺计算包括牵伸倍数、捻度、锭速等。本次采用了传感器感应转速，高速计数器进行脉冲计数，还采用了定时器进行计时，充分运用各种传送指令和计算指令。不管怎么样，将大学所学有关 知识运用到了实际生产生活中去。 关键词： 环锭细纱机 工艺计算 高速计数器 传感器 s is of it a on it is to in is of to is on it is as a of of is of a of In of LC to 目 录 1 引言 . 1 纱机简介 . 1 锭细纱机的结构和工作 原理 . 1 艺流程简述 . 2 锭细纱机自动控制系统 . 4 2 控制系统主要元器件的选型 . 5 选型 . 5 电机的选型 . 7 本元器件的选型 . 8 他元件的选用 . 10 3 高速计数器的简介及 选用 . 传感器的简介及选用 . 13 感器定义与分类 . 13 感器的静态特性 . 13 感器的 选用原则 . 14 5 细纱机电气系统的调整与相关操作 . 15 气系统的调整 . 15 机转向的确定 . 16 速及纺纱工艺参数的显示 . 16 车和运转操作 . 16 尔传感器的安装及信号线连接 . 18 机调试 . 19 6 细纱机计算分析 . 19 型计算与浮点数计算分析 . 19 纱机程序计算精度分析 . 19 总结与致谢 . 22 参考文献 . 23 附录 . 24 1 1 引言 纱机简介 从 18 世纪手工作坊开始向机器作坊过度，英国产业革命后， 1769 年出现了利用水利拖动的翼锭细纱机。两年以后，钢丝圈才被正式制造出来。环锭细纱机由于可以连续作用，速度快逐步取代了其他细纱机，直到现在一直被使用。 细纱机经过这么长时间的发展，已经产生 了很多不同的种类。其主要有环锭细纱机、麻纺环锭细纱机、翼锭细纱机、离心锭细纱机、走锭细纱机。 1950 年后，中国才逐步进入细纱机机器生产行业，通过对国外行业经验和先进技术的借鉴，对中国纺织行业进行了多次改革，对个别部件的改进使环锭细纱机的工作速度更快，对纺织行业的发展做出了巨大的贡献 1。 锭细纱机的结构和工作原理 细纱机主要由牵引机构、加捻机构组成。牵引机构主要有牵引罗拉、胶辊、胶圈、销子、集合器构成。罗拉形状如图 1示。钢领的主要作用是作为钢领的跑道。钢丝圈的作用主要是完成加捻，调整气圈 张力与其形态。 环锭细纱机是主要的纺纱设备之一。它由传动部分、检测部分、变频器、可编程控制器、人机界面、数字通讯。等组成。电气采用西门子 、大屏幕触摸式人机对话界面、伦茨变频调速系统。电气控制系统可进行计算机联网控制，留有接口。地脚平面示意图如图 1示，表达了各工作部分的位置关系 2。 图 1拉形状图 2 图 1脚平面示意图 艺流程简述 细纱工序的任务：细纱工序是纺纱生产的最后一道工序，它是将粗纱纺成具有一定特数、符合质量标准或客户要求的细纱，供捻线、 机织或针织等使用，细纱工序主要完成以下任务 。 将喂入的粗纱或条子均匀地拉长抽细到细纱所要求的特数。 将牵伸后的须条加上适当的捻度，使成纱具有一定的强力、弹性、光泽和手感等物理机械性能。 将纺成的细纱按一定成形要求卷绕在筒管上，以便于运输、贮存和后道工序加工 。 3 3 下图 1细纱机的工艺流程图 。 图 1纱机工艺流程图 粗纱从粗纱管上退下来 通过导纱管和和横动装置 进入牵伸装置被牵伸成须条 须条被前罗拉吐成细丝 通过导丝钩和钢丝 饶在紧套锭杆顶部的钢管上 锭杆快速回旋 通过丝条拖动钢丝网在钢领上回转 4 锭细纱机自动控制系统 （ 1）对主 轴、前罗拉、后罗拉的速度进行检测。要求检测三种传感器速度典型值分别是 2000R/180R/ 6R/ （ 2）进行细纱机工艺计算 1/(5* （ 1 式中： 主轴转速（ R/ 前罗拉转速（ R/。 2/ （ 1 式中： 前罗拉 转速（ R/ R/。 2. 设计方法 按照毕业设计要求，设计方案大致可按下列展开 。 根据设计需要实现的基本功能，可以分为信号输入，信号控制以及信号处理这几个部分。 （ 1）电压输入部分通过电压变送器监测线路电压，然后转变成标准的电压或电流等模拟量信号。电流信号输入部分通过电流变送器监测主电机电流，然后转变成标准的电压或电流模拟量信号。 （ 2）信号控制部分，通过 制方式来实现对设计要求的准确操作。 为了实现这些功能，输入部分选择 0电压变送器以及 0孔穿芯一体化电流变送器 ;控制部分选用 实现精确控制。 所以，这次设计的总体思路如下。当系统运行正常时，系统电压经过电压变送器输入 块转换成数字量，进而与预设值比较。当系统电压过大或过小时会断开总电源且发出报警信号。当主干路电流经过电流变送器输入 块转变为数字量再与预设值比较，若电流大于 额定电流则断开主电机电路且发出报警信号。 本次测速针对快、中、慢等三种模式，主轴输出为高速，前罗拉输出为中速，后罗拉输出为低速。快中速均可以采用高速计数器进行脉冲数统计，可以先通过 20s 后的脉冲 数 *3 即为 1分钟的脉冲数。因为传感器设置的是每转输入 10 个脉冲，所以将 1分钟的脉冲数除以 10 即为转速。慢速可以采用字加 1运算指令，先将 零，然后将传感器的脉冲数传给 输出一个脉冲 1。当 20s 后取 3，再除以 10 即为后罗拉转速。 主轴、前罗拉、后罗拉转速是工艺计算的基础。如计算捻度、牵伸倍数等。西门 5 子 200 系统对于数据格式有着明确的规定，一般的四则运算都是只有在同一数据类型才能进行的，但在实际使用中很多情况不但需要进行整数到长整数再到浮点数的转换，也同样 会需要进行浮点数到整数的反向转换，比如将上位机或程序内部运算出的浮点数通过模拟量输出端口转换为电流信号输出，模拟量输出端口是不能直接接受浮点数的，这是就必须进行浮点数到整数的转换了。 具体的转换原理 如下。 浮点数通过“ 令四舍五入转换成长整数，再使用“ 令实现将长整数转存到一个整数存储区，在这里因为已知这个数是要送到模拟量输出端口的所以可以确信该数范围在 32767，不至导致 障停机。 2 控制系统主要元器件的选型 选型 特点 如下所示。 (1)编程方法简单易学； (2)功能强、性价比高； (3)可靠性高，抗干扰能力强； (4)系统的设计、安装、调试工作量少； (5)维修工作量小，维修方便； (6)体积小、能耗低。 5 型的选择 机构类型分类可以分为整体式、模块式、叠装式、以及分布式。 对于整体式。特点是 I/O 点数固定不能改变，而且没有扩展模块接口，而模块式置灵活，可以根据自己的需要对接口进行选择添加。所以我们最终选用模块式4 （ 1） 输入输出 I/O 点数的选择 我们根据细纱机的功能需求，将 I/O 输入点接口选择 22 个。输出接口选择 10 个。 经济性的考虑 ,性能价格比高。 综上所述，西门子 全符合其要求。 （ 2） 列出色表现在以下方面 6 图 271)极高的可靠性 ； 2)极丰富的指令集 ； 3)易于掌握 ； 4)便捷的操作 ； 5)丰富的内置集成功能 ； 6)实时特性 。 （ 3） 机结构如下图 2 本结构特点可以从以下 几个方面考虑 : 1） 输出信号类型 ； 2） 电源输出 ； 3） 基本 I/O； 4） 存储安全 ； 5） 高速反应 ； 6） 模拟电位器 ； 7） 实时时钟 ； 8） 输入输出可扩展性 。 列 能指标见表 2 表 27列 能指标 号 机数字量I/O 6404646机模拟量I/O - - 7 选用西门子 全符合要求。 电机的选型 电动机的作用是将电能转换为机械能。电动机又可分为直流电动机和交流电动机，同步或异步电机。电动机是一种旋转式电动机器，它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。 Y 系列三相异步电动机具有以下良好性能和结构特点 。 Y 系列三相异步电动机适合许多部门使用，通用性强，当我们需要引进其他设备时也可以使用此类电动机，倘若机器出现故障，那么维修起来不会十分麻烦。 6 综上所述，选择 表为各部分电动机的选型。 表 2部分电动机的选型 电机型号 型号 功率（ 额定电流（ A） 额定电压（ V） 额定转速（ r/ 最大数字量I/O 60842122820大模拟量I,O 6 44 45 44 程序储存器容量 4096 4096 12288 12288 16384 数据储存器容量 2048 2048 8192 8192 10240 高速计数器通道 4(304(306(302(2004(306(30脉 冲输出 2(202(202(202(1002(30最大 I/O 模块数 7 7 2 最大智能模块数 7 7 2 8 主轴电机 5 80 1460 风机 380 1420 升降电机 80 1400 本元器件的选型 断器的选用 高压熔断器的作用是开通和关断高压电源，并且如果在回路里面出现了过载和短路等故障时情况的时候。它就会迅速将变频器的电源切断，这样可以防止出现更严重的情况。这样做的主要原因是因为当变频器内部发生故障的时候，变频器自身并没有自动切除输出电流的功能，因此在这个时候必须由在外部接线线路上的断路器来切断变频器和电源的联系，以防止产生更严重的后 果。 在选择断路器是要考虑额定电流、动作特性、额定短路电流三个方面因素。因此选择 的额定分段电流为 90A。 流接触器的选型 交流接触器是用小电流控制大电流 ,在接触器前流过的电流会大一些 。如果人直接启动 ,那有可能会引起电拉弧 ,那么有可能人会受伤。另外 ,接触器还有功能 ,就是欠压保护 ,一般如果电压不足 ,那么电流必定增大 ,电流增大的话 ,那用电器会发热这样很容易把用电器烧坏了。电压差距比较大的话 ,那么接触器就不会吸合了。这样可以保护用电器简单说 ,作用有两个 。 用电器 防止电压不足 。 接触器主要由电磁系统、触点系统、灭弧系统及其它部分组成。 下表为各电机所选用的接触器型号 。 表 2电机所选用的接触器型号 电机类型 主轴电机 风机 升降电机 9 接触器型号 热继电器的选型 热继电器作为一种电子控制器件拥有控制系统和被控制系统等。它的基本原理是利用小电流来控制大电流，自动调节电路，通常作为过载保护用。 热继电器的选用根据电动机的使用场合和额定电流大小。选用的热继电器有它的型号和额定电流等级。在较少启动 的场合中可以按额定电流的大小选择热继电器。对于三角形连接中 ,应选具有短路保护功能的热继电器。各电机的热继电器选择见表2 表 2电机的热继电器 电机类型 主轴电机 风机 升降电机 热继电器型号 电流变送器 电流变送器原副边高度绝缘隔离 ,两线制输出接线 ,辅助工作电源 +24V 与输出信号线 0用 ,具有精度高 ,体积小、功耗小、频响宽、抗干扰、国内首创 4种补偿措施和 6 大全面维护功用 ,两线端口防感应雷才能强 ,具有雷击波和突波的维护才 能等优点。特别适用发电机、电动机、智能低压配电柜、空调、风机、路灯等负载电流的智能监控系统。 电流变送器超低功耗 ,单只静态时 量程功耗为 出电流内部限制功耗为 这里我选择 C 电流变送器 。 流互感器的选型 电流互感器的工作原理和变压器相似。 这里我选择 流互感器。这种互感器为半封闭式浇绝缘 ,选用的额定电流为 100/5 的电流互感器 ,线圈匝数比是 2/。 10 压变送器的选择 工厂企业中变压器的作用是将供电电 网的高压电源转为变频器所需要的电压。如果当变压器把以电压型变频器作为负载，那么我们在计算变压器容量的时候，我们要考虑接通变压器时的冲击电流，以及它对变压器造成的二次侧的压降的结果。变压器的容量一般为变频器容量的 左右。 三相交流电压变送器是一种将电网中的三相电压隔离变送成线性的直流 模拟信号装置。 1将被测三相交流电压隔离转换成按线性比例输出的三路标准 直流电压 或 电流 。 ； 准导轨（ 35装； 7 这里我选择 号为 3 代表三相交流电， 表电压输入范围为 0表加 源，而 表输出电压范围是 0 他元件的选用 接导线的选用 铜芯一般为每平方 5A， 15电动机额定电流是 以选取的导线安全载流量要大于 额定电流。一般可以将开关的安全载流量设置为高于电机，电缆的安全载流量大于开关。 16 平方毫米的三芯电缆载流量大致为 100A，故可以满足电机要求。由此可知，控制回路 方毫米的单芯铝线即可。 码器的选用 编码器的选取要符合两个方面，一是 收的最高脉冲频率，二是进给的精度。 我们选用的是编码器分辨率是 10p/r（每转每相输出 10 个脉冲）的。通过验正可以知道此分辨率可以满足上面两个条件。验证所需的参数：电机最高转速是 2000 转 /分（ 33 转 /秒）、进给丝杆的导程是 10。验证如下 所示。 本系统脉冲最高频率 33 转 /秒 10 个 /转 2（ a/b 两相） 理论进给分辨率 100=1 同时由上面的数据知道进给系统每走 1码器发出 1 个脉冲信号。由于此工程 11 中对编码器的 a/b 相脉冲进行了分别计数，使用了两个高速计数器，且在程序中应用了高速定位指令，则此 处理的最高脉冲频率为 1 千赫，因此满足了第一个条件 ;我们的精度要求是 1知理论精度完全满足此要求。 这里我选用型号为 司 40编码器。 3 高速计数器的简介及选用 高速计数器是指能计算比普通扫描频率更快 的脉冲信号，它的工作原理与普通计数器类似，只是计数通道的响应时间更短，一般以 如精度是 20速计数器的当前值是一个双字长（ 32 位）的整数，且为只读。在 以 来表示和计算。 8 单相计数只能增计数 ,或者减计数 ,二者只能选者其一。 双相计数既可以增计数，也可以减计数。 过两相的相位差判断。 光电编码器的 A、 B 相相位相差 90 度。机械旋转方向不同， 能判断哪相在前，哪相在后。 A 相在前， A 相计数，为增计数， B 相在 前， 减计数。 双相计数（相位差计数）在定点定位控制中，有很大的灵活性，可增、可减。 单相计数只能用在单一方向的计数，比如定长控制，而且不需要校正。 一般在使用高速计数器时会设定预置值，选定工作模式等。在定义了计数器的工作模式和预置值后，由于每个高速计数器都会有一个状态字节，状态位表示的是当前计数的方向和当前值是否大于预置值 20。监控计数器的状态是为了使外部事件产生中断，然后再完成一些重要的操作。表 2控制字节，表 2 表 2控制 字节 明 复位有效电平控制： O=复位高电平有效 1=复位低电平有效 启动有效电平控制： 0=高电平有效 1=低电平有效 12 正交计数器速率选择： 0=4x 计数速率； 1=1x 计数速率 数方向控制 位： 0=减计数 1=加计数 入计数方向： 0=无更新 1=更新计数方向 入预置值 : 0=无更新 1=更新预置值 入新当前值： 0=无更新 1=更新当前值 许： 0=禁用 =启用 2速计数器状态字节的状态位 明 前计数方向状态位： 0=减计数 1=加计数 前值等于预设值状态位： 0=不等于 1=等于 13 前值预设值的状态位： 0=小于或等于 1=大于 最后我选用了 取了模式 0，预置值为 为检测主轴的转速的端口， 为前罗拉转速测量的端口。此后将重点描述传感器的相关内容。 4 传感器的简介及选用 感器定义与分类 传感器指的是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电 信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器是以一定的精度和规律把被测量转换为与之有确定关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。 9 按用途分类：压力敏和力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器。 感器的静态特性 传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器 的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等 10。 指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。定义为在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值之比。 灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量与引起该增量的相应输入量增量之比。用 传感器在输入量由小到大 (正行程 )及输 入量由大到小 (反行程 )变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象成为迟滞。对于同一大小的输入信号，传感器的正 14 反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。 重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。 传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数 ;二是周围环境 (如温度、湿度等 )。 当传感器的输入从非零值缓慢增加时，在超过某一增量后输出发生可观测的变化，这 个输入增量称传感器的分辨力，即最小输入增量。 感器的动态特性 所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。 感器的选用原则 要进行 个具体的测量工作，首先要考虑采用 何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小 ;被测位置对传感器体积的要求 ;测量方式为接触式还是非接触式 ;信号的引出方法，有线或是非接触测量 ;传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。 11 通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利 于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少从外界引入的干扰信号。 15 传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真。实际上传感器的响应总有 定延迟，希望延迟时间越短越好。 在动态测量中，应根据信号的特点 (稳态、瞬态、随机等 )响应特性，以免产生过大的误差。 传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定 值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。 传感器使用一段时间后，其性能保持 不变的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。 精度是传 感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统 的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。 最后，我选择了普遍使用的霍尔传感器来进行转速的测量。工件每转一圈后，霍尔传感器会产生若干个脉冲，然后传给高速计数器或其他寄存器。 霍尔传感器主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换，通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被 次仪表等各种采集装置直接采集和接受，广泛应用于电流监控及电池应用、逆变电源及太阳能电源管理系统、直流屏及直流马达驱动、电镀、焊接应用、变频器， 服控制 等系统电流信号采集和反馈控制，响应时间快，电流测量范围宽精度高，过载能力强，线性好，抗干扰能力强等优点 。 12 5 细纱机电气系统的调整与相关操作 气系统的调整 电气系统基础条件 : 20V，电压波动小于 10，电压不平衡小于 3，电压畸变率 16 于 10 ； 0率变化小于 4 ； 10 0 ； 0 不结露 ； 2 000 米以下。 锭细纱机的电 气控制系统是以 中心，以按钮、旋钮等操作元件，以传感器、接近开关为检测元件，接触器、继电器为执行元件、以及熔断器作为保护元件等组成。操作人员可以将操作器件的功能传递给 测元件可以将脉冲等信号 传递到 ， 过特定的算法及控制进行输出。通过执行元件接触器、继电器的开关的通断来控制电路。 轮与组合行程开关。为使本电气配套的主机能正确完成自动化机构的预定动作，除电气接线正确外，尚须对主机的有关零件及电气控制元件进行调整。 机转向的确定 对主电机出轴，其转 向应为逆时针转动（单张力盘捻）。 对吸棉电机出轴，其转向应为逆时针（复合风扇箭头）。 领板上升（此时 电器吸合），其转向为逆时针；钢领板下降（此时 电器吸合），其转向为顺时针。 19 速及纺纱工艺参数的显示 在车尾内靠主轴及前后罗拉尾部有三只测速的霍尔传感器，其检测头与被测物之间距离约 1右，此距离过大参数显示会无信号或不稳定；距离过小在被测物旋转时可能磨损霍尔传感器。 车和运转操作 电气系统的安装和调整工作结束后，应 进行试车，试车分空车运转和试纺两步进行。 车运转 空车运转应分段进行，顺序是先主轴锭子传动部分，然后牵伸部分，全机开车后 17 进行检查，应达到下列要求： 带无走偏 ； 不正常响声 ； 打顿 ； 擦碰 ； 小时，各轴承处温升符合规定。 纺 在空车运转后，在机头 、中、尾各处各纺四锭，主要检查和调整以下部分： 动程为 8 纱成形良好，尺寸符合预定要求 ； 转操作 (1)在车尾把电源开关 到开的位置，控制电源信号灯 头 气箱内 电源信号灯亮。 (2)在车头按钮面板上，先按 钮（风机起动，钢领板上升）， 双速：钢领板由落纱位置上升到始纺位置（由凸轮 定），同时风机起动，然后再按车头 速启动， 灯亮、 速启动， 绿灯亮，主机进入全速运行状态 18。 变频：钢领板由落纱位置上升到开车位置（由凸轮 定），同时风机起动，然后再按车头 轴起动）按钮，主电机开始运转，钢领板以文本显示器设定的延迟时间下至始纺位置（ 作）， 绿灯亮，主电机自动按照设定的锭子速度曲线运行 18。 (3)当纺纱满管信号到达后， 红灯亮，随后钢领板下降到落纱位置，成形凸 18 轮自动适位制动全机停转，落纱电源自动接通，即可落纱，下次开车钢领板动作后，落纱电源被自动断开。 (1)当机器需要中途停车时，只需按车头 途停车）按钮，机器即可自动适位制动停车，而不允许按 急停车）按钮，以及关断车尾开关箱上的电源开关需要关电源时，在全机正常适位停止后，可关电源开关 (2)恢复开车时，先按 机起动）按钮，再按车头 机起动）按钮，机器进入正常运转。 (3)中途落纱 当机器需提前落纱时（例如开车关车），只需按 途落纱）按钮， 红灯亮，随后钢领板自动下降到落纱位置，成形凸轮自动适位制动，全机停转，落纱电源接 通，即可落纱。 (4)紧急情况关车 1）当机器运转中遇有紧急情况，需要立即关车时，可按 钮，或者关电源开关 时停车后，不再适位制动。 2)恢复开车时，按顺序按照上述的正常开车步骤操作，机器即恢复正常运转。 (5)如细纱机选配有落纱电源，在纺纱过程中，可选择车尾操作面板的 纱电源开）旋钮即可接通落纱电源，同时落纱导轨上接通 36V 的电源，可供绒辊清洁器使用。如不需要自动落纱后接通落纱电源，可将 纱电源关）旋至关。 尔传感器的安装及信号线连接 三只传感器分别固定在主轴，前 罗拉、后罗拉的支架上，传感器顶端与磁钢距离应 13 之间，磁钢的极性不能相反，否则霍尔传感器将无输出。 17 每只传感器引线用屏闭线连接到 输入端子，其信号的连线如下： 主轴传感器 输入端子的 8 接线端子 。 前罗拉传感器 输入端子的 9 接线端子 。 后罗拉传感器 输入端子的 0 接线端子 。 如安装有后罗拉同步运转检测装置，必须保证整车的后罗拉传感器磁铁与霍尔传感器的感应角度保持一致，否则会出现数据计算误差。 19 机调试 罗拉、后罗拉，使磁钢与霍尔开关相对， 接通 电源，对应入端子 脉冲信号输入时是正确的，否则，关掉电气控制柜电源，重新调试霍尔传感器的位置（或翻转衫钴永磁
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