PLC在纺织设备中的应用.doc

可编程序控制器应用技术题 目： PLC在纺织设备中的应用 院系： 姓 名： 授课教师： 完成时间： 上海工程技术大学 可编程逻辑控制器应用技术PLC在纺织设备中的应用刘钊 谭亮0 引言纺织业作为国民经济支柱产业，2006年生产总值36000亿元，其中纺织机械生产总值达526亿元。纺织工业是传统工业，用现代化技术改造传统产业是纺织工业的唯一出路。国务院对装备制造业和纺织业的发展一直很支持，2006年，国务院关于振兴装备制造业的若干意见提出“以科技进步为支撑，大力提高装备制造企业的自主创新能力。”这一段特别提出要以系统设计技术、控制技术与关键总成技术为重点，增加研发投入，加快提高企业的自主创新能力和研发能力。国家发改委、财政部、科技部等十部委于2006年5月联合下发了关于加快纺织行业结构调整促进产业升级若干意见的通知，因此纺织机械作为纺织工业的技术装备，应为纺织工业的发展提供更高档次的产品。近些年又是纺织工业奠定由纺织大国向纺织强国转变的关键时期，纺织机械将对10种新型成套纺机设备进行技术攻关和实现产业化。高档次的纺织机械必然实现数字化、智能化控制。而PLC可编程控制器是实现数字化、智能化的关键的技术，PLC技术已在纺机设备中得到推广应用，应用水平在逐渐提高，今后在纺织工业中应用PLC一方面是继续推广应用面，另一方面是继续提高应用水平，如合理的选用PLC，充分利用其软件资源为实现纺织机械的智能化提供技术保证。近10年来，各种可编程控制器PLC在各类纺织机械中推广应用，大多数应用为PLC与变频器等组成各种变频调速系统或现场总线控制系统，除此以外还有用于逻辑控制、生产过程控制和生产工艺参数控制等。PLC在纺织工业中应用面越来越广，已遍及各种纺织机械，应用量越来越大，年需求量已达12万台以上。1 纺织设备电气综合控制现代纺织设备控制系统是综合了计算机、变频器、触摸屏和传感检测等技术的系统。结合纺织生产工艺流程，介绍纺织设备的控制过程。1.1 往复式自动抓棉机电气控制往复式自动棉抓机适用于个各种等级的原棉和76mm以下的化纤，位于棉纺生产线的第一道工序。在抓取和输送过程中实现开松与混合作用，往复式抓棉机由PLC程序控制，作用于抓棉机构的升降和小车的往复。自动抓棉机电气控制线路由主电路、风机与打手控制电路、PLC输入电路和PLC输出控制电路四部分组成，分别说明如下。1. 主电路主电路如图1所示。S1是三相电源总开关，Q1Q3是个电动机支路的熔断器，具有短路和过载保护作用。主电路中有6台电动机，其中M1是风机电动机，受接触器K1控制，M2是打手正转电动机，受接触器K2控制。M3是打手反转电动机，受接触器K3控制。M4是压棉罗拉电动机，K4是压棉罗拉正转接触器，K5压棉罗拉反转接触器。M5是抓棉臂上升接触器，K7是抓棉臂下降接触器。M6是小车行走电动机（小车行走与棉流方向一致为正向，反之为反向），K8是小车正向行走接触器，K9是小车反向行走接触器。图1 自动棉抓机主电路2. 风机与打手控制电路风机与打手控制电路如图2所示。往复式自动抓棉机分左右两侧（面向棉流方向）抓棉，当左侧抓棉时，右侧可防治棉包；左侧抓棉结束时，抓棉臂可换到右侧，左侧重新放置棉包。抓棉臂在不同侧工作时，抓棉罗拉的旋转方向不同。抓棉臂在右侧工作时SQ16接通，接触器K10线圈通电，压棉罗拉接触器K4、K5是通过K10常开触头通电吸合。抓棉臂在左侧工作时SQ16断开，接触器K10线圈断电，压棉罗拉接触器K4、K5通过K10常闭触头通电吸合。图2 自动抓棉机风机与打手控制电路3. PLC输入电路PLC输入电路如图3所示，PLC端子的定义号与功能表见表1。表1 PLC输入端子的定义号与功能表定义号功能定义号功能I1.5小车障碍行程开关（SQ6SQ9）安装在抓棉机行走轮处各一个，作用是：当抓棉机行走拥花时动作，停止自动行走；当小车行走限位失灵时，起安全保护作用I1.0小车正向行走限位开关（SQ14）I0.7手动/自动选择开关（S8）I0.6棉量减少调节开关（S9）I0.5棉量增加调节开关（S9）I1.4抓棉臂下限行程开关（SQ10、11）I0.4抓棉臂电动下降按钮（S10）I1.3抓棉臂上限行程开关（SQ12、13）I0.3抓棉臂电动下降按钮（S10）I1.2打手防轧开关（B1），当打手因噎车速度下降时，小车停止工作I0.2小车反向行走电动按钮（S12）I0.1小车正向行走电动按钮（S13）I1.1小车反向行走限位开关（SQ14）I0.0前方机台要棉连锁控制信号图3 自动棉抓机PLC输入电路4. PLC输出电路PLC输出电路如图4所示，其输出端子的定义号与功能见表2。表2 PLC输出端子的定义号与功能定义号功能定义号功能L1、N接变压器T1的输出电源220VQ0.6抓棉臂上升接触器(K6)Q1.1压棉罗拉正向运转接触器(K4)Q0.5小车正向行走接触器(K8)Q1.0压棉罗拉反向运转接触器(K5)Q0.4小车反向行走接触器(K9)Q0.7抓棉臂上升接触器(K6)Q0.2故障指示灯(H5)图4 自动抓棉机PLC输出电路1.2 开棉机电气控制开棉机的作用是对棉纤维进一步开松并除去其中大部分的杂质。开棉机电气控制线路由主电路、PLC输入电路、PLC输出电路几部分组成，分别说明如下。1.主电路主电路如图5所示。主电路有两台电动机，M1是打手电动机，受变频器A1控制。M2是给棉电动机，受变频器A2控制。断路器Q1Q4对电路提供过载和短路保护。打手变频器A1的模拟量输入端连接模拟量扩展单元EM235的模拟电压输出端，故障输出端连接PLC输入端I0.4。PCS为控制公共端，接触器KM2的常开触头连接打手正转控制端。给棉变频器A2的模拟量输入端连接前方机台的模拟量输出端，在清梳联控制中连接集控柜上的给棉调节器，故障输出端连接PLC输入端I0.5。接触器KM31、KM32、KM33的常开触头分别连接给棉正转、反转、点动控制器。AC380V经变压器T1降压为AC220V，供PLC和PLC输出端负载使用，AC220V经整流后输出DC24V供PLC输入端和触摸屏使用。图5 开棉机主电路2. PLC输入电路PLC输入电路如图6所示。图6 开棉机PLC输入电路3. PLC输出电路PLC输出电路如图7所示，PLC输出电压源220V。图7 开棉机PLC输出电路1.3 梳棉机电气控制梳棉机的任务是通过梳理、除杂、均匀混合作用，职称符合一定规格和重量要求的棉条，并有规律地圈放于棉条筒中。梳棉机电气控制线路由主电路、PLC输入和PLC输出电路三部分组成。 1.主电路 主电路如图8所示。主电路开关QS1有【运转】、【抄针】、【停止】三个位置，正常生产时间将QS1拨到【运转】位置。在【抄针】位置时，两相电源线对调，锡林电动机反转抄针。图8 梳棉机主电路主电路有四台电动机，其中M1是清洁电动机，受接触器KM1控制。M2是吸风电动机，受接触器KM2控制，M1和M2均具有短路和过载保护。M3是锡林电动机，锡林启动时接触器KM3接通，三相电源直接与锡林电动机连接；启动结束转为正常运转时，锡林运转接触器KM4接通（KM3分断），三相电源经热继电器FR3与锡林电动机连接，FR3起过载保护作用。 M4是道夫电动机，受伦茨变频器8212E的控制，断路器QF1起短路和过载保护。 变压器T输出AC220V供PLC、继电器负载和数显仪使用。输出AC12V供指示灯和光电控制器使用。2. PLC输入电路PLC输入电路如图9所示。图9 PLC输入电路3. PLC输出电路PLC输出电路如图10所示，PLC输出端继电器负载的电源电压为220V，指示灯的电源电压为12V。图10 梳棉机PLC输出电路1.4 细纱机电气控制细纱机的任务是将退绕下来的粗纱喂入牵伸系统，牵伸后的须条经加捻作用纺成细纱，并按一定的规律和形状卷绕在管筒上，便于后续加工。细纱机电气控制线路由主电路和PLC控制电路两部分组成，分别说明如下。 1.主电路 细纱机主电路如图11所示。图11 细纱机主电路 M1是钢领板升降电压机，中间继电器KA1控制上升，KA2控制下降。 M2是滴油电动机，受中间继电器KA3控制。 M3是吸风电动机，受接触器KM1控制。 M4是主轴电动机，双绕组（4/6极）。低速（6极，同步转速1000r/min)受接触器KM2控制，高速（4极，同步转速1500r/min)受KM3控制。 M5是吹吸风电动机，受接触器KM4控制。2.PLC控制电路细纱机PLC控制电路如图12所示。PLC主机型号为S7-200（CPU224）。A1是显示单元TD200，通过串行口通信口RS485与主机联系。A2是主机，有14点输入/10点输出。A3是输入/输出扩展单元EM223，有8点输入/8点输出。图12 细纱机PLC控制电路1.5 梳棉机电气控制转杯纺纱是自由端纺纱的一种，转杯纺纱工艺与环锭纺纱工艺有原则的区别，它包括喂给、开松与输送、凝聚与成形、加捻与成纱、卷绕几个部分。全机电气线路由主电路、离合器与制动器控制电路和PLC控制电路等部分组成。1主电路 F1603转杯纺纱机主电路如图13、图14所示。 主电路由9台电动机构成，其中M1、M2是左、右转杯电动机，用于驱动转杯，功率211KW。K17、K9、K1与K18、K10、K2分别是M1、M2的电源接触器和Y/形接触器 M3、M4是左、右分梳辊电动机，用于驱动分梳辊，功率23KW，分别接受接触器K3、K4控制。 M5是排杂电动机，用于驱动排杂机构，功率2.2KW，受接触器K5控制。 M6是辅助吸嘴电动机，用于驱动辅助吸嘴，功率3KW，受接触器K6控制。 M8是输送带电动机，用于驱动输送带，功率0.37KW，受接触器k8控制。 M7是卷绕电动机，用于驱动卷绕轴，功率4KW，受变频器U2控制。 M9是未棉电动机，用于驱动喂棉轴，功率0.75KW，受变频器U1控制。 U1、U2的正转控制端E4与直流电压端20连接，设置为正转，使能控制端28受接触器K5、K7和K13控制，纺纱器的供电电源由三相变压器T1变压、V1V6三相整流后为直流24V，分左、右两侧单独供电。图13 F1603主电路1图14 F1603主电路2 2.离合器、制动器、指示灯控制电路 离合器、制动器、指示灯控制电路如图15所示。变压器T2次级绕组电压220V供PLC及其电路使用。6.3V供指示灯H1、H2和H3使用，12V供指示灯H4使用。29V经整流后供离合器和制动器长时间使用，80V经整流后供离合器和制动器短时间使用（也称为强激磁）。图15 离合器、制动器、指示灯控制电路3.PLC控制电路PLC控制电路如图16所示。图16 PLC控制电路1.6 剑杆织机PLC控制在织物行程过程中，剑杆织机与其他织机一样要完成经纬的互相交织，并且形成的织物不断引离织口，同时经纱不断向前输送。该织机电气控制线路由主电路和控制电路组成，控制系统的主电路如图17所示，其中2个伺服电动机分别用于伺服引纬和伺服打纬，2个步进电动机用于卷绕/送经。织机的控制电路如图18所示，应用了2个PLC的基本单元和7个扩展模块，一个基本单元CPU224用于主控制，另一个基本单元CPU222用于伺服引纬控制；在扩展模块中，一个EM223和2个EM222用于综框控制，一个EM222用于纬纱控制，另两个EM223分别用于伺服打纬与引纬，一个EM235用于张力测量。图17 织机主电路（a）（b）图18 织机控制电路1.7 各设备PLC程序1. 往复式自动抓棉机（a）（b）图19 自动抓棉机PLC控制程序2. 开棉机（a）（b）图20 开棉机PLC控制程序3. 梳棉机图21 梳棉机PLC控制程序4. 转杯纺纱图22 转杯纺纱PLC控制程序2 结束语利用可编程控制器可方便地实现对电机的速度和位置进行控制，能够可靠地实现步进电机的操作，完成各种复杂的动作。基于PLC控制步进电机的控制系统方案在国产梳理机上的应用，提高了纺织工业的机电一体化水平，更为重要的是为提纺织工业全流程运行的稳定性、可靠性奠定了基础，保证了全流程连续、同步、平稳运行，使输出毛条长片段、起长片段、甚至短片段的均匀度都能稳定在一定范围内，从而保证了防止平质量与稳定性。基于PLC控制步进电机的控制系统在国产梳理机上的成功证明，该机所采用的控制系统，完全可