基于PLC的控制系统.pdf

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1、堑堡兰堡整三三鲞釜三塑 ：! ! ：I ! ! j 基于P L C 的控制系统 陈宗农张刚林詹建潮朱新杰 ( 浙江大学，杭州，3 1 0 0 2 7 ) 摘要：以纺莓 络筒巾的渐减模式为对象，在保证卷绕恒线速和圆锥母线直线性的条件下，从理论上导出卷绕电机转逮n 和 络成移动动程L 的变化关系。 关麓词：络筒机P L c 控制系统卷绕模式变频器系统参数软件系统 中圈涪分类号：T s1 0 33 2 1 a 高速自动络筒机中比较著名的有德国 S c h l a n l o r s t 公司的A u t 0 _ e r 2 3 8 2 型；意大利S a v i o 公司的R a s l 5 型；日本

2、村田公司的M a c h 一n e rN 0 7 2 型；韩国水山盯p 1 0 0 A 型。上述机型都采用 微机或C N C 控制及变频调速，具有慢速启动特性， 改进了传动性能，并具有统计和分类纱疵的功能、故 障报警显示和统计显示各锭的生产数据；但往往系 统庞大，成本昂贵，维护困难。国内同类型的控制系 统基本上都是从国外引进的，或者是对过去控制系 统的局部改动，还没有拿出完全能代替且具有类似 功能的系统。本文针对上述现状，在达到国外同类 设备所具有功能的基础上，从提高控制系统的可靠 性、维护性、特别是降低成本，并从有利于以后对整 个工厂进行D ( 焉控制出发，设计了一套能满足国内 使用并推广的

3、络筒机P L c 控制系统。由于P L c 具 有高可靠性、逻辑控制功能、通讯网络功能等特点， 所以该系统具有良好的经济效益和市扬前景，完全 可以替代国外同类的控制系统。 1 系统参数计算 络筒机的作用是将 纺织厂的原纱卷绕成纱 锭。根据原纱种类的不 同，卷绕的模式也相应 不同。本文仅以渐减模 式【2J 为例。在该模式中 采用不变的横动速度 ”，而改变移动幅度L 的方法。为使张力均 圈l 淅碱模式工作示意图 匀，保持卷绕速度珈不 变，但卷绕过程中卷绕半径始终在变化，因此要求出 卷绕电机转速n 和卷绕半径R 的变化关系。如图1 所示，设已卷绕在筒体上的丝线体积为v ，因卷绕线 速度功为常数，所以

4、d V 出= c ，c 为常数，d v 0 和 矾分别是t o 和“时刻后的单位时间内绕上络筒的 丝线的体积。R 0 和见分别是对应丝层的半径。为 保证成型良好，在卷绕过程中应保证成型角。保持不 变，由图l 可得： d = L o 。2 丌R o ”d R o d U = k “2 峨d R 又苗警= c ，得d v o = d u 即故L 。R 。积。 L K R K 扰K 。由图可知地= R 。十生与虫t a l l ，因此 可以求得： 盥一! 兰Q 二! ! 塞! 二星Q 2 1 堡! ! 堡! d R L o 尺。 为了要保证成型角a 不变，所以础畦坩k = 积。胞L o ，其中：扎。

5、为减幅量的初始值，让女为减 幅量的当前值，所以 a ，L o 观 = L 尺。十( L o L I 2 ) t a n 口L o 尺。 卷绕开始时，L o 和d L o 由用户设定。卷绕半 径初始值R 。就是锭子的半径，它是已知的。成型 角一般取为1 8 。，于是可求得移动幅度的变化规律： 当f = ：时，L ：= L 。，1 一观 l ，i = 1 ，2 ，”， 然后由R = R o + ( ( L o k ) * t a n 口) 2 可求 得R 。卷绕电机的转速根据卷绕直径的变化来控 制，卷绕开始时： 2 R o i 传”o 咖2 1 丽芍“ 上式中，”o 为卷绕线速度( m m 抽n

6、) ，R o 为卷 绕的初始半径，即锭子的半径( m m ) ，I 栲为卷绕电机 出轴处至锭子的传动比，”。为卷绕电机的初始卷绕 转速( r m n ) ，所以有： ”o = 5 0 0 。o ”R o i 传t a n 口 由于卷绕线速度不变，即2 M o R o = 2 ”n 嘏 ，从 而求出卷绕装的转速”；： = 兰字= 5 0 0 u o 嘏女唔t a n “ 因导丝器采用滚珠丝杆传动，横动电机每转一 圈导丝器移动6 m m ，故横动电机的转速为： 圈2 系统硬件结构 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWate

7、rmarkR to remove the watermark I 垫! ：! 螋：2 0 0 2 年2 月 ”7 = 詈* 6 0 = 1 0 口l ( r 俯n ) b 上式中。1 为横动电机速度。1 ( r m j ) 。 2 控制系统的设计 考虑到本系统在纺织厂的 实际使用情况，要求该系统具 站写 总和 计算机m号数据E T x 校验 代码 0107 An H 3 0H 3 lH 3 0H 3 7H 4 l H 4 4H 帕 H 3 3H 3 0 一 有以下特点：高可靠性、通用性好、操作简单、性能价 格比高、控制精确、维修方便等。根据络筒机的控制 要求及P L C 的实际情况L 3J ，

8、本系统采用三菱F X l s 可 编程控制器、两台变频器( 站l 和站2 ) 和 M c s 5 1 u ，后者为从站的人机显示界面( 站3 ) 。系 统的具体结构如图2 。系统中采用一台P L c 分时控 制三站台。变频器1 带动卷绕电机使之保证恒线速， 变频器2 带动横动电机相联的滚珠丝杆，由安装在滚 珠丝杆上的编码器将编码信号回传到眦实现闭环 控制。所需参数可通过控制面板进行设置，以适用不 同的要求。该系统与其他的P I C 系统相比有以下两 大特点：1 ) P L c 与变频器之间没有采用传统的D A 转换模块而直接采用R S 4 8 5 通讯【4 0J ，由于采用了数 字通讯既提高了

9、系统的精度。同时又提高了系统的可 靠性，并降低了成本；2 ) 没有采用P I c 厂商提供的显 示模块而是采用小系统单片机代替，又进一步地降低 了成本，且同样可以通过键盘方便灵活的设置参数， 通过I 皿显示监视机器运行。 3 软件系统的设计 该系统软件中要求设置的参数有卷绕速度、横动 速度、横动电机的最大横动行程、卷装的斜边长度、横 程减幅量的初始值和总卷绕层数等。该软件系统除 了要满足目的功能外，还要满足以下要求：1 ) 动态显 示工作过程；2 ) 系统的自检功能。软件系统框图，如 图3 。该系统中采用了R s 4 8 5 通讯，以下就对其进行阐 述：首先对璐1 2 0 进行赋值，设定通讯形

10、式，设定如下： 用P L c 的R s 指令可以完成与变频器之间的数据交 换。其指令格式如下： 写入与读出的数据格式如上 ( 1 ) 写 入：H 1 F 4 = B 0 + H 3 1 +*5+ H 3 1 + B 1 + m 0 + H 3 7 + H 4 1 +H44+ H 4 6 + 麟 m F 4 为总 和，1 为进 位位省略。 ( 2 ) 数 据读出： H 1 3 0 = H 3 0 + 船1 十 H 3 1 十H 3 7 制代码 r 一显示模块【 lR s 4 8 5 通讯模块l _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 一_

11、一报警信号 圈3 软件系统框图 十 B 7 + H 3 0 + B 3 + 卜B 0 ，m 3 0 为总和，1 为进位位 省略。 4 总结 由于该系统采用P L C 为控制中心，变频器调 速，R S 4 8 5 数字通讯，所以该系统具有抗干扰性强、 通用性好、操作简单、维护容易等特点；该控制系统 不仅适用于渐减模式卷绕，同样适用于其它模式的 卷绕，如圆锥筒子的卷绕等1 6 1 ；由于其采用的是 P L c 控制，这为以后工厂发展D C S 控制打下了很好 的基础，只要把该系统作为D C S 系统中的最底层网 络，增加和上层网络的通讯程序就可以直接使用。 浙江大学已先后向江苏无锡宏源集团、杭纺机

12、总厂、 绍兴纺织机械集团公司、箫山江南纺机有限公司等 多家单位提供该系统的技术，广泛应用于国内纺织 行业，替代了进口设备，并获浙江省科技进步奖。 考文蕾 1 寿逸明国外3 种型号自动络筒机的比较毛纺科技，2 0 0 0 ( 2 ) ：1 5 1 8 2 陈元甫机织工艺与设备北京：纺织工业出版社1 9 8 22 ：6 3 7 0 3 徐世许可编程序控制器原理应用网络合肥：中国科学技术大学 等 站指令待写人总和 - 变撷器 E N Q 号代码 时 数据枝验 间代码 O1 E1 l O7ADF 4 H 3 0H 3 1H 45 玲1H 3 l0 m 7H 4 lH 4 4 “6 b 4 其中D 1

13、0 为发送数据地址，w K 7 为发送数据点数 D 5 0 为接收数据地址，D 0 为接收数据点数。 出版社2 0 0 05 ：9 4 9 8 4M n 如I 咖三菱微型可 编程控制器编程手册M r r S U B I S H IE U ! C n t I cC O R P 0 一 R A T I o N2 0 0 03 ：了2 7 3 5M I T s u B I I 三菱变颇调 进制代码速器使用手册M I T 吲s H I E L E ( 肌I C R P o R A T I O N 2 0 0 0 5 ：1 0 5 4 6 辛玉军圆锥卷绕曲线的分析与设计纺织学报，1 9 9 9 ( 6 j ：9 一 圃圃圊圃鞫瑙 丽坠 叫 啦 一。心 妯H _ 厂 啪呦髓 2 。 卜广 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark