毕业设计中期报告 丝光机控制系统设计_毕业设计中期报告范文
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唐 山 学 院
毕业设计（论文）中期报告
设计（论文）题目：
丝光机控制系统设计
系 别：_________________________ 机电工程系 测控技术与仪器 专 业：_________________________ 霍海亮 姓 名：_________________________ 杨旭东 指 导 教 师：_________________________ 杨旭东 辅 导 教 师：_________________________
2010 年 4 月 29 日
一、毕业设计题目说明
本设计以PLC、变频器为核心对丝光机交进行流变频调速控制，实现丝光机自动化控制、人机交互等功能，在现场可以通过人机界面来设置变频器的运行频率、启动和停止电机，对丝光机的车速进行调整，以用于不同的布料丝光。现场的人机界面显示现场的运行状况、运行数据变频器的故障信息等，以用来提示用户。本设计适用于大型的纺织厂、印染厂对布匹的丝光过程，由于调速范围宽，调速精度高，速度稳定性好，升速、降速过程平稳，可以实现不同布匹不同速度进行丝光，扩大适用范围，节约成本，应用前景广泛。
二、设计内容
1.设计任务
控制方案：在该系统中，通过各个限位开关，触点的状态输入到PLC中，由此控制系统的运行。以组态软件和PLC通讯为基础，通过组态软件设置参数，以速度传感器的输出信号作为模拟量输入，数据经过PLC比较运算后，输出模拟信号对变频器的工作进行控制，从而实现对电动机转速的自动调整，该系统最终的目的就是为了实现生产过程的自动化控制。
主要工作内容：
(1).收集相关资料，制定总体设计方案；
(2).硬件选型，具体包括PLC的选型、三相交流异步电动机的选型、变频器的选型、速度传感器的选型以及其他电器元件的选型等。
(3).确定PLC的I/O分配方案，绘制电路图、外部接线图和控制流程图。(4).根据控制要求编写相应的程序，即梯形图。
(5).使用组态软件绘制人机界面，方便操作人员对生产过程的控制。2.预期成果
利用所选用硬件组成一套丝光机生产过程的控制系统，实现生产过程的自动化控制，并且保证设备经济合理，可以安全稳定运行。针对所设计的硬件系统及工艺要求，编制一套PLC控制程序，使硬件系统能够按照要求运转，同时，绘制人机交互界面，使操作人员能够对生产过程进行实施的监测与控制。
3.硬件系统说明 本系统采用西门子公司的S7-200系列的PLC作为本控制系统的核心控制器，所选的CPU型号为226，并充分利用了可编程控制器简捷、迅速的I/O控制和快速的模拟量与数字量的传递通信功能。根据控制过程的要求，除PLC自身所带有的I/O端口之外，该系统需要用到输入输出模块、普通模拟量输入模块EM231、模拟量输出模块EM232。上位PC机与PLC之间的通信和PLC与变频器之间的通信使用PLC自带的两个RS-485接口。系统运行数据的采集主要依靠速度传感器。控制执行器主要是系统中的39台容量不同的三相异步电动机，电动机的运转速度依靠大约10台变频器调节。系统控制框图如下图所示：
各开关触点上位机传感器PLC系统中各个变频器系统中各个拖动电机
图1.控制系统框图
4.软件部分说明
该控制系统在设计过程中，使用到了STEP 7-Micro软件和组态王软件。其中STEP 7主要用于梯形图的编写与仿真，便于程序的调试与修改，组态王用于制作人机交互界面，使操作过程更加简单直观。下图为该系统的控制流程图： 开始初始化YN空车好？YN变频器好？YN幅宽调节好？YN升速？降速YY变量每10秒加1变量每10秒减1NYN变量=设定值？变量=设定值？YY吸边器运行N1#直棍越位？1#轧车运行延时60秒60秒内2#直棍越位？NY2#轧车运行故障报警延时10秒停车制动3#轧车运行结束N3#轧车越位？YA图2.系统控制流程图A布铗主传动Y延时10秒4#轧车蒸洗N1#烘筒越位？Y烘筒运行N冷水棍越位？Y冷水棍运行N牵引棍越位？Y牵引棍运行摆布运行N落布越位？Y落布运行卷布运行结束
三、设计任务完成情况
已完成的设计内容有：
1、收集了有关资料并大致分析了丝光机的组成结构，了解了丝光机的工艺流程，在此基础上确定了用行程开关控制各个直棍、轧车等机构的运转，用接触器控制各元件的接通和断开，实现布匹丝光的自动化加工。
2、根据丝光机的工艺流程，绘制完成了控制系统框图和控制流程图，尝试用组态王模拟了丝光机的工艺过程。
3、根据本系统的控制要求，大约需要54个输入点，49个输出点，所以选用24个输入16个输出的CPU226控制模块需要扩展输入/输出点来满足系统要求。其中 , PLC的输入/输出电源选择直流 24 V ,且输入端开关器件选择其常开触点。
四、未完成的设计任务、遇到的问题及安排
1、电机和变频器的选型，还未计算出电机和变频器的相关参数，今后应查阅变频器方面的资料确定变频器的类型和型号，并进一步确定电机的型号。
2、电气接线图及系统的梯形图还未完成，主要是对一些系统的结构和工作情况不太了解，今后应参看丝光机方面书籍，熟悉相关元件的作用和电气符号，画出外部接线图。
3、编写设计说明书，相关外文资料翻译，应尽快完成系统的软件和硬件设计，然后编写设计说明书并进行相关外文翻译。
五、毕业设计中英文摘要初稿
摘要
本论文是针对丝光机的调速系统提出的。丝光机是国内纺织印染行业大量采用的印染设备，由可控硅直流调速系统实施驱动与控制，由于此直流调速系统存在诸多弊端：如维护量大、可靠性低、灵活性差、响应速度慢、电源污染大、故障停车时间长且不具备故障自检测功能，因而严重影响生产线的正常运行。本文提出了基于PLC控制的交流变频调速系统，构建了一种新型丝光织染系统。
在本系统中，为了实现能源的充分利用和满足生产的要求，需要对电机进行转速调节，考虑到电机的启动、运行、调速和制动的特性，采用高功能性v/f控制的通用变频器。系统中由西门子PLC完成数据的采集和对变频器、电机等设备的控制任务。基于STEP 7-Micro软件和组态王软件的编程采用模块化的程序设计方法，大量采用代码重用，减少了软件的开发和维护。
关键词:丝光过程，PLC，电动机，变频调速
Abstract This thesis is based on the speed regulation system of the Mercerizing Machine.Mercerizing Machine is widely used in textile & Printing and dyeing industry.It is drived and controlled by Silicon Controlled Direct Current Speed Regulation System.Due to the many deficiencies of this System :such as high maintenance rate，low reliability, low agility, slow responding speed, high electricity pollution，long malfunction time, and lack of self-inspection function, the operation of this product line was severely influenced.This thesis introduces the indirect current Variable-frequency speed regulation System based on PLC, thus resulted in a new-generation mercerizing weaving and dyeing system.In this system，in order to actualize the full use of power and to meet the requirements of manufacturing, we need to regulate the rotation speed of electronic machine.And taking account of the start up，operation，regulating and trigging of electronic machine, the functional v/f controlled currency inverter is needed.In this system, the data acquisition, the control of inverter and electronic machine are accomplished by siemens PLC Programming software，STEP 7-Micro and Kingview software adopts the modularized Programming method and the ma use of code repetition which reduces the development and maintenance of the software.Key words: Mercerizing procedure，PLC，Motor，AC variable-frequency speed regulation
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