外文資料翻譯---設(shè)計(jì)染色機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)

畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )外文資料翻譯 學(xué)院 (系 )： 電子電氣 工程 學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 0702570255 外文出處 Institute of Computer Technology and Automatization 附 件： 1.外文資料翻譯譯文； 2.外文原文。 指導(dǎo)教師評(píng)語： 所選翻譯資料與課題緊密相關(guān)，數(shù)量和質(zhì)量均符合要求。 翻譯流暢，符合漢語閱讀習(xí)慣。 整體翻譯質(zhì)量較高 。 簽名： 年 月 日 注： 請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。 (用外文寫 ) 附件 1：外文資料翻譯 譯文 設(shè)計(jì)染色機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng) 摘要 本文分析了紡織行業(yè)的染色機(jī)溫度控制系統(tǒng)，采用 PLC 技術(shù)，自動(dòng)控溫，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)工作過程中的染色 機(jī)。 校準(zhǔn) 證明，這種方法能滿足染色機(jī)的溫度基本要求。 關(guān)鍵詞： PLC，染色機(jī)，溫度 1.染色機(jī)溫度的控制原理 1.1 自動(dòng)化技術(shù)在紡織行業(yè)的應(yīng)用 中國的紡織機(jī)械制造已迅速發(fā)展了十多二十年，并已取得很大成就，并且產(chǎn)品的技術(shù)水平和紡織機(jī)械的穩(wěn)定性得到了全面加強(qiáng)。紡織機(jī)械的自動(dòng)控制以運(yùn)動(dòng)控制為核心，并輔助紡織技術(shù)參數(shù)。最近十年，電力電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在紡織機(jī)械控制和生產(chǎn)管理 等方面 得到了廣泛的應(yīng)用，中國的機(jī)電一體化水平得到了全面提高。 1.2 控制的目的 紡織技術(shù)的參數(shù)有很多，一般包括溫度，壓力，流量 ，液位，長度，速度和位移。紡織印染技術(shù)具有嚴(yán)格的溫度要求，而 在 溫度上升，溫度保持，溫度下降的 過程中 ， 染色槽必須符合技術(shù)要求，并且手動(dòng)控制是非常困難。如果使用小樣機(jī)，可能會(huì)給樣品帶來麻煩。 生產(chǎn)設(shè)備 對(duì) 重著色比較困難， 同時(shí)也 會(huì) 造成 罐 的差異，最終對(duì)生產(chǎn)造成不必要的損失。 因此，染色機(jī)的自動(dòng)溫度控制非常重要。控制系統(tǒng)在工作過程中可以顯示溫度上升曲線，溫度保持曲線，溫度下降曲線，操作時(shí)間，實(shí)際溫度和加工溫度，以確保該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。 1.3 溫度系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 試樣染色機(jī)溫度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。系統(tǒng)的溫度控制范圍為 20 至 150 攝氏度，由于水不能達(dá)到 150 攝氏度， 但 在正常壓力下 ， 甘油可以達(dá)到攝氏 150 度。 因此采用甘油 。 當(dāng)染色機(jī)工作時(shí)，根據(jù)技術(shù)要求， 必須改變 甘油在染色槽的溫度 。如果溫度低于設(shè)定值時(shí)，溫度控制系統(tǒng)應(yīng)關(guān)閉熱開關(guān) 7，通過加熱絲加熱甘油，直到溫度達(dá)到設(shè)定值，停止加熱。如果甘油溫度高于設(shè)定值時(shí)，即出現(xiàn)過度調(diào)整，或工作中，設(shè)備的溫度在快速下降階段，溫度控制系統(tǒng)將連接冷卻閥門 8，以此下降甘油溫度。 在使用染色機(jī)前，常見的溫度控制器可以實(shí)現(xiàn)溫度的持續(xù)控制 ， 自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，設(shè)備提升，保持和下降溫度則根據(jù)需要速度，整個(gè)技術(shù)過程 結(jié)束時(shí)，簡單的溫度控制不能滿足這些要求，設(shè)計(jì)出可靠 與 方便的溫度排序用來完善自動(dòng)控制系統(tǒng) ， 這是非常必要的。 2.設(shè)計(jì)溫度的控制系統(tǒng) 2.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 在 同行業(yè)中 ，有許多方法來控制溫度，在這里我們選擇 PLC 控制溫度 。 圖 2 是溫度控制系統(tǒng)的粗略結(jié)構(gòu)。 通過人機(jī)界面 設(shè)置參數(shù) 可以分為 PLC 的輸入， 通過溫度傳感器和一個(gè)自動(dòng)計(jì)算系列 通過溫度傳感器和一個(gè)自動(dòng)計(jì)算系列 ， A / D 轉(zhuǎn)換器 將其 轉(zhuǎn)變 的 溫度輸入到PLC 中 。 通過分析和計(jì)算， PLC 可以準(zhǔn)確地決定開放加熱開關(guān)或電磁閥。 2.2 PLC 控制方法 典型的溫度曲線染 色機(jī)過程如圖 3 所示 。操作員設(shè)置了溫度和時(shí)間完成在各小節(jié)所需的交集，如 1， 2， 3 .點(diǎn)， PLC 會(huì)自動(dòng)計(jì)算相應(yīng)的時(shí)間和溫度值在曲線上的所有點(diǎn)。染色機(jī)開始工作后， PLC 不斷比較實(shí)際溫度與相應(yīng)的曲線槽溫度來設(shè)定甘油的溫度，以決定輸出狀態(tài)應(yīng)加熱，保持或降溫。 染色過程中的理想溫度變化見圖 4。 當(dāng) PLC 計(jì)算溫度，根據(jù)每節(jié)時(shí)間 ，把每節(jié) 溫度分成許多間隔，這是作為 “ 一步“ 之稱， 接著 PLC 計(jì)算出 每一步的 相應(yīng)溫度， 在這些 步驟中 ， 設(shè)定溫度值 。 由 PLC提供實(shí)際的溫度曲線梯形 圖 ，詳見圖 5。 如果 只有每一步 的 時(shí)間足夠小，計(jì)算溫度值與理想值之間的差距在一個(gè)步長值時(shí)，此時(shí) 可以忽略不計(jì)，而且甘油槽的熱容量大，該系統(tǒng)具有一定的熱量慣性。因此，在溫度上升會(huì)改變曲線槽 ， 可參照?qǐng)D 6。步長越小，控制精度越高，但在同一時(shí)間應(yīng)考慮功率控制電路。該樣機(jī)采用接觸 式 電熱絲來實(shí)現(xiàn)連接或拆卸， 且 不允許頻率較高， 經(jīng)證實(shí)， 步長為 6 秒。如果使用雙向晶閘管或大功率晶體管，可以在很大程度上降低步長，我們只需要考慮到最短的 PLC 掃描周期的限制。 根據(jù)上述控制原理，整個(gè)工作過程中我們分為許多派系，每個(gè)派系劃分成許多步驟， PLC 計(jì)算出這一步 的 自動(dòng) 控制溫度。 3.硬件的選擇 3.1 PLC 的選擇 德國西門子公司在 1995 年推出新一代的 PLC，與前系列的 S5 對(duì)比改善了許多方面，如指令系統(tǒng)，運(yùn)行速度和機(jī)械結(jié)構(gòu)，但主要集中在價(jià)格降低，甚至 在 實(shí)現(xiàn)相同的功能 時(shí) 高于其他品牌水平，在解決用戶的工業(yè)自動(dòng)化的問題時(shí)，其豐富的 CPU類型和級(jí)別具有適應(yīng)性強(qiáng)，因此，我們選擇了 S7- 200 系列 PLC。 盲目選擇 機(jī)器 類型是一種浪費(fèi)。 PLC 控制的輸入信號(hào)系統(tǒng)包括染色機(jī) 的 啟動(dòng)開關(guān)， 暫停開關(guān)，停止開關(guān)。 PLC 的輸出主要包括加熱開關(guān)，冷卻水閥門開關(guān)，溫度上升顯示燈，溫度保持顯示燈，溫度下降顯示燈。 S7214 能夠滿足這些要求。圖 7顯示了的 PLC 的自動(dòng)控制溫度系統(tǒng)。 3.2 選擇 A / D 轉(zhuǎn)換的模塊 我們選擇 EM325 作為 A/ D 轉(zhuǎn)換模塊，模擬輸入 /輸出 4/112 位。 3.3 選擇人機(jī)界面 對(duì)于人機(jī)界面，我們使用專為 S7 可編程控制器設(shè)計(jì)的 TD200，它有液晶顯示屏，可顯示兩行或 80 個(gè)字符或數(shù)字， TD200 有 9 個(gè)輸入鍵，可以完成參數(shù)的顯示，數(shù)據(jù)的輸入和修改，數(shù)據(jù)的啟動(dòng)和停止，并且可以作為機(jī)器的 操作面板使用。 TD200 工作方案稱為參數(shù)模塊，存儲(chǔ)在 PLC 的 CPU EEPROM 中。 TD200 顯示的內(nèi)容稱為信息。模塊的參數(shù)，信息 和 PLC 編程的主程序，在計(jì)算機(jī)上可實(shí)施 S7 編程軟件。 4.PLC 編程 4.1 PLC 編程圖 在本文中，在整個(gè)工作過程中分為許多派系，按同一時(shí)間（ 6 秒）把每節(jié)分為許多步驟， PLC 計(jì)算這一步的輸出狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。主要的 PLC 控制程序圖可見圖 8. 從圖 8 中，我們可以看到，該程序主要分為兩個(gè)循環(huán)。內(nèi)部循環(huán)計(jì)劃包括，在典型的溫度過程曲線的染色機(jī)中計(jì)算出相應(yīng)的溫度的程序，讀取 A / D 轉(zhuǎn)換濾波，并判斷溫度的上升，維持和降溫。 4.2 plc 的編程 首先，保存設(shè)置數(shù)據(jù)到 存儲(chǔ)器 V 中 ，存儲(chǔ)原始時(shí)間 0 到 VW0，存儲(chǔ)室溫到 VW2。存儲(chǔ)從原點(diǎn)到 1 的時(shí)間到 VW4，存儲(chǔ)溫度為 1 點(diǎn)提前證實(shí)到 VW6。存儲(chǔ)依次為 2， 3，4 和 5 點(diǎn)值到 VW8- VW22。建立了兩個(gè) 方面 ， AC1 及 AC2，并任命其地址開始和終端的每一個(gè)派系的值，每節(jié)完成操作后分別增加 4，他們將任命下一個(gè)派系地址 ， 并且實(shí)現(xiàn)周期 的目的 。 當(dāng)每節(jié)開始時(shí)，先實(shí)施計(jì)算先。取出的存儲(chǔ)單元的值和 AC2 AC1 的點(diǎn)，存儲(chǔ)他們到 指定 單位（ VW24- VW30），然后計(jì)算派系可分為多少步，并且計(jì)算在所需的時(shí)間里開始和結(jié)束點(diǎn) 的溫度值 ，接著把它們分別存放到固定的存儲(chǔ)單元。 該步驟 與派系 的溫度差，可以幫助我們來計(jì)算每一步上升或下降的具體溫度值。使用計(jì)時(shí)器 T101 和 T102。在每 6 秒內(nèi)，他們進(jìn)行時(shí)間之間的交替 ， 并由 T102 產(chǎn)生一個(gè)脈沖。 它會(huì)逐漸增加每一個(gè)步驟溫度開始變化的值， 從第一步 ， 當(dāng)連接 T102 時(shí) ， 在開始溫度中，每一步 將 逐漸增加溫度變化，在相應(yīng)的溫度值曲線中便可得到所需的溫度值。 一旦連接定時(shí)器 T102，相應(yīng)的曲線值將更換一次，并且對(duì)甘油的實(shí)際 溫度值進(jìn)行比較。如果實(shí)際溫度較高，冷卻水閥門連接，溫度下降顯示燈變亮， 如果相應(yīng)的曲線溫度越高，加熱絲將連接開關(guān)，接著電熱絲加熱甘油 ,并且溫度上升顯示燈變亮 ,如果兩者相同，保溫顯示燈點(diǎn)亮。因此，實(shí)現(xiàn)了對(duì)甘油的溫度控制。 經(jīng)過完成一個(gè)派系操作后， AC1 及 AC2 的值是自動(dòng)增加，該派系在 VW32 儲(chǔ)存數(shù)量減少 1。然后操作下一個(gè)派系，重新計(jì)算值，重復(fù)以前的派系的操作，并以這種方式實(shí)施從一派系到另一派系，直到 VW32 的值是 0，值此控制工作已完成。 為了減少時(shí)間，開起冷卻閥并使溫度下降，當(dāng)實(shí)際溫度超過了相應(yīng) 的溫度曲線，創(chuàng)建一個(gè)溫度值，用來冷卻閥門，當(dāng)溫度超過相應(yīng)的實(shí)際溫度和此溫度曲線的值。在項(xiàng)目中，減去實(shí)際溫度值所對(duì)應(yīng)的曲線溫度值，并把計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)到 VW62，當(dāng)VW62 超過溫度設(shè)定值，連接冷卻閥門，使溫度下降。 為了保證在同一時(shí)間 PLC 的正常運(yùn)行并且保護(hù) PLC，在 I / O 發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，強(qiáng)制變換停止模式。 5.模擬實(shí)驗(yàn) 5.1 運(yùn)行的程序 第一方案是以 STEP 7-Micro/WIN32 為設(shè)計(jì)軟件，在此方案中，加載到西門子214PLC 程序下的 STOP 模式，在實(shí)驗(yàn)中，可預(yù)先設(shè)置各種參數(shù)輸入到可編程控 制器。根據(jù)委任條件， PLC 可自動(dòng)決定是否提高，保留或降低溫度。為了建立第一個(gè)實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)溫度在 5 攝氏度時(shí)，在第一個(gè)派系，甘油溫度需提升 10 攝氏度。第一個(gè)節(jié)時(shí)間為 60 秒， 1 步需要 6 秒 并且分為 10 個(gè)步驟，所以每一步需要提升 1 攝氏度 .然后設(shè)置的溫度下降 ,當(dāng)實(shí)際溫度超過 1 攝氏度的溫度曲線。通過建立這些數(shù)據(jù) ,PLC 可以自動(dòng)準(zhǔn)確地計(jì)算出應(yīng)用價(jià)值。 首先考慮的是，甘油實(shí)際溫度是不變的，其值為 8 攝氏度。 PLC 開關(guān)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行模式下，參數(shù)將自動(dòng)輸入到 PLC 并儲(chǔ)存。接著連接 I0.0，建立