PLC在細紗機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計（論文）word格式

1、引 言 fa502型細紗機是一種在我國棉紡行業(yè)廣泛使用的機型。隨著棉紡行業(yè)生產(chǎn)水平的提高和對棉紗質(zhì)量要求的提高，fa502型細紗機已不能滿足市場的需求，因而對fa502型細紗機進行改造勢在必行。（fa502型細紗機如圖1所示） 我們根據(jù)細紗紡織工藝，應(yīng)用plc技術(shù)，對fa502細紗機的電氣控制系統(tǒng)進行了改造，使老設(shè)備增添新動力，使之在優(yōu)質(zhì)高效和環(huán)保的前提下達到fa506型細紗機的生產(chǎn)水平。圖1 fa502型細紗機第一章 細紗機的介紹及其電氣控制系統(tǒng)的改造方案1.1 細紗機的介紹一、國內(nèi)細紗機的發(fā)展1950年以來，中國生產(chǎn)的紡織機器，在總結(jié)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和借鑒國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，進行幾次革新，國

2、內(nèi)細紗機的發(fā)展經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：1.第一代細紗機：1291、1292、1293。1954年，大批量生產(chǎn)，1291、1301型，e=1420。60年代起對1291型改進，重力加壓改為前、中羅拉杠桿加壓，大鐵輥改磁性輥，分離式彈性支承高速錠子、高速鋼領(lǐng)鋼絲圈，e=2040。2.第二代細紗機：a512、a513。65年，a512型，408錠/臺，70mm錠距，三羅拉長短皮圈牽伸、彈簧擺動銷、yj-00搖架，e=1050。70年代大批量生產(chǎn)a512型，還有出口。1974年，a513型：96480錠/臺，改進，喂入、牽伸、卷繞、成形、傳動、吸棉、墻板、龍筋，有a、b、c、d、e、f、g、h、m和ma（

3、紡中長纖維）、w、s（超大牽伸）、sa等系列。3.第三代細紗機：fa502fa508。80年代，fa502、fa503采用yj1系列搖架，可調(diào)前羅拉中心距，可紡棉和中長。二、細紗機的作用細紗是紡織過程中的最后一道工序，它是將粗紗經(jīng)過進一步的拉長抽細到一定程度，加捻卷繞成一定卷裝，并符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的細紗，以供制線，織造使用，其具體作用是：1.牽伸 將粗紗抽長拉細成所需細度的須條。2.加捻 將須條加捻成有一定捻度的細紗。3.卷繞成形 將細紗繞成一定卷裝，供存儲、運輸和進一步加工之用。三、細紗機的主要機構(gòu)1.喂入部分粗紗架、粗紗支持器（托錠支持器吊錠支持器兩種）導(dǎo)紗桿、橫動導(dǎo)紗裝置。2.牽伸部分牽

4、伸羅拉、羅拉軸承、膠輥、羅拉座、上下皮圈銷和皮圈彈簧搖架、隔距塊、集合器3.加捻卷繞部分 導(dǎo)紗、隔紗板、鋼領(lǐng)、鋼絲圈、清潔器、錠子、紗管、錠帶輪等。4.成型部分 成型凸輪、成型搖臂、鏈條、分配軸、牽吊輪（桿帶、鋼領(lǐng)板和導(dǎo)紗板的升降橫臂）。四、 細紗機的工藝過程細紗機的工藝過程如圖1-1所示：圖1-1 細紗機的工作過程粗紗筒管導(dǎo)紗桿牽伸裝置前羅拉導(dǎo)紗鉤鋼絲圈細紗筒管1.2 fa502型細紗機的電氣控制系統(tǒng)一、電路特點 1.主軸電動機的功率為15kw以上，在棉紡生產(chǎn)線設(shè)備電動機中功率最大。 2.fa502型細紗機的工藝行程開關(guān)與機械配合較緊密，自動完成一落紗生產(chǎn)過程。二、fa502型細紗機電氣控制

5、線路的組成和作用 fa502型細紗機電氣控制線路由主電路、控制電路兩大部分組成。1.主電路 fa502型細紗機的主電路圖如圖1-2所示：圖1-2 fa502型細紗機主電路 主電路有三臺鼠籠式異步電動機，其中m1是鋼領(lǐng)板升降電動機，km1是鋼領(lǐng)板上升接觸器，km2是鋼領(lǐng)板下降接觸器。m2是吸風(fēng)電動機，受接觸器km3控制。m3是主軸電動機，型號為fxd-180m1-4/6-15kw/7kw，是雙速電動機，低速啟動受接觸器km4控制，高速運行受接觸器km5、km6控制，m3安裝在車尾吸棉箱下，有利于散熱。2.控制電路fa502型細紗機控制電路如圖1-3所示：圖1-3 fa502型細紗機控制電路控制電

6、路的電壓為380v，sa1為控制電路電源開關(guān)，熱繼電器fr1-fr4、車頭門安全開關(guān)sb1、全機停止按鈕sb2的常閉觸頭聯(lián)鎖控制線路?？刂凭€路中主要器件的代號、名稱及作用如表1-1所示：表1-1 控制線路中主要器件的代號、名稱及作用代號名稱及作用km1鋼領(lǐng)板上升（復(fù)位）繼電器km2鋼領(lǐng)板下降繼電器km3吸風(fēng)接觸器km4主軸低速接觸器km5、km6主軸高速接觸器km8中途停車km9滿管、限位電磁鐵km10停主電動機、打撐爪km11主軸制動繼電器yv11.5kg、用于鋼領(lǐng)板自動下降時打開級升撐爪yv28kg、用于拉動制動器、使主軸剎車停轉(zhuǎn)yv33kg、用于操作2sq行程開關(guān)座進入工作位置kt1主軸

7、低速轉(zhuǎn)高速延時時間繼電器kt2延時停電源時間繼電器sa1控制線路電源開關(guān)sb1鋼領(lǐng)板復(fù)位、風(fēng)機啟動按鈕sb2主軸電動機啟動按鈕sb3中途落紗按鈕sb4中途停車按鈕sb5手動高速按鈕sb6手動/自動選擇旋鈕sb7落紗電源按鈕sb8全機停止按鈕1sq1鋼領(lǐng)板上升復(fù)位時，1sq1動作，斷開km1、接通主軸運轉(zhuǎn)1sq2滿紗時1sq2動作，接通km81sq3鋼領(lǐng)板下降落紗位置時，1sq3動作，斷開km22sq12sq1動作時，接通km9，斷開主軸電動機電源2sq22sq2動作時，接通km2，使鋼領(lǐng)板下降2sq32sq3動作時，接通km10，主軸剎車該控制電路有如下聯(lián)鎖：（1）鋼領(lǐng)板上升繼電器km1與鋼領(lǐng)

8、板下降繼電器km2聯(lián)鎖，防止同時動作，造成電源短路；（2）停主軸繼電器km10與主軸啟動接觸器聯(lián)鎖，防止主軸制動時主軸電動機通電運轉(zhuǎn)；（3）主軸運轉(zhuǎn)接觸器km3、km4聯(lián)鎖主軸制動繼電器km11；（4）風(fēng)機接觸器km3聯(lián)鎖其他接觸器（除電磁鐵電路外），因此開車時首先要啟動風(fēng)機。三、fa502型細紗機的工作原理將主軸低速轉(zhuǎn)高速【手動/自動】旋鈕sa2撥到【自動】位置。 1.運轉(zhuǎn) 把車尾開關(guān)箱的【電源開關(guān)】sa1撥“通”（電源指示燈亮），按【鋼領(lǐng)板復(fù)位，風(fēng)機啟動】按鈕sb1，吸風(fēng)接觸器km3通電自鎖，吸風(fēng)電動機m2啟動；鋼領(lǐng)板復(fù)位繼電器km1線圈通電自鎖，鋼領(lǐng)板升降電動機m1啟動，鋼領(lǐng)板上升。 鋼

9、領(lǐng)板復(fù)位時，觸動行程開關(guān)1sq1，km1線圈得電，m1停轉(zhuǎn)，鋼領(lǐng)板上升停止。1sq1接通主軸啟動接觸器線路，為主軸電動機通電做好準(zhǔn)備。 按主軸電動機【啟動】按鈕sb2，km4線圈通電自鎖，主軸電動機m3低速啟動，指示燈hl亮；同時低速時間繼電器kt1通電自鎖，開始延時，延時時間到，kt1斷開低速接觸器km4，接通高速接觸器km5、km6，并且km6自鎖，主軸電動機高速運轉(zhuǎn)，指示燈hl滅。2.自動落紗、適位停車 當(dāng)滿紗時，行程開關(guān)1sq2動作，km9線圈通電自鎖，指示燈hl亮，yv3電磁鐵通電將2sq2行程開關(guān)座推向工作位置。 當(dāng)2sq1動作時，停主軸電動機繼電器km10線圈通電自鎖，km10聯(lián)

10、鎖主軸高速接觸器km5、km6斷電，主軸電動機m3斷電，全機慣性運轉(zhuǎn)。yv1電磁鐵打開級升撐爪，為鋼領(lǐng)板下降做準(zhǔn)備。 當(dāng)2sq2動作時，鋼領(lǐng)板下降繼電器km2線圈通電自鎖，鋼領(lǐng)板升降電動機m1啟動，鋼領(lǐng)板下降，到達落紗位置時,1sq3動作，km2斷電，m1斷電停轉(zhuǎn)。 當(dāng)2sq3動作時，主軸制動繼電器km11線圈通電自鎖，yv2電磁鐵和時間繼電器kt2線圈通電，yv2吸力拉下制動器連桿，全機剎車停轉(zhuǎn)，停轉(zhuǎn)的位置是鋼領(lǐng)板一個升降小動程向下的三分之一處。延時后，kt2延時斷開觸頭斷開km3及整個控制線路電源，撐爪落下，制動器打開，2sq行程開關(guān)復(fù)位，滿紗指示燈熄滅，為再次開車做好準(zhǔn)備。 3.中途落紗

11、如需在滿管前提前落紗，只要按【中途落紗】按鈕sb3，就能產(chǎn)生各種動作，最后適位停車。從原理圖上可以看出，sb3與1sq2并聯(lián)，作用一樣。 4.中途停車 紡紗過程中，如需關(guān)車，只要按【中途停車】按鈕sb4，就能自動適位停車。從原理圖上可以看出，km8與1sq2并聯(lián)，作用一樣。但km8的常閉觸頭切斷了鋼領(lǐng)板下降繼電器km2線圈線路，因此不會產(chǎn)生下鋼領(lǐng)板的過程。 5.緊急停車如遇事故需緊急停車時，可按車頭處【全機停止】按鈕sb6，或?qū)④囄查_關(guān)箱上控制線路電源開關(guān)sa1撥斷，這種情況下不會適位停車。1.3 fa502型細紗機電氣控制系統(tǒng)的改造方案原fa502型細紗機的控制電路為繼電-接觸器控制，現(xiàn)采用

12、可編程序控制器（plc）對其進行改造。一、可編程序控制器與繼電-接觸器控制的區(qū)別 1.在組成器件方面 繼電-接觸器控制電路是由各種硬件繼電器、接觸器組成的，硬件繼電器、接觸器觸點易磨損。而plc梯形圖則由許多軟繼電器組成。這些軟繼電器實質(zhì)上是存儲器中的某一位觸發(fā)器，可以置“0”或置“1”，軟繼電器無磨損現(xiàn)象。 2.在工作方式方面 繼電-接觸器控制電路工作時，電路中硬件繼電器、接觸器都處于受控狀態(tài)，凡符合條件吸合的繼電器、接觸器都處于吸合狀態(tài)，受各種制約條件不應(yīng)吸合的繼電器、接觸器都處于斷開狀態(tài)，屬于“并行”的工作方式。plc梯形圖中各軟繼電器都處于周期循環(huán)掃描工作狀態(tài)，受同一條件制約的各個軟繼

13、電器的線圈工作和它的觸點動作并不同時發(fā)生，屬于“串行”的工作方式。 3.在元件觸點數(shù)量方面 繼電-接觸器控制電路的硬件觸點數(shù)量是有限的，一般只有48對。plc梯形圖中軟繼電器的觸點數(shù)量無限，在編程時可無限次使用。 4.控制電路實施方式不同 繼電-接觸器控制電路是依靠硬件接線來實施控制功能的，其控制功能通常是不變的，當(dāng)需要改變控制功能時必須重新接線。plc控制電路是采用軟件編程來實現(xiàn)控制的，可進行在線修改，控制功能可根據(jù)實際要求靈活實施。 綜上所述，用plc來實現(xiàn)控制電路是可行的。第二章 plc在細紗機電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用2.1 plc的概述一、plc的基本概念 可編程序控制器（programm

14、able logic controller plc)采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)、和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 plc主要由cpu模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。二、plc的特點 1.編程方法簡單易學(xué)； 2.功能強、性價比高； 3.可靠性高，抗干擾能力強； 4.系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少； 5.維修工作量小，維修方便； 6.體積小、能耗低。三、plc的工作原理 plc采用循環(huán)掃描工作方式。這個工作過程一般包括五個階段：內(nèi)部處理、與編程器等的通訊處理、輸入掃描、用戶程序執(zhí)行、輸出處理

15、，其工作過程原理如圖2-1所示。 圖中當(dāng)plc方式開關(guān)置于run（運行）時，執(zhí)行所有階段；當(dāng)方式開關(guān)置于stop（停止）時，不執(zhí)行后三個階段，此時可進行通信處理，如對plc聯(lián)機或離線編程。圖2-1 工作原理圖 plc執(zhí)行的五個階段，稱為一個掃描周期。plc完成一個周期后，又重新執(zhí)行上述過程，掃描周而復(fù)始的進行。2.2 plc的選型一、plc的選型 以fa502型細紗機工藝流程的特點和應(yīng)用要求為plc選型的主要依據(jù)。plc及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與細紗機電氣控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型，所選plc應(yīng)是在相關(guān)紡織工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，plc的系統(tǒng)硬件、

16、軟件配置及功能要與細紗機規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。因此，在plc的選型過程中應(yīng)主要從以下幾點考慮： 1.plc類型的選擇 plc按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類。 整體型plc的i/o點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較??；而模塊型plc提供多種i/o卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的i/o點數(shù)，功能擴展方便靈活。 2.輸入輸出（i/o）點數(shù)的估算 在細紗機電氣控制系統(tǒng)中輸入點約為15點，輸出點約為15點。 3.經(jīng)濟性的考慮性能價格比高。 綜上所述，西門子s7-200完全符合其要求。二、西門子s7-200系列plc 德國的西門子（siemens）公司是歐洲最大的電子和電氣設(shè)備制造商，生產(chǎn)的s

17、imatic可編程序控制器在歐洲處于領(lǐng)先地位。其第一代可編程序控制器是1975年投放市場的simatic s3系列的控制系統(tǒng)；在1979年，微處理器技術(shù)被應(yīng)用到可編程序控制器中，產(chǎn)生了simatic s5系列，取代了s3系列，之后在20世紀(jì)末，又推出了s7系列產(chǎn)品。 西門子s7-200系列plc適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢監(jiān)測及控制自動化。s7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此，s7-200系列具有極高的性能/價格比。s7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）極高的可靠性（2）極豐富的指令集（3）易于掌握（4）便捷的操作（5）豐富的內(nèi)置集成

18、功能（6）實時特性（7）強勁的通訊能力（8）豐富的擴展模塊三、s7-200plc的主機結(jié)構(gòu)1.各cpu介紹及i/o系統(tǒng)（1）主機外形 simatic s7-200系統(tǒng)cpu 22x系列plc主機(cpu模塊）的外形如圖2-2所示：圖2-2 s7-200plc主機外形（2）基本結(jié)構(gòu)特點 輸出信號類型 電源輸出 基本i/o 存儲安全 高速反應(yīng) 模擬電位器 實時時鐘 輸入輸出可擴展性4種cpu各有晶體管輸出和8個繼電器輸出兩種類型，具有不同電源電壓和控制電壓。各類型的型號如表2-1所示：表2-1 cpu型號cpu類型電源電壓輸入電壓輸出電壓輸出電流cpu221dc輸出dc輸入24vdc24vdc24

19、vdc0.75a,晶體管繼電器輸出dc輸入85-264vac24vdc24vdc24-230vac2a，繼電器cpu222cpu224cpu226dc輸出24vdc24vdc24vdc0.75a,晶體管繼電器輸出85-264vac24ac24vac2a，繼電器simatic s7-200系統(tǒng)cpu 22x系列plc主機及i/o特性如表2-2所示：表2-2 主機及i/o特性型號主機輸出類型主機輸入點數(shù)主機輸出點數(shù)可擴展模塊數(shù)cpu221dc繼電器64無cpu222dc繼電器862cpu224dc繼電器14107cpu226dc繼電器241672.存儲系統(tǒng) 存儲系統(tǒng)如圖2-3所示： 圖2-3 存儲

20、系統(tǒng)綜上所述，選用西門子s7-200 cpu226的plc完全符合要求。第三章 plc的程序設(shè)計3.1 i/o分配表 據(jù)分析，應(yīng)使用輸入點數(shù)為15，輸出點數(shù)為15。其i/o分配表如表3-1所示：表3-1 i/o分配表輸入輸出元件代號輸入繼電器作用元件代號輸出繼電器作用sa1i0.0電源開關(guān)旋鈕km1q0.0鋼領(lǐng)板上升（復(fù)位）繼電器sa2i0.1手動/自動選擇旋鈕km2q0.1鋼領(lǐng)板下降繼電器sa3i0.2落紗電源旋鈕km3q0.2吸風(fēng)接觸器sb1i0.3鋼領(lǐng)板復(fù)位、風(fēng)機啟動按鈕km4q0.3主軸低速接觸器sb2i0.4主軸電動機啟動按鈕km5q0.4主軸高速接觸器sb3i0.5中途落紗按鈕km

21、6q0.5主軸高速接觸器sb4i0.6中途停車按鈕km7q0.6落紗接觸器sb5i0.7手動高速按鈕km8q0.7中途停車接觸器sb6i1.0全機停止按鈕km9q1.0滿管接觸器1sq1i1.1鋼領(lǐng)板上升復(fù)位時接通km10q1.1停主電動機、打撐爪接觸器1sq2i1.2滿紗時動作km11q1.2主軸制動接觸器1sq3i1.3鋼領(lǐng)板下降落紗位置時接通yv1q1.3用于鋼領(lǐng)板自動下降時打開級升撐爪2sq1i1.42sq1動作時，斷開主軸電動機電源yv2q1.4用于拉動制動器，使主軸剎車停轉(zhuǎn)2sq2i1.52sq2動作時，鋼領(lǐng)板下降yv3q1.5用于操縱2sq行程開關(guān)座進入工作位置2sq3i1.62

22、sq3動作時、主軸剎車hlq0.6燈3.2 plc接線圖plc接線圖如圖3-1所示：圖3-1 plc接線圖3.3 流程圖 細紗機有低速運行、高速運行、吹吸風(fēng)、落紗等過程.落紗分為自動落紗和中途落紗（暫停工作）。 接通電源后，吸風(fēng)電動機開始工作，同時，鋼領(lǐng)板升降電動機正轉(zhuǎn)，鋼領(lǐng)板上升，當(dāng)鋼領(lǐng)板升到始紡位置時，其復(fù)位開關(guān)動作，電動機停止。按下主軸電動機啟動按鈕，主機開始低速運行，進行細紗接頭；延時1min后，自動轉(zhuǎn)換為高速運轉(zhuǎn)，全機進入正常紡紗階段（也可點動操作低速、高速）。 紡紗滿管后,鋼領(lǐng)板復(fù)位開關(guān)動作，滿管信號燈亮。進入工作位置，主機停止開關(guān)接通，此時，主機高速接觸器釋放，鋼領(lǐng)板升降中間繼電器吸合，主機斷電保持慣性回轉(zhuǎn)。隨后，鋼領(lǐng)板升降電動機反轉(zhuǎn)，鋼領(lǐng)板開始下降，降到極限位置時，鋼領(lǐng)板下降限位開關(guān)動作，停止下降。撐爪電磁鐵吸合時，將撐爪打開，主軸制動電磁鐵吸合，主軸制動剎車。經(jīng)過一段延時后，切斷控制電源，落紗完畢。 需要中途停車時，按下中途停車按鈕，主機即可停車，并自行制動。需要提前落紗時，按下中途落紗按鈕即可。當(dāng)機器發(fā)生意外時，按下緊急停車按鈕，可使全機立即停車。一、運轉(zhuǎn)階段流程 運轉(zhuǎn)階段流程如圖3-2所示：圖3-2 運轉(zhuǎn)階段流程圖二、自動落紗階段流程 自動落紗階段流程如圖3-3所示： 圖3-3 自動落紗階段流程圖3.4