基于PLC的玻璃纖維生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄一、題目及專題：1、題目 基于PLC的玻璃纖維生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) PLC在國內(nèi)外已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石化、機械制造、汽車裝配、電力、鋼鐵等行業(yè)，尤其在發(fā)達國家，所有的工業(yè)部門廣泛運用PLC。通過PLC的使用，使用戶獲得高性能，高可靠性帶來的滾高質(zhì)量和低成本。本課題研究內(nèi)容是利用PLC技術(shù)，使?jié)L齒機實現(xiàn)自動化用齒輪滾刀加工齒輪。 玻璃纖維生產(chǎn)線是通過各個環(huán)節(jié)中的原料配制，溫度控制和速度控制來實現(xiàn)對玻璃纖維的生產(chǎn)，而PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順

2、序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，高速脈沖輸出模塊控制伺服驅(qū)動，驅(qū)動伺服電機馬達， RS-485 串行接口又可以控制變頻器 ，以控制變頻電機，實現(xiàn)速度變化，控制玻璃纖維生產(chǎn)過程，得到符合要求的產(chǎn)品。 c三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達到的要求： （1） 分析玻璃纖維生產(chǎn)線的發(fā)展，國內(nèi)外現(xiàn)狀以及未來前景。 （2）對玻璃纖維生產(chǎn)線工藝進行了解。 （3）對拉絲機和捻線機的機械結(jié)構(gòu)分析和基于PLC總體系統(tǒng)設(shè)計。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機械103班 姓名 胡健 五、開始及完成日期：摘要玻璃纖維是一種性能非常不錯的無機非金屬材料，它的品種有很多種，以適應(yīng)各種領(lǐng)域?qū)ΣＡ?/p>

3、纖維的要求，玻璃纖維有許多優(yōu)點，其中的優(yōu)點是具有很好的絕緣性，具有很強的耐熱性，具有很好的抗腐蝕性，具有很高的機械強度，雖然玻璃纖維有許多優(yōu)點，但它的缺點也很多，比如質(zhì)地很脆，容易斷，耐磨性較差。中國現(xiàn)在是在全世界的范圍內(nèi)生產(chǎn)制作玻璃纖維的最主要的國家之一，但生產(chǎn)技術(shù)仍比較落后，有很大的提升空間。本論文主要研究玻璃纖維生產(chǎn)線中各部分基于PLC的生產(chǎn)控制，其中對拉絲機和捻線機部分生產(chǎn)控制展開全面的研究，主要包括了生產(chǎn)工藝，控制方法等重要內(nèi)容。本論文簡單描述了玻璃纖維生產(chǎn)工藝和玻璃纖維的主要原料，甚至是對卷繞區(qū)拉絲機的技術(shù)進行描述，同時對捻線區(qū)的捻線機的技術(shù)進行介紹。接著，以生產(chǎn)過程中的拉絲機和捻

4、線機為研究對象，對他們的控制過程和方法進行系統(tǒng)的并且深入的分析研究。關(guān)鍵詞： PLC；變頻器；玻璃纖維；伺服控制器專心-專注-專業(yè)AbstractGlass fiber is a very good performance inorganic nonmetallic materials , which there are many varieties to suit all the requirements of the field of glass fiber , glass fiber has many advantages, which has the advantage of havi

5、ng good insulation, with strong heat resistance, has good corrosion resistance, high mechanical strength , although glass fiber has many advantages, but it's also a lot of shortcomings , such as the texture is very brittle , easily broken , poor wear resistance . China is now the world 's pr

6、oduction in the range of one of the leading countries in the production of glass fiber , but the production technology is still relatively backward, there is much room for improvement .In this thesis, glass fiber production line in various parts of the PLC -based production control , in which the dr

7、awing machine and twisting machine part production control to carry out comprehensive studies , including the important content of the production process, control methods. This paper briefly describes the main raw material of glass fiber and glass fiber manufacturing process , even to the winding re

8、gion of the drawing machine described techniques , while the technique twister twisting zone are introduced. Then, in the production process drawing machine and twisting machine for the study, analysis and study of their control system processes and methods.Keywords : glass fiber ; PLC; converter ;

9、servo controller1 緒論1.1論文課題背景及研究意義 由20世紀(jì)30年代開始，坩堝連續(xù)拉制工藝由美國人發(fā)明，不斷的發(fā)展到現(xiàn)在，形成了現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)。由于科技的不斷提高和工業(yè)應(yīng)用不斷提高，對生產(chǎn)出來的玻璃纖維的性能提出了更高的要求，例如有些的工作的環(huán)境溫度極高，這是需要玻璃纖維的耐熱性要提高，還有有些工作需要拉伸玻璃纖維，這時對玻璃纖維的力學(xué)性能有一定的要求，在1960以后出來很多特殊的纖維，如有些玻璃纖維能耐高溫，有些玻璃纖維強度高，有些玻璃纖維模量高等?，F(xiàn)在玻璃纖維發(fā)展出現(xiàn)了一支在電絕緣玻璃纖維系列產(chǎn)品的新秀，并在半導(dǎo)體行業(yè)迅速得到廣泛使用。在經(jīng)歷了試制起步，國外引進，擴大生

10、產(chǎn)及蓬勃發(fā)展幾個階段后，我國電子玻璃纖維工業(yè)已經(jīng)達到了相當(dāng)大的規(guī)?！，F(xiàn)在，我國生產(chǎn)的玻璃纖維的量是全世界第一，但是與國外相比生產(chǎn)技術(shù)仍就落后。通過以生產(chǎn)量的例子來說，我國單個池窯的年產(chǎn)量通常能達到兩萬噸，但是國外先進池窯年產(chǎn)量可以達到四萬噸，兩者差距顯而易見。通過對比可以總結(jié)幾個原因：1. 大型的窯爐對溫度的控制要求很高，而我國暫時無法達到如此要求，所以大部分的窯爐容積較小。2. )融化玻璃液的溫度不是均勻的分布在大面積的漏板上，需要有很高的穩(wěn)定性，這對控制要求更高，所以我國生產(chǎn)線的漏板普遍面積較小，導(dǎo)致每個紡位形成的絲餅數(shù)量少。3. 功率越大的電機對機械的同心率，電機速度與位置控制的精度和響

11、應(yīng)速度要求越高，所以我國拉絲機機臺較小。4. 在生產(chǎn)過程中，漏板溫度漂移，設(shè)備出故障，機械誤操作等情況，都會導(dǎo)致玻璃纖維絲束的中斷。而我國相比較外國，斷絲率較高。自從20世紀(jì)30年代末期開始，全球玻璃纖維產(chǎn)業(yè)一直發(fā)展至今，這么多年的風(fēng)風(fēng)雨雨，這么多年的磕磕碰碰，經(jīng)歷了幾十年的艱苦發(fā)展歷程后，玻璃纖維生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)形成了完整的生產(chǎn)工業(yè)體系，由于各行各業(yè)，各個工業(yè)領(lǐng)域，都逐漸使用玻璃纖維這種新型工程材料與結(jié)構(gòu)材料。但是我國的玻璃纖維生產(chǎn)發(fā)展到現(xiàn)在，但是玻璃纖維生產(chǎn)技術(shù)與國外相比仍就是比較落后，并且各個地方技術(shù)差別也很大。例如現(xiàn)在某工廠以前的玻璃纖維生產(chǎn)流水線來控制電機運行的東西一直使用的是電磁接觸器，啟

12、動時是利用電磁能耗制動這種方式方式 ，這種啟動方式有許多的問題，比如當(dāng)電機啟動時，電機的啟動轉(zhuǎn)矩很大，使一開始的啟動電流過大，及其容易損壞設(shè)備。在玻璃纖維生產(chǎn)過程中， 由于玻璃纖維生產(chǎn)線的特殊性，需要讓電機頻繁的制動和啟動，在不斷的制動和啟動中是需要消耗大量的電能，從而使已經(jīng)居高不下的生產(chǎn)成本加重以及加上頻繁使用電磁控制系統(tǒng)而導(dǎo)致的高故障率，帶來了生產(chǎn)無法持續(xù)進行，大量的維修工作和不斷提高的維修成本等等一系列的問題。由于還有許多中小型玻璃纖維生產(chǎn)廠家也是采用這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)，所以想要改變現(xiàn)狀，降低成本，更快的贏得市場，那必須改變和創(chuàng)造技術(shù)，所以玻璃纖維生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)的研究對于我國玻璃纖維

13、生產(chǎn)行業(yè)有著巨大的意義。隨著時間發(fā)展，科技的不斷創(chuàng)新，如電子技術(shù)，自控技術(shù)以及計算機技術(shù)等等許多控制技術(shù)不斷的在玻璃纖維生產(chǎn)制造行業(yè)中廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)30年代起，為了提高生產(chǎn)效率，機械制造加工工廠使用機械化流水作業(yè)的生產(chǎn)方法，自動生產(chǎn)線的組成是許多不同種類的零件拼裝而成。由于產(chǎn)品的創(chuàng)新生產(chǎn)，零件的型號不斷的更替，許多加工制造對象也發(fā)生了巨大的改變，這時控制程序滿足不了生產(chǎn)加工的要求，就需要改變控制程序和控制方法，按照新的工藝過程運行生產(chǎn)線上的各個機械零件設(shè)備。對于新的工藝過程，繼電接觸器控制系統(tǒng)很難適應(yīng)這類要求。許多大型自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)需要的繼電器數(shù)量很多，使用的這種有觸點的電器工作頻

14、率比較低，如果頻繁使用動作的狀況下，它們的使用壽命會直線下降變得較短，導(dǎo)致生產(chǎn)線的運行可靠性降低。1968年美國最大的汽車制造商通用汽車（GM）提出，當(dāng)時是為了適應(yīng)汽車型號不斷的更新，需要設(shè)計出一種新型的控制系統(tǒng)，要同時結(jié)合計算機的全面功能以及靈活操作，通用于各種地方等優(yōu)點和傳統(tǒng)繼電器接觸器控制系統(tǒng)的易懂簡單，容易上手，操作簡單容易，價格便宜等優(yōu)點。這種新型的控制系統(tǒng)是一種能通用于各種工業(yè)環(huán)境的控制裝置，并且簡化了程序輸入方式和編程方法。在1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)這一設(shè)想發(fā)明出第一臺可編程控制器（簡稱plc）。針對該玻璃纖維生產(chǎn)流水線，本論文使用了plc控制，替代了以前傳統(tǒng)繼電

15、器控制，使用plc控制有幾大好處：1. 可靠性高，抗干擾能力強。2. 編程簡單，直觀。3. 控制功能強。4. 易于安裝，便于維護。本論文利用PLC技術(shù)對整條生產(chǎn)線進行智能化的自動控制，也是對這些使用傳統(tǒng)控制系統(tǒng)進行技術(shù)改進。這整條的生產(chǎn)線需要進行手和自動工作，溫度控制，參數(shù)修改，速度控制等自動化控制，這樣使其整條生產(chǎn)線運行變得簡單，一些繁雜的操作也變得簡單，以前高額的維修費也因維修方便而減少了。1.2國內(nèi)外玻璃纖維生產(chǎn)線設(shè)備的研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)玻璃纖維行業(yè)自20世紀(jì)30年代的美國開始發(fā)展，我國也僅僅從1985年開始研究發(fā)展，在改革開放之間，信息閉塞，與國際未完全接軌，玻璃纖維生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展緩慢，

16、但在鄧小平提出實現(xiàn)改革開放后，大量的新鮮血液，新的技術(shù)和大量的資金流入國內(nèi)，使玻璃纖維生產(chǎn)行業(yè)得到從未有過的發(fā)展速度，從產(chǎn)品的數(shù)量還是產(chǎn)品的質(zhì)量，都由于玻璃纖維生產(chǎn)工藝技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備的巨大改進而發(fā)生巨大變化。我國也是差不多這個時間引進許多設(shè)備，但得到的多是國外落后的生產(chǎn)線，其所含的技術(shù)并不高。1.3課題研究的主要內(nèi)容，研究方法及創(chuàng)新點1. 研究的內(nèi)容本論文是要用PLC，伺服驅(qū)動器，伺服電機，變頻電動機等元件來作為本次課題自動控制系統(tǒng)的主要元件，替換了原有控制系統(tǒng)以電磁接觸器作為控制手段的傳統(tǒng)控制方法。本論文的課題到最后要達到整個玻璃纖維生產(chǎn)線要實現(xiàn)自動控制的目的，為了讓整條你玻璃纖維生產(chǎn)線實現(xiàn)

17、自動化控制，所以利用最新的技術(shù)研究一個可靠的，簡單的自動控制系統(tǒng)。本研究課題應(yīng)該要實現(xiàn)整條玻璃纖維生產(chǎn)線的自動控制:1) 配料區(qū)能夠參數(shù)的設(shè)定，通過各種傳感器對壓力，流量，溫度進行檢測而實現(xiàn)配料區(qū)自動配料。2) 爐區(qū)只要是對溫度進行自動控制，使原料更好的熔化進行生產(chǎn)。3) 成型區(qū)也是對漏板溫度進行自動控制，是熔化的玻璃液形成玻璃單。4) 卷繞區(qū)是對玻璃纖維卷繞成絲餅，所以要對速度進行自動控制。5) 捻線區(qū)是對玻璃纖維捻線，由于需要各種花型，所以捻線機要能夠?qū)崿F(xiàn)速度的自動控制。本論文研究的主要內(nèi)容是基于PLC系統(tǒng)控制的硬件設(shè)備和軟件程序的設(shè)計，大致內(nèi)容可分為以下幾個方面：1) 研究玻璃纖維生產(chǎn)線

18、自動控制系統(tǒng)中拉絲機和捻線機因生產(chǎn)工藝要求而所要的機械設(shè)備構(gòu)成，系統(tǒng)所需的控制要求和控制方法，系統(tǒng)所需的硬件。2) 研究玻璃纖維生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)電氣結(jié)構(gòu)圖和PLC的I/O端子的地址分配，伺服電機的自動控制技術(shù)和變頻電動機自動控制技術(shù)。3) 研究PLC控制程序的設(shè)計方法。2. 研究的方法本論文在設(shè)計研究過程會有許多因沒接觸的東西而疑惑煩惱，所以要大量的查閱與玻璃纖維生產(chǎn)線相關(guān)的文獻和論文資料，對這些資料進行仔細(xì)的閱讀和分析，來補足自己對玻璃纖維生產(chǎn)線的認(rèn)識不足。由于條件不足，本應(yīng)該對一些工廠進行現(xiàn)場的調(diào)研和對一些工人進行問卷調(diào)查，改為對指導(dǎo)老師進行詢問和聽取老師的意見，這樣研究設(shè)計的自動控制系

19、統(tǒng)才能具有真正的自動控制的功能，而且比傳統(tǒng)控制方法更加可操作性和實用性。系統(tǒng)的測試和檢驗結(jié)果也由指導(dǎo)老師來進行經(jīng)驗的判斷。3. 研究的創(chuàng)新點本論文總結(jié)前人的經(jīng)驗，根據(jù)自己的經(jīng)驗，提出了以下創(chuàng)新點：1) 利用PLC,伺服驅(qū)動和伺服電機進行旋轉(zhuǎn)自動控制系統(tǒng)，提高旋轉(zhuǎn)精度。2) 利用PLC控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)電磁接觸器控制，提高可靠性，減少控制設(shè)備損壞而帶來的損失。3) 簡化了控制方案，減少了能耗。隨著生產(chǎn)工藝的不斷提出對生產(chǎn)方法更高要求和科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，電氣控制技術(shù)也得到高速發(fā)展。早期是簡單的手動控制，現(xiàn)在創(chuàng)新到自動控制，由有觸點的繼電接觸器控制系統(tǒng)創(chuàng)新到以計算機為中心的可編程自動控制系統(tǒng)。電子控制技

20、術(shù)因為不斷更新的電器元件和創(chuàng)新并不斷發(fā)展的計算機技術(shù)而不斷的成熟和先進。廣泛的應(yīng)用了精密測量，電子技術(shù)，自動控制，計算機等很多高新的科學(xué)成果，現(xiàn)代電氣控制迅速發(fā)展起來，并且發(fā)展的方向正向著網(wǎng)絡(luò)化，信息化，智能化，集成化方向前進。2 玻璃纖維生產(chǎn)流水線自動控制系統(tǒng)設(shè)計概述2.1 玻璃纖維生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝玻璃纖維是一種性能非常不錯的無機非金屬材料，玻璃纖維是非常好的金屬替代材料，在許多大型生產(chǎn)制造領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，并且玻璃纖維所被應(yīng)用領(lǐng)域仍在不斷擴大，全球市場空間巨大?，F(xiàn)在主要生產(chǎn)工藝是池窯拉絲法，以前主要是坩堝拉絲法。玻璃纖維生產(chǎn)流水線生產(chǎn)工藝生產(chǎn)大概可以分成五個區(qū)域：配料區(qū)，爐區(qū)，成型區(qū)，

21、卷繞區(qū)，捻線區(qū)。下圖2.1為池窯拉絲法單位窯生產(chǎn)工藝示意圖2.1。圖2.1玻璃纖維生產(chǎn)工藝流程圖2.1.1 配料區(qū)工藝玻璃纖維原料是一種比較難以熔解的玻璃材料，它是池窯拉絲的電子級玻璃，所以要使用微粉配料的方法，而且嚴(yán)格規(guī)定各種粉料的粒度。控制配料區(qū)可以分三個層次：預(yù)混合，微粉混合，循環(huán)給料。本論文使用預(yù)混合罐兩個，微粉混合罐兩個和循環(huán)給料罐十個。變頻器控制這些罐內(nèi)所有的混合和給料的工作，并且通過壓力感應(yīng)器，通過流量感應(yīng)器和熱電偶的感應(yīng)，將實時的流量，壓力和溫度反饋給plc進行控制和檢測。圖2.2是配料區(qū)的工作流水線流程圖。圖2.2配料區(qū)工作流水線流程圖2.1.2 爐區(qū)工藝根據(jù)圖2.1所示，我

22、們可以將爐區(qū)分為池窯區(qū)和澄清區(qū)這兩個部分。1. 池窯區(qū)粉末狀的原料將從配料區(qū)被送到池窯，進入池窯后原料要被加熱到1400多度。經(jīng)常使用的加熱方法就是將一些高溫易燃的燃料經(jīng)過噴嘴噴入窯內(nèi)進行燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量將原料加熱，使原料達到熔點，形成液態(tài)的玻璃液。在這加熱的過程中，要有兩個重要的點要注意：一是要將玻璃液均勻的被加熱，二加熱的過程中要排除雜志，使玻璃液純凈。雜質(zhì)的產(chǎn)生主要來自:一原料中已含的雜質(zhì)，所含的雜質(zhì)只能提高原料的質(zhì)量來提高，二窯爐壁上常年積累的雜質(zhì)，所含的雜質(zhì)會隨著池窯的使用時間增加而減少，三氣泡雜質(zhì)，所含的雜質(zhì)最難處理，這種氣體雜質(zhì)主要的成分是二氧化硅和二氧化碳，大的氣泡會隨著浮

23、力上升而排出玻璃液，但是小的氣泡因為阻力而難以排出，過多的氣泡導(dǎo)致熱量傳遞不均勻。所以通過有意的將一些高度凈化的壓縮氣泡從下層的玻璃液吹入，這樣不但可以去除小的氣體雜質(zhì)，而且通過氣泡的流通使玻璃均勻加熱。2. 澄清區(qū)已經(jīng)熔化成液體的玻璃液要經(jīng)過澄清區(qū)的澄清才能進入成型區(qū)。澄清區(qū)通過表面玻璃液流速快，而底部有雜質(zhì)的玻璃液流速慢，來使雜質(zhì)和玻璃液分離從而達到去除雜質(zhì)的目的。2.1.3 成型區(qū)工藝已經(jīng)被去除雜質(zhì)的玻璃液在成型區(qū)形成玻璃單絲，然后成束的到卷繞區(qū)。漏板是成型區(qū)的主要機械結(jié)構(gòu)，在漏板上會接通電源，有大電流通過，使玻璃液的溫度保持在一定范圍之內(nèi)?？刂圃诔尚蛥^(qū)的關(guān)鍵是保持溫度的恒定，所以要考慮

24、許多因素，比如，從澄清區(qū)流向成型區(qū)是一個漸進過程，所以要考慮時間的問題。圖2.3玻璃液在各個區(qū)域的流向2.1.4 卷繞區(qū)工藝卷繞區(qū)是由兩部分組成：上漿器，拉絲機。漏板正下方就是上漿器，因為玻璃絲束需要經(jīng)過上漿器，將一些特殊配方涂抹在絲束上，所以上漿器的位置不能變動。卷繞區(qū)的拉絲機作用是最主要的，拉絲機的作用是將經(jīng)過上漿器的玻璃纖維絲束被拉絲機纏繞成一定形狀的絲餅?，F(xiàn)在玻璃纖維生產(chǎn)規(guī)模越來越大，所以自然也要求拉絲機能夠高速的生產(chǎn)，同時快速生產(chǎn)后，絲餅的質(zhì)量也要保證一定的要求，并且斷絲率也不能提高，保證高效率的生產(chǎn)。2.1.5 捻線區(qū)工藝本論文使用的是空心錠環(huán)錠捻線機，合股紗從筒子上被引出的，經(jīng)導(dǎo)

25、紗桿和橫動導(dǎo)紗器，再經(jīng)過導(dǎo)紗羅拉，然后被輸出，穿過導(dǎo)紗鉤和鋼絲圈被繞于筒管上。當(dāng)錠子回轉(zhuǎn)時，筒管被錠子帶動一起回轉(zhuǎn)，鋼絲圈也被紗線拖動在環(huán)狀綱領(lǐng)上回轉(zhuǎn)，對紗線進行加捻。環(huán)錠捻線機的卷繞成型機構(gòu)大多與呼呼安定細(xì)紗機相同。鋼領(lǐng)板由成型凸輪傳動作短動程升降，綱領(lǐng)板的位置會隨著每次升降后上升一定高度，使管線繞成圓錐形交叉卷繞的卷裝。紡制粗股線時或在復(fù)捻捻線機上常采用雙邊筒管。本論文的捻線機通過plc控制變頻電動機，實現(xiàn)速度的改變，來滿足各種紗的生產(chǎn)。2.2 玻璃纖維生產(chǎn)流水線主要設(shè)備簡述2.2.1 拉絲機的機械結(jié)構(gòu)本論文拉絲機由幾個部分組成： A和B兩個機頭，自動換邊器，自動卷絲器，擋板。這四個部分，

26、有些需要控制，有些不需要控制。圖2.4拉絲機的機械結(jié)構(gòu)機頭是主要動力源，主要用于玻璃纖維的卷繞。兩個機頭是為了自動化，每當(dāng)一個機頭卷繞完成后，換邊器自動將兩個機頭交換位置，讓空的機頭繼續(xù)工作，實現(xiàn)玻璃纖維自動連續(xù)生產(chǎn)。自動卷絲機則是當(dāng)玻璃纖維不在生產(chǎn)時，給絲束一個向下的力，將不要卷繞的絲束從漏板拉到廢絲區(qū)，因為沒有拉絲器將絲束拉下，絲束自己下降的速度遠遠低于拉絲的速度，漏板的溫度由于沒有絲束的快速帶出，導(dǎo)致溫度超過安全范圍，所以自動卷絲機要將絲束拉出，以保持溫度穩(wěn)定。擋板是在換機頭時，利用A和B兩機頭的速度差而產(chǎn)生的力，將絲束切斷。絲束要保持一定的質(zhì)量就要保持恒定張力，只要保持恒定張力，玻璃纖

27、維的直徑和強度等物理性質(zhì)就能保證。絲束的速度會決定絲束受到的力，所以只要控制絲束的速度就能控制絲束的力。機頭卷繞的桶上的絲束會隨著絲餅的半徑增大而增大，只速度不會保持恒定，于是機頭的轉(zhuǎn)速要隨著半徑增大而減小。絲束的線速度由下面的公式?jīng)Q定：V=W*R。這種速度隨著時間變化而變化的要求，傳統(tǒng)的電機是無法滿足的，所以需要變頻電動機控制。2.2.2 拉絲機工作過程概述剛開始機頭還未對玻璃纖維絲束進行卷繞，所以先讓自動卷絲機低速運行，給絲束以向下的力，使絲束保持拉緊的狀態(tài)，使絲束不斷拉入廢絲區(qū)，保持漏板的溫度穩(wěn)定，換邊器有伺服電機驅(qū)動，將機頭旋轉(zhuǎn)至垂直位置，此時AB機頭軸心連線與地面垂直，機頭一到垂直位

28、置，伺服電機停止，使換邊器停止旋轉(zhuǎn)，這是機頭開始加速到3000rpm，自動卷絲機也開始加速到高速運行位，當(dāng)換邊器開始運行到垂直位置停止時，計時器開始計時，計時3秒后，換邊器開始運作旋轉(zhuǎn)，將機頭旋轉(zhuǎn)至水平位置，此時AB機頭軸心連線接近水平位置，機頭一到水平位置，換邊器停止旋轉(zhuǎn)，這是自動卷絲機和機頭的速度差使絲束受到一個向機頭的力，使絲束纏繞到機頭上，當(dāng)換邊器停止運行旋轉(zhuǎn)時，另一計時器開始計時，計時2秒后，自動卷絲機因上面已經(jīng)沒有絲束，所以停止旋轉(zhuǎn)，同時換邊器也開始運行旋轉(zhuǎn)，直到換邊器旋轉(zhuǎn)至A桶位，此時是伺服電機的初始位置，也就是伺服電機的零位，在這個位置上有限位開關(guān)給伺服控制器送出零位的信號，旋

29、轉(zhuǎn)至水平位置時，換邊器停止旋轉(zhuǎn)，A機頭開始加速到3845rpm，B機頭停止轉(zhuǎn)動，這是算正式開始絲餅的生產(chǎn)，由于要保持絲束受到恒定張力，變頻電動機開始遵循事先輸入到變頻器里的線性曲線進行降速，來滿足生產(chǎn)要求，當(dāng)測速設(shè)備檢測到機頭速度降到3200rpm時，機頭也卷繞完成了，AB兩機頭也開始同時向3000rpm速度調(diào)整，知道測速設(shè)備檢測到兩桶都變成3000rpm時，換邊器開始運行旋轉(zhuǎn)，將兩機頭交換位置，此時換邊器旋轉(zhuǎn)至B桶位，此時是伺服電機180度位，到達B桶位時，換邊器停止旋轉(zhuǎn)，B機頭開始減速至2800rpm，由于速度差產(chǎn)生了摩擦力，通過擋板將絲束割斷，絲束被卷繞到新的機頭上，完成一次自動換邊，連

30、續(xù)生產(chǎn)，當(dāng)測速設(shè)備檢測到速度達到2800rpm，A機頭停止轉(zhuǎn)動，B機頭開始加速到3845rpm這個工作速度，當(dāng)測速設(shè)備檢測到速度達到3845rpm時，又開始進行線性降速，直到測速設(shè)備檢測到速度降到3200rpm，機頭完成卷繞，接著繼續(xù)循環(huán)重復(fù)這種卷繞工作。2.2.3 捻線機機械結(jié)構(gòu)本論文捻線機由幾個部分組成：芯紗，飾紗，芯紗羅拉，前羅拉，中羅拉，后羅拉，導(dǎo)紗鉤A，導(dǎo)紗鉤B，里紗，空心錠子，紗管，鋼領(lǐng)板，環(huán)錠錠子。圖2.5捻線機機械結(jié)構(gòu)2.2.4 捻線機工作概述芯紗通過芯紗羅拉向生產(chǎn)地方輸送，然后通過導(dǎo)紗鉤A到達進入空心錠子；飾紗通過三個羅拉，前羅拉，中羅拉和后羅拉牽伸，然后向生產(chǎn)地方輸送，經(jīng)過

31、牽伸機構(gòu)牽伸的飾紗也通過導(dǎo)紗鉤A和芯紗一起到達進入空心錠子；固紗是從空心錠子上的筒管引出。這時三根紗線同時進入空心錠子，而它們是通過空心錠子的入口進入的，三根紗線在從空心錠子的入口出來，到下一個導(dǎo)紗鉤之前，芯紗和飾紗會因為空心錠子而得到假捻，因為空心錠子會一直在回轉(zhuǎn)，但是固紗是經(jīng)過空心錠子一起回轉(zhuǎn)而退繞下來，所以固紗不會和芯紗還有飾紗一起假捻，而是和它們平行。三根紗線經(jīng)過導(dǎo)紗鉤B，通過環(huán)錠錠子的加捻作用，飾紗和芯紗的假捻沒有了，由于環(huán)錠錠子的加捻作用，固紗纏繞到飾紗和芯紗上，這是它們形成了真捻，并且將空心錠子形成的花型定型下來。這就是空心錠環(huán)錠捻線機生產(chǎn)花式紗線的工作原理。2.2.5 捻線機捻

32、線工藝重要參數(shù)超喂比（K）: 超喂比=飾紗線速度/芯紗線速度=前羅拉線速度/ 芯紗羅拉線速度超喂比的數(shù)值是可以恒定的，生產(chǎn)出來的花式線叫超喂型花式線；這個數(shù)值也可以變化，這樣花式不斷變化，這叫作控制型花式線。不管是超喂型花式線還是控制型花式線，超喂比是一個很重要的參數(shù)，它直接影響捻線出來的花型。牽伸倍數(shù)（I）: 牽伸倍數(shù)=前羅拉線速度/后羅拉線速度=飾紗喂入單產(chǎn)*超喂比/輸出紗線中飾紗所占的重量牽伸倍數(shù)是可以恒定的，也可以使不斷變化的。牽伸倍數(shù)只會影響花式紗線的物理性能，對花式紗線的花型是沒有什么影響。某一紗線的牽伸倍數(shù)主要由紗線自身的性能和機器本身的機械性能來決定的。中空錠捻度（t）: 中空

33、錠捻度=空心錠子轉(zhuǎn)速/芯紗羅拉線速度退捻系數(shù)(f): 退捻系數(shù)=環(huán)錠轉(zhuǎn)速/空心錠轉(zhuǎn)速最終捻度（T）: 最終捻度=t（1-f）花式紗線的捻度，也是一個重要參數(shù)，對花型的效果有著直接的影響。芯紗張力系數(shù)（s）: 芯紗張力系數(shù)=芯紗羅拉線速度/卷繞線速度張力會影響紗線的質(zhì)量和花型的穩(wěn)定。2.3 玻璃纖維生產(chǎn)流水線主要控制要求2.3.1 拉絲機控制要求1按啟動按鈕SB1，自動卷絲機低速運行，這時換邊器把機頭旋轉(zhuǎn)至垂直位置。2換邊器停止，機頭加速到3000rpm，自動卷絲機加速到高速運行，3s后換邊器運行，直到換邊器將機頭旋轉(zhuǎn)至水平位置，這時換邊器停止，通過速度差將絲束纏繞到機頭上。3換邊器停止2s后，

34、自動卷絲機停止旋轉(zhuǎn)，這時換邊器運行，直到換邊器將機頭旋轉(zhuǎn)至正常生產(chǎn)位，換邊器停止，機頭加速至3845rpm，另一機頭停止轉(zhuǎn)動，開始生產(chǎn)。4通過測速感應(yīng)設(shè)備，測速達到3845rpm時開始線性減速。5當(dāng)測速感應(yīng)設(shè)備感應(yīng)到速度為3200rpm時，則機頭卷繞完成，AB兩桶同時向3000rpm速度進行調(diào)整，當(dāng)兩者速度達到一致時，兩者開始交換位置。6交換完畢后，新的生產(chǎn)桶將減速至2800rpm，通過速度差，產(chǎn)生摩擦力，使絲束切斷，同時自動卷繞到新的生產(chǎn)桶。7舊的生產(chǎn)桶停止，工人拿出絲餅，開始從第3個步驟再次循環(huán)。2.3.2 捻線機控制要求按下啟動按鈕I0.5，設(shè)備處于隨時準(zhǔn)備工作的狀態(tài)，而按下停止按鈕I0

35、.6，設(shè)備隨時可以停止工作。本論文總有5種花式花型可以供工廠工人選擇，按下I0.0就是花型A啟動開關(guān)，芯紗羅拉，中后羅拉，前羅拉，空心錠子，環(huán)錠錠子這五個零件以花型A的四個參數(shù)的速度進行工作，這四個參數(shù)是超喂比，牽伸倍數(shù)，捻度，芯紗張力，五個零件的速度要滿足這花型A的四個參數(shù)速度比，這樣捻線捻出的線位花式A的紗線。當(dāng)線桶滿了以后，工人按停止按鈕，工人將線桶換成空桶，然后按下啟動按鈕，如果繼續(xù)生產(chǎn)花式A的紗線，則繼續(xù)按下I0.0,如果要生產(chǎn)別的花式的紗線，則按I0.1,I0.2,I0.3,I0.4,這樣捻線機的五個零件會自動切換成其他花型的速度，來實現(xiàn)捻線機自動控制的要求3 玻璃纖維生產(chǎn)線自動控

36、制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及硬件回路的設(shè)計3.1 玻璃纖維生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成3.1.1 拉絲機控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成拉絲機控制系統(tǒng)的硬件由PLC（可編程控制器），伺服電機，伺服驅(qū)動器，變頻電動機，速度傳感器，限位開關(guān)及各種控制按鈕等一些元件構(gòu)成。PLC是整個自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵硬件，它將外部輸入的信號和采集的相關(guān)信號，如速度反饋信號，然后按照事先存放的控制程序，最終按步驟輸出相應(yīng)的信號來完成對生產(chǎn)線的動作進行控制。3.1.2 捻線機控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成捻線機控制系統(tǒng)的硬件由PLC（可編程控制器），變頻電動機及各種控制按鈕等一些元件構(gòu)成。PLC是整個自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵硬件，它將外部輸入的信號和采集的相關(guān)

37、信號，如速度反饋信號，然后按照事先存放的控制程序，最終按步驟輸出相應(yīng)的信號來完成對生產(chǎn)線的動作進行控制。3.1.2 玻璃生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)總體框圖PLC為核心的控制器，通過各種控制開關(guān)的輸入，傳感器的輸入，還有一些模擬量的輸入以及伺服驅(qū)動的反饋輸入，完成設(shè)備運行，停止以及各種速度變化。圖3.1玻璃生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)總體框圖3.2玻璃纖維生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)主要器件的選型1. PLC選型選擇PLC機型應(yīng)該要考慮以下幾個方面：1) 輸入和輸出的點數(shù)：根據(jù)控制對象所需要的數(shù)字量I/O設(shè)備來確定，一般應(yīng)該在所有輸入輸出的總點數(shù)上保留一定的備用量，以滿足未來可能的意外所需。2) 用戶程序所需容量：用戶程序

38、是要輸進PLC存儲單元進行保存，所以要考慮用戶程序是否在硬件的存儲范圍之內(nèi)，并且要考慮25%的余量。3) 輸入輸出功能：I/O設(shè)備有數(shù)字量和模擬量，根據(jù)控制對象所需要的要求，選擇相應(yīng)的功能模塊。在玻璃纖維生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)中，因為邏輯控制占所有控制的大部分，而中小型PLC也具有對模擬量和速度方面的控制?？紤]價格方面的因素，本論文的硬件組成中，拉絲機部分的PLC選用S7-200的CPU 224系列，內(nèi)置14點數(shù)字量輸入和10點數(shù)字量輸出，另外配置了EM222和EM231，EM222有8點數(shù)字量輸出，EM231有4路模擬量輸入，滿足了硬件的要求。捻線機部分的PLC選用S7-200的CPU 224系

39、列，內(nèi)置14點數(shù)字量輸入和10點數(shù)字量輸出，另外配置了兩個EM222，EM222有8點數(shù)字量輸出，滿足了硬件的要求。2. 伺服電機和伺服驅(qū)動器伺服系統(tǒng)的選擇主要考慮兩反面的因素，一個是考慮扭矩，一個是考慮轉(zhuǎn)動慣量，在計算得出電機的扭矩和轉(zhuǎn)動慣量后，再計算得出電機所需的功率要求。依據(jù)機械設(shè)計的要求，對于換邊器的伺服電機采用歐姆龍公司生產(chǎn)的伺服電機R88M-G7K515T型，伺服驅(qū)動器采用歐姆龍公司生產(chǎn)的伺服驅(qū)動器R88D-GT75H型。3. 變頻器變頻器隨著多年的發(fā)展創(chuàng)新，不斷更新?lián)Q代，不斷完善的變頻器技術(shù)主要在這幾方面體現(xiàn)：1實現(xiàn)對單元參數(shù)的設(shè)置，電機可以實現(xiàn)被多功能的控制，比如正，反轉(zhuǎn)控制，

40、多段速度控制，點動控制等；2利用矢量控制技術(shù)，在低頻的情況下，大起動轉(zhuǎn)矩可以實現(xiàn)平穩(wěn)運行；3鏈接不同的控制功能端子板，就可以既靈活又準(zhǔn)確的控制；4輸入4-20ma信號，實現(xiàn)了在遠處遙控的情況等等方面。本論文中拉絲機部分和捻線機部分的變頻器都采用的是西門子MM440變頻器，具有3個繼電器輸出，具有2個模擬量輸出，6個數(shù)字量輸入，2個模擬輸入：AIN1：010V,020mA和-10+10V。這個變頻器廣泛應(yīng)用于物流系統(tǒng)、紡織工業(yè)、升降機、舉升設(shè)備、機械工程以及食品飲料和煙草等領(lǐng)域。它具有很高的運行可靠性和功能的多樣性并且采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動態(tài)特性，同時具備超強的過

41、載能力，以滿足廣泛的應(yīng)用場合。創(chuàng)新的BiCo（內(nèi)部功能互聯(lián)）功能有無可比擬的靈活性。全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護。4. 速度傳感器在自動化技術(shù)中，旋轉(zhuǎn)運動速度測量較多，而且直線運動速度也經(jīng)常通過旋轉(zhuǎn)速度間接測量。目前廣泛使用的速度傳感器是直流測速發(fā)電機，可以將旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)變成電信號。測速機要求輸出電壓與轉(zhuǎn)速間保持線性關(guān)系，并要求輸出電壓陡度大，時間及溫度穩(wěn)定性好。測速機一般可分為直流式和交流式兩種。旋轉(zhuǎn)式速度傳感器與運動物體直接接觸。當(dāng)運動物體與旋轉(zhuǎn)式速度傳感器接觸時，摩擦力帶動傳感器的滾輪轉(zhuǎn)動。裝在滾輪上的轉(zhuǎn)動脈沖傳感器，發(fā)送出一連串的脈沖。每個脈沖代表著一定的距離值，

42、從而就能測出線速度。電磁感應(yīng)式，在轉(zhuǎn)動的軸上安裝齒輪，外側(cè)是電磁線圈，轉(zhuǎn)動是由于輪齒間隙通過，得到方波變化的電壓，再推算出轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)式速度傳感器與運動物體無直接接觸，葉輪的葉片邊緣貼有反射膜，流體流動時帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪每轉(zhuǎn)動一周光纖傳輸反光一次，產(chǎn)生一個電脈沖信號?？捎蓹z測到的脈沖數(shù)，計算出速度。本論文采用的是激光測速中最常用的非接觸式激光測速傳感器ZLS-PX像差測速傳感器。像差測速傳感器有兩個端口：一個發(fā)射端口，發(fā)出LED光源；一個是高速拍照端口，實現(xiàn)CCD面積高速成像對比，通過在極短時間內(nèi)的兩個時間的圖像對比，分辨被測物體移動的距離，結(jié)合傳感器內(nèi)部的算法，實時輸出被測物體的速度。如圖所

43、示，LED光發(fā)射口，攝像接收口，、接線端，固定螺孔 。LED光發(fā)射口對著被測物發(fā)射出激光，經(jīng)反射到攝像接收口，接收到信號后傳給信號處理器，通過算法計算出它的速度。圖3.2速度傳感器結(jié)構(gòu)簡圖3.3玻璃纖維生產(chǎn)線自動控制主要電氣原理3.3.1 拉絲機控制系統(tǒng)主要電氣原理圖下圖是拉絲機自動控制系統(tǒng)的部分主電氣電路圖。三臺電機分別是自動卷絲機的變頻電機（M1），拉絲機機頭A的變頻電機（M2），拉絲機機頭B的變頻電機（M3）。接觸器KM1，KM2，KM3，分別控制M1，M2，M3的工頻運行；接觸器KM4，KM5，KM6分別控制M1，M2，M3的變頻運行；FR1，F(xiàn)R2，F(xiàn)R3分別是三臺電機過載保護用的熱

44、繼電器；QF1是主電路的空氣開關(guān)；FU1位主電路的熔斷器。本論文變頻器選用的是MM440來控制各個電機M1，M2，M3變頻運行。圖3.3拉絲機自動控制變頻電動機電氣原理圖3.3.2 捻線機控制系統(tǒng)主要電氣原理圖下圖是捻線機自動控制系統(tǒng)的部分主電氣電路圖。五臺電機分別是控制芯紗羅拉的變頻電機（M1），控制中后羅拉的變頻電機（M2），控制前羅拉的變頻電機（M3），控制空心錠子的變頻電機（M4），控制環(huán)錠錠子的變頻電機（M5）。接觸器KM1，KM2，KM3，KM4，KM5，分別控制M1，M2，M3，M4，M5的工頻運行；接觸器KM6，KM7，KM8，KM9，KM10分別控制M1，M2，M3，M4，M

45、5的變頻運行；FR1，F(xiàn)R2，F(xiàn)R3，F(xiàn)R4，F(xiàn)R5分別是五臺電機過載保護用的熱繼電器；QF1是主電路的空氣開關(guān)；FU1位主電路的熔斷器。本論文變頻器選用的是MM440來控制各個電機M1，M2，M3，M4，M5變頻運行。 圖3.4捻線機自動控制變頻電動機電氣原理圖3.4玻璃纖維生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)PLC模塊的配置及I/O地址分配3.4.1 拉絲機自動控制系統(tǒng)PLC模塊的配置及I/O地址分配拉絲機plc選擇最基本的情況是要滿足生產(chǎn)工藝，然后考慮運行的可靠性，接著就是成本問題，比如維修費用低，性價比高等等。本論文拉絲機有數(shù)字量5個輸入點和14個輸出點，模擬量4個輸入點，我們選用S7-200的CPU

46、224系列，但是CPU 224系列只有14個輸入點和10個輸出點，這時我們需要擴展模塊進行擴展，CPU 224系列可以有7個擴展模塊，所以我們選用數(shù)字量輸出擴展模塊EM222，EM222有8點數(shù)字量輸出，還有模擬量輸入擴展模塊EM231，EM231有4路模擬量輸入，滿足了硬件的要求。西門子的S7-200系列CPU 224型有以下特點：1. CPU單元本體，內(nèi)置輸入14點和輸出10點。2. CPU單元本體，可實現(xiàn)高速計數(shù)器6H/W(20KHZ),脈沖輸出2(20KHZ,DC)。3. 內(nèi)置模擬電壓/電流輸入2點，模擬電壓/電流輸出1點。4. 通過擴展，整體最大能達到168點數(shù)字量或者35路模擬量的

47、輸入輸出。5. 可進行RS-4852通信。對PLC進行I/O資源配置，見表3-1：表3-1拉絲機I/O資源配置輸入輸出I0.0啟動SB1Q0.0自動卷絲機低速I0.1SQ1垂直位，角度-45此位置AB桶的軸心連線時與地面垂直。用于自動卷絲機運行Q0.1自動卷絲機高速I0.2SQ2水平位，角度30此位置AB桶的軸心連線接近水平方向。用于自動卷絲機運行Q0.2A機頭2800rpmI0.3SQ3A桶位，角度0此處A桶處于生產(chǎn)位，B桶處于備用位Q0.3A機頭3845rpmI0.4SQ4B桶位，角度180此處B桶處于生產(chǎn)位，A桶處于備用位Q0.4A機頭3000rpmI0.5測速感應(yīng)3845rpmQ0.5

48、A機頭停止I0.6測速感應(yīng)3200rpmQ0.6B機頭2800rpmI0.7測速感應(yīng)3000rpmQ0.7B機頭3845rpmI1.0測速感應(yīng)2800rpmQ1.0B機頭3000rpmQ1.1B機頭停止Q1.2換邊器運行Q1.3換邊器停止Q1.4自動卷絲機停止Q1.5A變頻電動機線性減速Q(mào)1.6B變頻電動機線性減速根據(jù)拉絲機自動控制系統(tǒng)的控制要求，拉絲機的自動控制系統(tǒng)的PLC硬件連線圖如下圖3.5拉絲機的自動控制系統(tǒng)的PLC硬件連線圖3.4.2 捻線機自動控制系統(tǒng)PLC模塊的配置及I/O地址分配捻線機plc選擇最基本的情況是要滿足生產(chǎn)工藝，然后考慮運行的可靠性，接著就是成本問題，比如維修費用低

49、，性價比高等等。本論文捻線機有數(shù)字量7個輸入點和25個輸出點，我們選用S7-200的CPU 224系列，但是CPU 224系列只有14個輸入點和10個輸出點，這時我們需要擴展模塊進行擴展，CPU 224系列可以有7個擴展模塊，所以我們選用數(shù)字量輸出擴展模塊EM222兩個，EM222有8點數(shù)字量輸出，滿足了硬件的要求。西門子的S7-200系列CPU 224型有以下特點：1. CPU單元本體，內(nèi)置輸入14點和輸出10點。2. CPU單元本體，可實現(xiàn)高速計數(shù)器6H/W(20KHZ),脈沖輸出2(20KHZ,DC)。3. 內(nèi)置模擬電壓/電流輸入2點，模擬電壓/電流輸出1點。通過擴展，整體最大能達到16

50、8點數(shù)字量或者35路模擬量的輸入輸出。4. 可進行RS-4852通信。對PLC進行I/O資源配置，見表3-2：表3-2捻線機I/O資源配置輸入輸出I0.0花型A開關(guān)Q0.0花型A芯紗羅拉速度I0.1花型B開關(guān)Q0.1花型A中后羅拉速度I0.2花型C開關(guān)Q0.2花型A前羅拉速度I0.3花型D開關(guān)Q0.3花型A空心錠子速度I0.4花型E開關(guān)Q0.4花型A環(huán)錠錠子速度I0.5啟動Q0.5花型B芯紗羅拉速度I0.6停止Q0.6花型B中后羅拉速度Q0.7花型B前羅拉速度Q1.0花型B空心錠子速度Q1.1花型B環(huán)錠錠子速度Q1.2花型C芯紗羅拉速度Q1.3花型C中后羅拉速度Q1.4花型C前羅拉速度Q1.5

51、花型C空心錠子速度Q1.6花型C環(huán)錠錠子速度Q1.7花型D芯紗羅拉速度Q2.0花型D中后羅拉速度Q2.1花型D前羅拉速度Q2.2花型D空心錠子速度Q2.3花型D環(huán)錠錠子速度Q2.4花型E芯紗羅拉速度Q2.5花型E中后羅拉速度Q2.6花型E前羅拉速度Q2.7花型E空心錠子速度Q3.0花型E環(huán)錠錠子速度根據(jù)自動控制系統(tǒng)的控制要求，捻線機的自動控制系統(tǒng)的PLC硬件連線圖如下圖3.6捻線機的自動控制系統(tǒng)的PLC硬件連線圖3.5 拉絲機部分控制系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的設(shè)計3.5.1 伺服驅(qū)動系統(tǒng)概述1. 伺服系統(tǒng)及伺服電機伺服系統(tǒng)是通過伺服驅(qū)動和伺服電機，將物體方位，位置，角度，狀態(tài)等各種輸出被控制的數(shù)據(jù)量能夠根

52、據(jù)輸入的數(shù)據(jù)量的各種變化而隨時變化的自動控制系統(tǒng)，主要的作用伺服電機接受上位機和驅(qū)動器傳送過來的脈沖指令信號，被控的對象隨著伺服電機的驅(qū)動根據(jù)脈沖信號的變化而不斷地變化。伺服電機指的是在伺服控制系統(tǒng)中實現(xiàn)機械運動運轉(zhuǎn)跟隨信號被控制的電動機，執(zhí)行控制信號的電動機。伺服電機主要分為直流和交流伺服電機兩大類，它們都能將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速信號，實現(xiàn)對控制對象進行驅(qū)動，達到精度控制速度，角度，位置。2. 交/直流伺服電動機的性能比較機械特性和調(diào)節(jié)特性：直流伺服電動機的機械特性和調(diào)節(jié)特性都是線性的，且在不同控制電壓下機械特性是平行的，斜率不變。而兩相感應(yīng)伺服電動機的機械特性和調(diào)節(jié)特性都是非線性的，且

53、其線性化機械特性的斜率隨控制電壓的變化而變化，這會在一定程度上影響系統(tǒng)的動態(tài)精度。直流伺服電動機的特性與交流伺服電動機相比較硬，通常應(yīng)用于功率比較大的系統(tǒng)控制中。 動態(tài)響應(yīng)：它們兩個的動態(tài)響應(yīng)時間相差不大，因為直流伺服電動機的轉(zhuǎn)子上有其他的零件，如電樞繞組和換向器等等，是其的轉(zhuǎn)動慣量相比于兩相感應(yīng)伺服電動機大的多。但是因為直流伺服電動機的機械特性比兩相感應(yīng)伺服電動機硬的多，若空載轉(zhuǎn)速相同，直流伺服電動機的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩要打很多。自轉(zhuǎn)現(xiàn)象：由于兩相感應(yīng)伺服電動機會存在制造工藝不好和參數(shù)選擇不適合，這樣就會使電動機產(chǎn)生自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，但是直流伺服電動機沒有這些問題，也就不會有自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。體積，重量和效率：兩相感

54、應(yīng)伺服電動機的轉(zhuǎn)子電阻很大，所以交流伺服電動機的損耗大，效率低，而且相比于直流伺服電動機，交流伺服電動機的體積大，重量重，所以交流伺服電動機一般用于功率較小的設(shè)備，而直流伺服電動機用于功率較大的控制系統(tǒng)中。結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，運行可靠性以及對系統(tǒng)的干擾等：直流伺服電動機擁有電刷和換向器等零件，使它的結(jié)構(gòu)相比于交流電動機來說復(fù)雜，這樣一旦損壞，維修起來也比較麻煩；因為存在換向器和電刷，它們總是要滑動接觸，阻轉(zhuǎn)矩會因此增加，這樣也就會影響了電動機運行的可靠性和穩(wěn)定性；擁有的換向器零件存在換向時產(chǎn)生火花的問題，這樣的話電火花會產(chǎn)生電磁輻射，對其他儀器和無線通訊等產(chǎn)生干擾。相比較兩相感應(yīng)伺服電動機就沒有這些問題，所以它結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，干擾性小。3. 伺服電機控制方式一般伺服電機都有三種控制方式：一轉(zhuǎn)矩的控制方式，二速度的控制方式，三位置的控制方式。本論文綜合考慮伺服電機的扭矩和慣量，功率和轉(zhuǎn)速等方面的因素，我使用的事歐姆龍公司生產(chǎn)的R88M-G7K515T型伺服電機（三相AC200V/7.5KW），伺服驅(qū)動器也使用歐姆龍公司生產(chǎn)的R88D-GT75H型產(chǎn)品。歐姆龍 G系列的特點有一下幾點：1) 可實現(xiàn)速度響應(yīng)頻率1KHZ，高速高響應(yīng)。2) 通過共振抑制實現(xiàn)高速定位。3) 通過安裝振動控制功能，在使用因剛度較低而在頂端發(fā)生振動的機械裝置時，可有效的的降低振動。4)