定型机全电脑电气控制系统

定型机全电脑电气控制系统

使用说明书

目录

1 定型机全电脑电气控制系统需求分析 (1)

1.1 背景 (1)

1.2 系统功能需求 (1)

1.2.1 功能划分 (2)

1.2.2 功能描述 (2)

2 系统后台概念设计 (3)

2.1 系统概念模型 (2)

3 控制系统的逻辑设计 (3)

4 控制系统的物理设计 (3)

4.1 对定型机物理设施的概述 (3)

4.2 具体的物理设施 (5)

5 定型机全电脑电气控制系统设计 (6)

5.1 功能结构图 (6)

5.2 处理流程图 (7)

6 定型机全电脑电气控制系统编程实现 (7)

6.1 基本控制页面 (7)

6.2 设置页面 (8)

6.3 运行方案控制页面 (9)

1定型机全电脑电气控制系统需求分析

1.1 背景

定型机是用于对宽幅产业用布和产业用网(以下简称织物)进行定型加工,在适宜的温度、张力下对织物进行定型工艺处理,从而提高织物面的平整度,使之达到成品要求的设备。根据工艺要求,我们将整个定型过程分为四个部分进行控制。分别是主动辊控制,主要控制主动辊的转速,从而来控制织物的传动速度；拉伸控制,主要控制拉伸辊和拉伸架的前后移动,从而对织物进行纵向的拉伸定型；拉幅控制,主要控制拉幅电机的前后移动,从而对织物进行横行的拉伸；温度控制,主要控制热风箱的温度,使织物在设定的温度下进行收缩,从而达到要求的宽度。该定型机以传统的定型机为基础,对拉幅装置做以改进,设计出了独具一格的针板拉幅装置。

1.2 系统功能需求

定型机全电脑电气控制系统。系统平台微软Windows 2000版本及以上可通用。

1.2.1 功能划分

整套控制系统包括同步传动控制系统、速度控制系统、超喂控制系统、轧车张力控制系统、幅宽控制系统、温度控制系统、风机控制系统等几个功能模块组成

1.2.2 功能描述

1. 同步传动单元包括进布、轧车、超喂下、超喂上、毛刷、链条、出布下、出布上、摆落布，每个单元可以通过显示屏选择投入或断开，投入的单元起动时运行，所有投入运行单元的同步运行通过PLC模拟量控制，运行速度通过机头操作台或机尾操作台加减速按钮手动加减速调节或者按照工艺设定速度，实际运行速度在前后显示屏上显示。

2. 超喂控制部分包括超喂下、超喂上、毛刷的速度控制，超喂下、超喂上、毛刷的速度在运行时均可以加减控制，可以通过显示屏上的数字直接输入或者通过显示屏上的加减按钮调节或者按照工艺设定数据运行，通过工控机和PLC同时控制。

3. 轧车张力控制主要保持轧车输出到超喂下之间的布面实际张力稳定在设定值，其设定在显示屏上直接数字输入，实际值在显示屏上显示，张力控制通过

PLC采用PID调节方式控制。

4. 幅宽控制部分，幅宽数据通过绝对值编码器检测，PLC采集计算，显示屏显示实际值，幅宽调节可以在显示屏上每个单元独立手动调节或者全机手动调节，也可以在显示屏上数字设定各单元幅宽值自动调节，或者按照工艺数据自动调节，幅宽控制通过PLC和工控机共同完成。

5. 温度控制部分，每个烘房工艺温度的设定值在显示屏上通过数字输入直接设定，或者按照工艺数据设定，每个烘房的实际温度值在显示屏上显示，每一节烘房的温度通过各自单元的温控表来控制，工控机其中一个串口与每一节烘房的温控表组成一个MODBUS 485通信系统，工控机通过MODBUS 485通信系统设定每一个温控表的设定值及采集每一个单元温度的实际值，温度控制通过工控机和温控表共同完成。

6. 风机速度控制部分，每个烘房风机速度的设定值在显示屏上通过数字输入直接设定，或者按照工艺数据设定，每个烘房的实际风机速度在显示屏上显示，每一节烘房的风机速度通过各自单元的变频器来控制，工控机其中一个串口与每一节烘房的变频器组成一个MODBUS 485通信系统，工控机通过MODBUS 485通信系统设定每一个变频器的设定值及采集每一个单元风机速度的实际值，风机速度控制通过工控机和变频器共同完成。

7. 机尾操作台工控机主要控制机尾出布下、出布上、摆落布的速度及显示机台运行速度、机尾幅宽等，它不参与系统其它控制，机尾操作台工控机与机头主工控机之间通过以太网接口通信。

8. 系统所有实时实际工艺运行数据通过主控工控机从每一个通信单元采集，工控机通过实时数据显示控件以图表的形式在工控机是显示。

9. 系统所有实时实际工艺运行数据通过主控工控机从每一个通信单元采集，工控机通过历史数据显示控件以图表的形式在工控机是显示并且保存，以供后期查询。

10. 系统所有工艺参数，以数组的方式按照不同的产品品种通过数据保存控件保存在工控机系统中，同时随时通过数据提取控件从系统提取需要的工艺参数并且传送到运行系统中。

11. 系统预留一个485通信口，供外部集中控制系统或者其它控制系统读取系统的所有实时运行数据和历史记录数据，同时也可以传送产品品种排产单到系统，供操作人员生产安排。

2系统后台概念设计

2.1系统概念设计

整套控制系统包括同步传动控制系统、速度控制系统、超喂控制系统、轧车张力控制系统、幅宽控制系统、温度控制系统、风机控制系统全部集成在1套嵌入式工控机+PLC系统中，系统包括机头1台主控工控机、1套PLC系统和机尾1套辅助工控机，机头主控工控机和PLC系统采用485PLC专用协议通信，机头主控工控机和机尾辅助工控机通过以太网通信，系统控制图如下：

3控制系统的逻辑设计

在电脑客户端创建数据库，输入并保存定型机的设备信息，然后连接至控制系统，并由控制系统对定型机进行控制。

4控制系统的物理设计

4.1对定型机物理设施的概述

定型机机调试过程进行一个综述，并就调试过程出现的一些问题进行总结，并结合定型机机的电气原理图对预缩机一些电气原理进行简单的分析，并就机器的一些原理及器件出现的故障进行分析。其中，本文对机器具体控制线路并没有具体给出，此方面可具体参考定型机电气图纸，在此不再累赘。其中涉及到的一些开关、继电器、操作面板上的元件与仪器等，由于这些元件可以在原理图上轻易找到，并可以和电柜与操作面板上的图示一一对应，故本文对这部分并不做详细介绍。

一、定型机简单处理织物原理

定型是指纤织物在一定张力下指通过某种物理或者化学的处理消除纺织品中积存的应力、应变，使其在状态、尺寸或者结构上获得某种需要的形式，并达到一定的稳定性。其意义是①尺寸定形：尺寸热稳定性提高，缩水率下降②平整定形：消除皱痕，提高抗皱性③改善服用性能：弹性、起毛球现象得到改善④染色性能改变。

故定型机主要是根据工艺要求，把稀硝酸和渗透剂按照一定的比例进行混合，通过对织物进行药液的浸泡，然后对织物进行高温处理，使织物发生物理、化学应从而使织物定型。织物定型工艺大略如下：进布（超喂2~4%）→针铗拉幅→进加热区（130~150℃）→冷却→落布（T<50℃）

二、定型机核心控制系统

定型机的核心控制系统为由PC＋PLC＋PROFIBUS组成的总线控制系统。系统采用PC机作为上位机，PLC作为中心控制器，其主要功能为发送控制信息、设定运行参数以及读取运行状态。其中系统的传动部分根据各传送到处理器的反馈信号，按照设定的控制策略进行运算后，由总线通过LENZE变频器控制各电机转速（由于LENZE变频器内部内置CAN总线接口，故LENZE变频器之间通过CANBUS 连接，硬件由PRIFIBUS与CANBUS信号转换器、CAN card实现）；

4.2具体的物理设施

其中在织物处理过程中，其热风定型设备和工艺，烘箱定型部分要求进行门幅调节，其设备为链条针板，既可定形，也可拉幅，本部分的控制也是通过PROFIBUS实现，同时，根据热定形工艺条件，温度是最主要的因素，通过CANBUS 和温度控制器实现烘箱的温度自动调节。

现场模拟量、数字量的采集、传送通过PLC输入输出控制模块传送到PLC，按照设定的控制策略进行运算后，通过总线写入各PLC输入输出控制模块，再分别实现各现场的模拟量、数字量的控制、检测、监控及远程参数化等。

系统简单控制结构如图：

为实现运行速度的同步控制，为保证传动部分与链条马达速度一致，控制通过master frequency（由121G01发出）实现各传动部分的同步控制，总线对电机的同步控制如下图：

由CANBUS和温度控制器实现的烘箱的温度自动调节如下图。

下面就各器件及其作用以及一些应该注意的问题进行论述。

电脑（PC）：

由220VAC供电给电脑主机和modem，并通过黄色通讯线与P1主控台连接，电脑主要由主板，电源，UBS，两个硬盘（一个为主硬盘，用作存放程序和数据，一

个副硬盘，作备份用），一条显卡，两条CAN CARD，一条内存条，一个PLC CPU ，一个扩展卡，一个CDROM和一个网卡等组成。

5定型机全电脑电气控制系统设计

5.1功能结构图

5.2处理流程图

6定型机全电脑电气控制系统编程实现

6.1基本控制界面

用户可以选择所要控制的运动控制卡，也可以选择所要控制的电机轴，支持

同时选择多个电机轴，同时对多个电机轴进行控制。基本运动包括定长运动、连续运动、绝对位置运动。插补运动包括两轴直线插补、三轴直线插补、圆弧插补。

基本控制页面

6.2设置界面

设置界面方便直观。用户直接选择定型机的型号，就可以导入该款定型机的基本参数。除速度可能需要用户根据实际需要设置以外，其它参数基本不需要设置。

设置页面

6.3运行方案控制界面

运行方案控制用于需要进行复杂的组合指令流程控制。用户无需记住相关的控制指令，可以直接从菜单中选择所需要的指令，插入方案即可。支持条件、循环、等待、延时等流程控制指令，C 语言控制风格，支持流程指令的嵌套。最多支持同时运行四个方案，并行处理，互不干涉。可以满足各种复杂的控制需要。

运行方案控制页面