基于PLC的高弹聚酯纺丝设备的控制系统设计

基于PLC的高弹聚酯纺丝设备的控制系统设计

摘要：随着自动化行业近些年的突飞猛进，加上“国家工业自动化2025”项目战略的实施，自动化行业在纺织企业中的位置越来越重要。其中纺织行业的PLC与变频器的完美结合在纺织行业的应用也日益成熟。本课题以施耐德M218 PLC为核心，结合久菱变频器.研发高弹聚酯设备的控制系统设计。首先，通过阐述本课题基本需求与总体方案，从而引出生产高弹纺丝设备总体结构的介绍及纺丝流程介绍，并对各个元器件进行系统的功能介绍.其次，对这个电路的控制电路及主电路做系统的分析介绍。然后介绍主流编程语言并且重点介绍本次系统设计所用的连续功能图。然后重点介绍高弹聚酯纺丝设备程序并对其不断优化。最终记录调试高弹聚酯设备过程中所到的问题及克服方法，最终，完美的完成本次基于PLC的高弹聚酯纺丝设备的控制系统设计

关键词：高弹聚酯纺丝设备；施耐德PLC M218 ；变频器；

第1章引言 2

1.1课题来源及研究意义 2

1.2国内外近些年来纺丝控制系统的研究与应用概况 2

1.2.1国外纺丝控制系统的研究与应用概况 2

1.2.2国内纺丝控制系统的研究与应用概况 2

1.3本课题的主要研究内容 2

1.3.1怎样利用PLC编程等生产出高弹的丝织品 3

第2章基于PLC的高弹聚酯纺丝设备总体结构 3

2.1高弹聚酯纺丝设备概述 3

2.2高弹聚酯纺丝设备所需外部电气元器件的介绍 6

2.2.1主电路元件简介 6

2.2.2控制电路元器件简介 8

2.2.3辅助元器件介绍 12

2.3基于PLC的高弹聚酯纺丝设备控制电路及主电路 14

第3章基于PLC的高弹聚酯纺丝设备控制系统软件设计 23

3.1编程语言及连续功能图编程语言的简介 23

3.1.1数据检查及启动停止程序 23

3.1.2松筒程序 24

3.1.3停机转盘 25

3.1.4夹头速度分解以及实际速度检测 26

3.1.5夹头速度控制 27

3.1.6计时以及二夹头预加速 28

3.1.7生头转盘 29

3.1.8换头 30

3.2 PID模块简介 33

3.2.1比例（P）控制 34

3.2.2积分（I）控制 34

3.2.3 微分（D）控制 36

3.3 PLC程序基于硬件调试与PLC通信所需注意点 40

第4章结论 41

参考文献 42

致谢 42

一、引言

1.1课题来源及研究意义

本课题来源于无锡兰华纺织机械有限公司的基于PLC的高弹聚酯纺丝设备的控制系统设计。本着生产出高弹丝织品为设计目标。主要利用PLC与变频器的完美结合，实现PID控制，PLC作为当今自动化行业的重中之重，日益得到广泛的应用。在纺织行业的的应用也日益广泛，本课题的研究成功将大大促进高弹丝织品的产量，促进高质量的丝织品在社会上的流通，同时也将会为企业生产注入新的活力。

1.2国内外近些年来纺丝控制系统的研究与应用概况

随着自动化行业的就快速发展，纺丝控制系统也迎来了快速发展。各种丝织品的控制系统迎来了井喷式的发展。例如：“炭纤维纺丝过程的协同智能控制系统、腈纶纺丝生产线控制系统、静电纺丝控制系统、腈纶纺丝定型入口垂环位置控制系统”等研究成功，并且这些控制系统都得以应用到实际生产生活中得到了检验。

1.2.1国外纺丝控制系统的研究与应用概况

西方发达国家在纺丝设备控制系统控制及研发方面一直走在世界前列，“ 电气传动已由直流调速系统发展到全交流、全变频的调速系统，过程仪表及集散控制系统也由机械式、传统的模拟量仪表等，向高度数字化、智能化发展，形成了以高性能计算机网络作为核心，电气传动、过程仪表及计算机网络控制系统的三位一体化，工艺控制及生产决策达到智能化”。

1.2.2国内纺丝控制系统的研究与应用概况

近代以来，中国的纺丝产业的控制系统取得了巨大的进步，从过去的继电器—接触器的控制模式来结合变频器的控制模式，因为存在着较大的误差及控制难度，但随着时代的进步，基于PLC控制系统模式的控制准确性及方便性，使基于PLC的控制系统模式在中国慢慢普及，使中国的纺丝行业取得了重大进展。

1.3本课题的主要研究内容

1.3.1怎样利用PLC编程等生产出高弹的丝织品

本课题以无锡兰华纺织机械有限公司设计生产出高弹聚酯设备作为毕业设计的取材资源，正如上述生产高弹聚酯纺丝设备的控制系统设计。它是以施耐德M218 PLC为核心, 温度模块、压力模块，采用连续功能图的编程方法、常用电路元器件为基础、温度传感器、压力传感器的应用以及PID控制技术的应用等来实现高度自动化生产高弹丝织品。因此，本课题的设计内容主要涵盖了以下几个方面：

1.根据要求正确设计电路图并在电气柜内进行正确的布线连接

2.正确的编写PLC程序

3.触摸屏与PLC，PLC与变频器的通信

4.完成设计指标，完成本次基于PLC的高弹聚酯纺丝设备的控制系统设计

参考文献

1.图解电工快速入门与提高 / 蔡杏山主编—北京：化学工业出版社， 2012,11.

2.PLC应用技术与实践 /向晓汉主编—北京：电子工业出版社，2014,12.

3.交流调速系统及应用 / 黄鳞，许春香主编—大连：大连理工大学出版社，2009,8.

4.电路基础（第三版）/ 王慧玲主编—北京：高等教育出版社，2013,7.

5.施耐德M218、M238、M258_SoMachine指令手册，2012，3.

6.全国电气自动化电控系统学术年会, 1996

7.哈尔滨工业大学, 2001