馬 興，李捍東

(貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025)

0 引言

蒸紗鍋電氣控制系統(tǒng)是紡織行業(yè)加工紗線的關(guān)鍵設(shè)備，是毛紡織廠精毛紡工藝中重要的環(huán)節(jié)之一，能對(duì)紗線進(jìn)行加濕處理和熱定型，對(duì)改善織造、染整的質(zhì)量有著很大的作用，不僅減少織物疵點(diǎn)提高織物的光澤和手感，而且能顯著提高紗線的質(zhì)量。經(jīng)過(guò)處理的紗線不僅增加了強(qiáng)度，減少斷裂，還能消除靜電與內(nèi)應(yīng)力，改善紗線退繞效果。利用先進(jìn)的蒸紗技術(shù)加工出質(zhì)地精良的紗線，從而使紡織行業(yè)得到發(fā)展以及使人們物質(zhì)生活水平得到提高。

1 蒸紗工藝流程

蒸紗主要是對(duì)紗線進(jìn)行熱定型及加濕定型處理，為保證紗線質(zhì)量，蒸紗流程采用雙循環(huán)工藝。

工藝流程如下:

開(kāi)工作門—載紗車進(jìn)入載紗平臺(tái)—關(guān)工作門、氣封—蒸汽鍋加水，打開(kāi)總啟動(dòng)按鈕—軟化水進(jìn)入真空泵外圍(散熱)，關(guān)排氣進(jìn)空氣閥，抽真空(-100 kPa)，達(dá)設(shè)定值，關(guān)真空閥，蒸汽鍋開(kāi)始對(duì)水加熱，產(chǎn)生飽和蒸汽，開(kāi)蒸汽閥—升溫，風(fēng)扇吹動(dòng)飽和蒸汽在管內(nèi)循環(huán)—保溫—蒸汽閥關(guān)，抽真空(-100 kPa)，達(dá)設(shè)定值關(guān)真空閥，開(kāi)蒸汽閥—升溫，風(fēng)扇吹動(dòng)飽和蒸汽在管內(nèi)循環(huán)—保溫—蒸汽閥關(guān)，抽真空(-100 kPa)，達(dá)設(shè)定值，關(guān)真空閥-冷卻時(shí)間達(dá)設(shè)定值—進(jìn)氣(內(nèi)外壓平衡)—按下總停止按鈕—去氣封，開(kāi)工作門，載紗車出，卸料。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)框圖

蒸紗鍋電氣控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖主要包括檢測(cè)變送單元、控制器、以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 蒸紗鍋電氣控制系統(tǒng)框圖

2.2 主電路圖

系統(tǒng)的主電路圖如圖2所示，主要包括真空泵，風(fēng)扇及冷凝器風(fēng)扇，三者均接220 V三相交流電源，由接觸器控制電路通斷，且電路中帶有起保護(hù)作用的元器件。

圖2 主電路圖

2.3 PLC的I/O接線圖

控制系統(tǒng)以三菱FX2N-32MR-001為控制器，其I/O接線圖如圖3所示。

2.4 PLC的I/O接口分配

根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對(duì)PLC的I/O進(jìn)行配置，輸入點(diǎn)具體分配如表1 I/O輸入點(diǎn)分配表所示，輸出點(diǎn)如表2 I/O點(diǎn)輸出分配表所示。

圖3 I/O接線圖

表1 I/O輸入點(diǎn)分配表

表2 I/O點(diǎn)輸出分配表

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 主程序流程圖

蒸紗鍋電氣控制系統(tǒng)程序流程是按照工藝生產(chǎn)流程進(jìn)行設(shè)計(jì)的，每一步程序都在具體的工藝流程中有具體的涵義，具體如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

3.2 控制系統(tǒng)人機(jī)交互界面組態(tài)設(shè)計(jì)

3.2.1 控制系統(tǒng)過(guò)程界面設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)的過(guò)程界面主要是對(duì)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的模擬，通過(guò)本界面可以對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了組態(tài)，并把該畫面作為主界面。通過(guò)該畫面可以比較直觀地看到整個(gè)蒸紗鍋電氣控制系統(tǒng)的組成、工作流程和動(dòng)態(tài)運(yùn)行過(guò)程。

3.2.2 控制系統(tǒng)主操作界面設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)主操作界面是對(duì)整個(gè)蒸紗鍋電氣控制系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控進(jìn)行的操作界面，主操作界面主要由下幾個(gè)部分組成:手動(dòng)操作面板區(qū)與系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)顯示區(qū)。

主操作界面可完成啟動(dòng)和停止的操作。通過(guò)組態(tài)王與計(jì)算機(jī)的通訊以及相關(guān)的組態(tài)程序和梯形圖完成對(duì)所有元器件的操作，即進(jìn)行打開(kāi)和關(guān)閉的選擇;而在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)顯示區(qū)，可以顯示在蒸紗鍋內(nèi)的溫度與壓力，操作人員可根據(jù)儀表顯示進(jìn)行相應(yīng)操作，而且當(dāng)超溫或者超壓時(shí)，相應(yīng)的報(bào)警燈也會(huì)亮起報(bào)警。

3.2.3 組態(tài)王與PLC的串行通訊

通過(guò)組態(tài)王軟件實(shí)現(xiàn)控制功能，就必須使組態(tài)王與I/O設(shè)備通過(guò)RS232等串行通訊接口相連。通過(guò)組態(tài)王與I/O設(shè)備相連，操作人員無(wú)需到工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)就能得到系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行情況，大大節(jié)省了人力物力，從而大幅提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。

組態(tài)王軟件主要是通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序與I/O設(shè)備進(jìn)行通訊，每一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序都是COM組件，組態(tài)王與之形成一個(gè)完整的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與I/O設(shè)備的通訊。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要完成了硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分設(shè)計(jì)，其中核心是PLC的編程和人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本次設(shè)計(jì)的蒸紗鍋電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)蒸紗工藝的控制，能夠運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，主要實(shí)現(xiàn)了這幾個(gè)方面:首先，是主電路，主要包括主電路的設(shè)計(jì)。其次，是控制電路，主要包括PLC的I/O分配，及控制電路的設(shè)計(jì)。再次，程序編寫，主要包括PLC的梯型圖、指令表程序，以及組態(tài)軟件里涉及的程序。最后，是監(jiān)控界面設(shè)計(jì)，主要包括組態(tài)王工程建立、系統(tǒng)監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)詞典定義和控制系統(tǒng)通信及運(yùn)行。

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