拉幅定型自动控制系统关键点研究及人机界面设计

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拉幅定型是织物纺织加工过程中一项重要的工艺流程,其作用是在湿热状态下将织物的幅宽逐渐拉阔到规定尺寸,调整织物中经纬纱的倾斜状态,并最终将织物烘干定型,通过拉幅定型后的织物幅宽尺寸稳定、纬向整齐、布面平整并具有一定的经向收缩量。本课题是受青岛宝陆莱针织制衣有限公司的委托,在其现有拉幅定型生产线机械结构的基础上,为其设计了基于PROFIBUS-DP现场总线的拉幅定型自动控制系统,该系统以西门子的S7-300PLC作为一级主站,在PROFIBUS-DP网络上挂载12个MM440变频器子站、10个ET200L/ET200M子站和1台OP270操作面板。PROFIBUS总线可以实现控制命令和现场数据实时、快速而又准确的传递,OP270友好的人机交互界面能够方便的实现控制命令和工艺参数的输入,实时的监测系统的运行状态和故障报警,便于车间的生产管理和设备维护。控制系统硬件设计过程中,着重了几个关键点的设计,包括织物传送的速度链控制、织物幅宽控制、烘燥室温度控制和操作员监控系统设计。其中速度链控制中,由前喂辊、超喂辊、左右收缩辊、链条、出布辊和折布辊构成织物传送系统,它们的电机分别由相应的变频器进行调速,变频器采用公共直流母线技术由整流单元统一供电,通过通信模块连接到网络中与PLC进行数据通信,PLC根据工艺要求计算出同一时间7台电机所需要的速度值,通过DP网络送往变频器,变频器根据给定值和测量值对电机进行闭环控制。控制系统软件设计过程中,主要进行了3个方面的设计:PROFIBUS网络组态的软件设计、主控器CPU315-2DP的程序设计、人机界面OP270的组态程序设计。CPU用户程序设计中,给出了CPU程序块目录图,并介绍了各个程序块实现的功能。OP270组态程序设计中,采用WinCC flexible2008进行组态设计,依次进行了通讯连接组态、变量组态、画面组态、运行脚本组态、报警组态以及设备运行设置。本文的第五章主要介绍了控制系统的安装调试过程,首先根据电气原理图和主要器件的安装尺寸,设计系统的配电柜和控制柜,完成柜体内器件的布局,然后进行电气控制系统的安装和接线,最后检查核对无误后对控制系统进行通电操作和现场调试。在本文的最后,对课题的设计研究工作进行了总结,同时根据现场调试的结果,给出了课题改进提高的方向。
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