拉幅定型自动控制系统关键点研究及人机界面设计

摘要

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WinCCflexible2008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。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 本课题的来源及研究意义

1．2 拉幅定型设备技术概述

1．3 本课题研究的主要内容

第二章 拉幅定型生产线工艺流程及其技术参数

2．1 拉幅定型生产线工艺流程

2．2 拉幅定型生产线技术参数

2．3 拉幅定型机的主要被控对象

2．4 本章小结

第三章 拉幅定型控制系统硬件设计

3．1 主要控制器件选型及介绍

3．1．1 可编程逻辑控制器选型

3．1．2 电源模块PS 307介绍

3．1．3 CPU模块CPU 315-2DP介绍

3．1．4 通信模块CP 342-5介绍

3．1．5 分布式I／O设备ET 200介绍

3．1．6 人机界面选型及介绍

3．1．7 变频器选型及介绍

3．2 控制系统网络结构设计

3．2．1 PROFIBUS技术概述

3．2．2 控制系统的PROFIBUS-DP网络结构

3．3 控制系统的主要子系统设计

3．3．1 织物传送控制系统

3．3．2 织物幅宽控制系统

3．3．3 烘燥室温度控制系统

3．3．4 操作员监控系统

3．4 本章小结

第四章 拉幅定型控制系统软件设计

4．1 PROFIBUS网络组态的软件设计

4．2 主控器CPU 315-2DP的程序设计

4．2．1 CPU 315-2DP的工作流程

4．2．2 CPU 315-2DP的用户程序结构

4．2．3 CPU 315-2DP的用户程序设计

4．3 人机界面OP 270的程序设计

4．3．1 组态软件WinCC flexible 2008简介

4．3．2 人机界面OP 270实现的主要功能

4．3．3 人机界面OP 270的组态程序设计

4．4 本章小结

第五章 拉幅定型控制系统安装调试

5．1 系统配电柜和控制柜的设计

5．2 控制系统的安装接线方法

5．3 控制系统的通电操作

5．4 控制系统的现场调试

5．5 调试过程问题处理

第六章 工作总结与展望

参考文献

致谢

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