智能化卷染机关键技术开发

论文摘要

随着纺织行业的不断发展,人们对织物色彩多样性和染色质量的要求不断提高,小批量、多品种、高品质和快交货成为纺织品市场对染色行业生产的新要求,这就要求染整设备的技术性能必须不断完善。作为重要染色设备之一的智能化卷染机开发势在必行。智能化卷染机对其控制系统有特殊的运动要求,必须满足等线速、恒张力的织物牵引运动,同时还要求有智能温控单元,这对提高卷染机的自动化、智能化和信息化水平具有重要意义。本文首先简单介绍了项目研究背景、染色设备的研究现状和发展前景以及影响染色质量的因素,对卷染机的机械结构组成、工作原理和控制系统的组成进行了详细的分析,明确了智能化卷染机控制系统的控制目标。然后提出了智能化卷染机的总体控制方案,包括速度张力传动控制和智能温度控制两大部分。构建了基于可编程序控制器(PLC)的智能化卷染机硬件控制平台,包括电源管理、传动控制、人机交互界面和智能温控等模块的设计。进而对智能化卷染机控制系统的控制策略进行了研究。在现有卷染机机械结构的前提下,提出了基于双变频技术的速度张力传动控制机构,实现了智能卷染机的控制需求,并设计PLC软件程序;针对卷染机温度系统具有的纯滞后、大惯性、时变、非线性等特性,提出了一种分段控制策略,综合运用纯比例控制、模糊控制和PID控制,实现了快速、高精度的温度控制目标。本文还详细介绍了基于触摸屏的人机交互界面的设计。设计了主控、系统参数、手动控制、工艺选择等画面以及管理功能权限,并给出了界面模拟运行结果。最后介绍了系统的调试方法,包括PLC软件调试和触摸屏调试。总之,智能化卷染机控制系统集PLC、变频器、触摸屏、传感器技术为一体,设计方案合理可行。现场调试运行表明,系统运行稳定,响应迅速,抗干扰性强。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目次
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 引言
• 1.1.2 染整工业概况
• 1.2 染色设备的研究现状及发展前景
• 1.2.1 染色设备的研究现状
• 1.2.2 染整设备的技术发展趋势
• 1.3 卷染机的结构概述
• 1.4 研究内容
• 第2章 控制系统总体方案设计
• 2.1 影响染色质量的因素
• 2.2 卷染机工作原理
• 2.3 卷染机控制系统的分析
• 2.3.1 构成分析
• 2.3.2 技术参数
• 2.3.3 主要控制目标
• 2.4 控制系统的方案设计
• 2.4.1 PLC控制系统的设计步骤
• 2.4.2 可编程序控制器的选用
• 2.4.3 触摸屏的选用
• 2.4.4 变频器的选用
• 2.4.5 温度模拟量输入模块的选择
• 2.4.6 总体方案的确定
• 第3章 控制系统硬件设计
• 3.1 电源管理设计
• 3.1.1 主配电回路的设计
• 3.1.2 控制回路的电源设计
• 3.2 传动控制系统硬件设计
• 3.2.1 变频调速的原理
• 3.2.2 变频器的控制方式
• 3.2.3 旋转编码器的选用
• 3.2.4 变频器与PLC通信
• 3.2.5 传动控制系统的硬件设计
• 3.3 人机交互界面硬件设计
• 3.3.1 MT506L的基本性能
• 3.3.2 MT506L与PLC的通信连接
• 3.4 温度控制系统设计
• 3.4.1 管路系统
• 3.4.2 电阻式温度测量元件
• 3.4.3 温度模拟量输入扩展模块
• 3.4.4 温度控制子系统硬件线路图
• 3.5 PLC硬件系统设计
• 第4章 控制策略及软件设计
• 4.1 速度张力传动系统的控制策略
• 4.2 温度控制系统控制策略
• 4.2.1 常规PID控制器
• 4.2.2 智能控制技术
• 4.2.3 温度控制系统控制策略
• 4.2.4 温度控制策略的实现
• 4.3 PLC程序设计
• 4.3.1 计圈子程序设计
• 4.3.2 布厚计算子程序设计
• 4.3.3 传动控制子程序设计
• 4.3.4 自由端口模式串行通信子程序的设计
• 4.3.5 主程序流程设计
• 4.4 人机交互界面的开发
• 4.4.1 WeinView MT500系列人机界面软件
• 4.4.2 触摸屏和PLC通信参数的设置
• 4.4.3 触摸屏画面的总体规划
• 4.4.4 触摸屏画面的设计
• 第5章 系统调试
• 5.1 PLC软件调试
• 5.2 人机交互界面调试
• 5.2.1 调试方法介绍
• 5.2.2 触摸屏调试
• 第6章 总结及展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历及在学期间所取得的科研成果