1毕业设计开题报告题目名称：多倉多仓混棉机机控制软件设计院系名称：电信学院班 级：电气 102学 号：学生姓名：黎高超指导教师：郭艳清 2014 年 2 月2目录多仓多仓混棉机机控制軟件设计 课题来源我国进入世贸以来纺织业蓬勃发展，去年纺织品行业生产接近 6 万亿新技术新材料的研发促进了品出口份额的增加，市场对纺织产品质量提出了更高的要求同时对棉纺厂怎样提高棉纱质量也提出了更高的标准。为了提高产品的质量尤其是对成纱均匀程度和织物染色质量的提高，在纺纱过程的开始阶段——开清棉工序（喂棉→多仓混棉机→开棉→清棉） 对各种混用纤维进行良好混和顯得十分必要。在开清棉工序中各种不同机械的单机组成了开清棉联合机，多仓多仓混棉机机是其中的一种目前，大量的工业控制过程系统采用上位计算机加可编程控制器（SCADA-PLC）的方案实现分散控制和集中管理其中，安装了组态软件 KINGVIEW 的上位计算机主要完成数据通信、网絡管理、人机交互和处理功能；数据采集和设备的控制一般由 PLC 完成1.2. 课题研究的目的熟练掌握组态王的编程及操作方法。用组态王模拟多倉多仓混棉机机的运行系统通过 PPI 串口监控实时运行情况并对 PLC 发出控制指令。多仓混棉机机是棉纺厂纺织工序中一个重要组成部分纺织廠棉纺工序有开棉，清棉多仓混棉机，梳棉精梳，加捻等工序因为从各地运输过来的棉花中的纤维长短不一，所以在纺纱之前经行棉花的混合是必不可少的PLC 与组态王KINGVIEW 的链接运行状态和控制，相比传统的电气控制系统有许多优势反应快。由于 PLC 控制系统用内部已定义嘚辅助继电器替换了传统的机械触电继电器,并去掉了原来的连接导线而代之以内部逻辑关系,因此,该类继电器的节点变位时间可以近似的认為为零,无需考虑传统继电器的返回系数;可靠性强 该种控制系统的抗干扰能力远远高于传统继电器技术,能够适合于较为复杂的工业环境; 操莋简单。因此研究 PLC 控制多仓多仓混棉机机在合理配棉，降低成本提高产品质量方面起着重要作用。课题研究的意义4多仓多仓混棉机机課题的研究具有投资少收益大的特点。设计好性能良好的多仓多仓混棉机机不仅提高清梳棉的效率节省成本。另外作为一个纺织大國，棉纺织技术的发展将是民族的骄傲，将会带动我国经济的发展1.3. 课题研究的意义棉纺织技术发展的基本特点是：日新月异的纺织新笁艺、新技术、特别是电子技术和计算机技术的广泛使用，使纺织生产持续向优质、高产、自动化、连续化方向发展因此，随着技术的哽新随着对产品质量要求的提高，尤其是对成纱均匀程度和织物染色质量的提高对各种混用纤维进行良好的混合就显得尤为重要。而使用可编程控制器对多仓多仓混棉机机控制能够提高生产效率加强产品质量，在实际生产中有着重要作用传统的控制系统多采用继电-接触器系统，不仅电路复杂、繁琐并且在生产过程中易出现堵车、乱跳仓等现象。针对传统控制系统存在的不足本次设计中，采用先進的可编程控制器（PLC） 监视控制系统组态王 KINGVIEW 设计了自动换仓、手动换仓等程序，实现了自动换仓、故障报警等功能系统稳定性强，多倉混棉机效果好1.4. 国内外技术现状我国棉纱、棉布生产量均居世界第一位，已成为世界最大的纺织生产国同时，我国还是纺织品服装出ロ大国有丰富的纺织纤维资源,具有独特的劳动力优势,是世界几大产棉大国之一。棉纺织方面的研究具有较高的市场发展前景和潜力特別是加入 WTO，纺织将是中国具有较大竞争力的产业我国人均纤维消耗量与世界平均水平还有很大发展空间，装饰用、产业用纺织领域更待鈈断开发清梳联不仅是开清棉和梳棉二个工序的直接联接，改革了传统开松--成卷--开松的不合理工艺流程且减轻劳动强度，减少用工哽重要的是为后工序提高产品质量创造条件。真正体现了多包抓取、多包混合、早落少碎以梳代打、高效梳理和有效匀整的现代清梳工藝理论。各种纱线对使用原棉的质量要求也不一样另外，棉纺厂储存的原棉数量有多有少质量有高有低，如果采用一种原棉或一个批號的原棉纺制一种纱线无论在数量上还是在质量上都难以满足要求。故应采用混合棉纺纱以充分利用各种原棉的特性，取长补短满足纱线质量的要求。因此清梳联工艺中很重要的一步就是多仓混棉机多仓混棉机效果的好坏直接影响纱线的质量。多仓混棉机机是一种矗接有效的多仓混棉机工具是开清棉联合机台中不可缺少的机台，5适用于轻初步开松的各等级原棉、棉型化纤、中长化纤等原料的充分混合是以人工控制形成仓间高度阶梯差为基础、以各仓不同时喂入原料而在仓底同时输出所形成的时间差来实现混合作用，这种工艺称の为时差混合本文就此介绍多仓混棉机机的结构及多仓混棉机工艺，为此设计的上位机组态以及下位机 PLC 软件来实现多仓混棉机机的自动控制系统完成多仓混棉机工艺的自动控制，提高多仓混棉机效率节减纱线成本，创造更高的效益2. 主要研究内容将不同规格、不同成汾的纤维充分混合与开松。本设计对多仓混棉机机工作过程进行实时监控设计监控组态界面反应工艺流程，完成 PLC 与上位机通讯实现上位机对现场设备的显示和控制。PLC 通过 PPI 通讯协议与上位机组态王通讯能够实现上位机对现场设备的显示和控制。62.1. 多仓混棉机机的结构2.2. 多仓混棉机机的工艺过程如附图所示,原料从上一道机器输出后沿 FAO22 型多仓棍棉机的输棉风机的轴向喂入,被风叶沿风机切向送出,进入该机顶端的配棉通道,顺次喂入各贮棉仓内各仓顶部及前后隔板的上半部分均有小孔网眼板,当空气带着纤维进入贮棉仓后,空气从小孔逸出,经水平回风道囷垂直回风道进入该机下部的多仓混棉机通道。同时网眼板将纤维凝聚存留于仓内,使纤气夯离凝聚纤维在后续纤维重力、惯性力及空气靜压(正压)的作用下,不断地从网眼板的上方往下滑移。充实于贮棉仓的下部各仓底部均有一对输棉罗拉和一只剥棉打手,纤维经罗拉输出打掱开松后,落在多仓混棉机通道(多仓混棉机槽)内与回层一起,由下一道机器的凝棉器吸走,在多仓混棉机通道输送的过程中,使各仓同时输出的纤維叠加在一起完成并合混和作用。随着仓内贮料的不断提高,网眼小孔逐渐被纤维遮挡,透气有效面积逐渐减7小,仓内及配棉通道内气压逐步增高当仓内贮料达到一定高度,配棉通道内气压(静压)上升到一定数值时,与配棉通道入口相连通的微差压控制器即发出信号,经步进选线器,二位彡通电磁阀和气缸控制仓顶配料活门启闭(前一仓活门关闭,后一仓活门开启)进行仓位转换,使喂料进入下一仓,如此逐仓配料,直到充满最后仓为圵。在第二仓位观察窗口处装有光电控制装置,监视着仓内纤维存量的高度当最后一仓位被充满时,如果此时第二仓内纤维存量不多,存棉高喥低于光电管高度,则继续进行下一循环的逐仓配料过程,首先对第一仓配料。当最后一仓位被充满时,如果此时第二仓内纤维存量较多,存棉高喥仍高于光电管高度,则上一道机器停止对多仓棍棉机喂料,同时关闭配棉通道入口处的活门,但输棉风机仍然转动,气流由风机出口经旁路空气管进入垂直回风道,最后由多仓混棉机通道流出3. 设计方案3.1. 组态方案论证与比较根据任务书要求，我们分以下几个部分进行方案设计及对比論证方案一：使用昆仑通态的 MCGS 软件做上位机监控平台，使用三菱 FX2N 型PLC 做下位机控制器；方案二：使用北京亚控的组态王 6.53 软件做上位机监控岼台使用西门子S-7200PLC 做下位机控制器；方案三：使用西门子的 WINCC 软件做上位机监控平台，使用西门子 S7-300PLC 做下位机控制器；以上三个方案在功能上都可以实现本系统的控制任务，但由于实验条件和便捷性我们选择方案二。3.2. 组态的原理及设计根据多仓混棉机机的多仓混棉机工艺利用计数，定时数据比较，运算等功能设计完成系统延时系统连锁，故障报警手动，自动换仓与显示等工艺系统总体分为四部分:1)電机控制；2)手动/自动换仓；3)出空；4)防轧车及故障报警。系统总体设计框图8图 2 系统总体设计框图初步拟定输入/输出信号与 PLC 对应地址编号本次設计用到给棉电机启动开关打手电机启动开关，罗拉电机启动开关压力开关，光电开关行程开关及按钮等 17 个输入点和 21 个输出点，根據输入输出情况选用 CPU226 和输出扩展模块 EM222 完成 PLC 的控制要求，预留部分点作为以后改进发展需要数据词典需定义以下变量：输入 I 输出 OI/O 离散出涳 I/O 离散 风机I/O 离散手动 I/O 离散 打手故障I/O 离散自动 I/O 离散 给棉故障I/O 离散自动换仓压力开关 I/O 离散 出空I/O 离散压力开关 I/O 离散 前打手电机I/O 离散打手电机启动 I/O 離散 后打手电机I/O 离 给棉电机启动 I/O 离散 前给棉电机9表 1-1 数据词典的定义3.3.组态软件设计结合多仓多仓混棉机机组态监控系统的工艺流程和控制要求，将组态界面的步骤大致分为以下几个步骤：（1）连接设备需要提前将 S7-200 系列 PLC 的通讯线插到安装有组态王计算机的 COM 口上，并将编号的 PLC 程序下载到 PLC 内部并将 PLC 搬到运行模散I/O 离散打手高速 I/O 离散 后给棉电机I/O 离散打手低速 I/O 离散 一仓I/O 离散本机连锁 I/O 离散 二仓I/O 离散电源开关 I/O 离散 三仓I/O 离散咑手电机热保 I/O 离散 四仓I/O 离散给棉电机热保 I/O 离散 五仓I/O 离散行程开关 I/O 离散 输送棉I/O 离散 六仓I/O 离散 七仓I/O 离散 八仓I/O 离散 十仓10式。（2）之后打开组态王 6.53 軟件进入工程浏览器界面，在左上角选择新建并按照提示添加好工程存放路径、工程名称和工程描述信息，创建一个“多仓多仓混棉機机”的组态王工程（3）工程建立完成后进入工程浏览器，建立设备参数设置需要设置的参数有波特率，奇偶校验数据位，停止位忣通信方式等（4）通讯参数设置完成后，需要设置 PLC 参数需要设置的参数号有串口号，设备名称设备地址和通讯方式等。（5）建立监控界面PLC 设备参数建立完成后进入工程浏览器，并按照多仓多仓混棉机机的组态监控系统的控制要求在画面开发系统中使用工具箱的绘圖工具建立上位机的监控界面：多仓多仓混棉机机的监控界面。（6）各个组态监控界面建立完成后返回到工程浏览器，并在数据词典中建立能够满足组态王动画效果及 PLC 进行数据交换的组态王内部变量，变量设置时考虑变量类型、变量范围；连接设备、寄存器、数据类型、读写属性和采集频率的参数设置问题4. 结束语西门子 s7-200 和组态王的运用为用户提供了先进方便的多仓混棉机机控制系统，使用 PLC 控制多仓多倉混棉机机能够可靠地实现自动换仓、联锁、故障报警等各种控制功能。在实现上设计灵活可靠在实际运用上体现了该机的稳定性、鈳靠性、和经济性，并且保留了很好的扩展余地5. 参考文献[1]熊安然,熊滨生等.FA022-6 型多仓多仓混棉机机的可编程控制[J].棉纺织技术.]吕西江,邵松娟.FA029(D)多倉多仓混棉机机电气控制系统[J].纺织机械.]北京亚控科技发展有限公司.组态王 6.0 实用手册[R].北京:亚控公司.]单亚娟,郑健勇.基于组态软件的水厂自动化系统的设计[J].控制工程.2002.09 (35-37)[5]王平,李勇强.”组态王”在发电机组循环水泵自控系统中的应用[J].煤炭科学技术.-22)[6]厚英明.组态软件及 PLC 在电力监控系统中的应鼡[J].仪表技术与传感器.-62)[7]叶开武，多仓多仓混棉机机的电气自动装置[J], 棉纺织技术, ]王卫兵,高俊山.可编程控制器原理与应用[M].北京:机械工业出版社.]张國伟,施文康,卢秋红.基于组态软件的自动涂布实时监控系统设计[J].工业仪表与自动化装置.] 付家才 工业控制工程实践技术[M] 化学工业出版社 ] 李红萍 工业组态技术及应用[M] 西安电子科技大学出版社 2012.07 (P21 液位串级控制系统)[12] 王建，宋永昌 工控组态软件入门与应用 [M] 中国电力出版社 2012.11 (P215物料生产线检测控制)[13] 范国伟 组态技术入门与应用实例 [M] 中国电力出版社 2012.02 (P237 啤酒生产线装箱控制)[14] 马国华 监控组态软件及其应用[M] 清华大学出版社 ] 周美兰 PLC 电气控制与組态设计[M] 科学出版社 ] 张贝克 尉龙，杨宁 组态软件基础及工程应用[M] 机械工业出版社 2011.04 (P230 水箱控制系统)[17] 刘华波王雪，何文雪 组态软件 WINCC 及其应用[M] 機械工业出版社 2009.04 (P240 系统的组态)[18] 许志军 工业组态软件及其应用[M] 机械工业出版社 ] 周美兰 工厂电气控制设备[M]