摘 要

胎圈钢丝是轮胎制品行业及其重要的一种材料,它是用于汽车制造业或者其他产业中的轮胎胎圈的钢丝束,是一种将钢丝经拉拔加工以后，在钢丝表面再次镀青铜、紫铜或黄铜等镀层的高性能金属线材。近年来,我国汽车行业发展速度的不断加快，使国内胎圈钢丝的市场不断趋于扩大。而收放线是胎圈钢丝生产线中的两个重要工序。

收放线过程中放线桶从开始的最多到最后的最少、卷径由最大到最小,收线桶从开始的没有到最后的最多、卷径从最小到最大。无论是有电机控制还是没有电机控制,从开始到正常工作,再从正常运行到停下来,收放的钢丝都会经历两个不同的过程，加速和减速的过程。在这过程中，放线张力不能太大或太小,如果说张力太大，钢丝就可能被拉细，在接下来的工艺生产过程中成为废品，张力太小，因为钢丝有一定的重量，在重力的作用下，可能会产生堆积，造成弯曲等等。因此，对于系统恒张力的控制，在其中起着及其重要的作用。

本文针对放线部分的恒张力控制进行详细的陈述与研究。选用的控制方式为单闭环的反馈控制，被控对象是放线电机所放钢丝线的张力，控制器选择PLC，方式是PID控制，被测点是线桶所收放钢丝部分的张力。反馈部分是由张力传感器和模数转换模块构成，张力传感器将测得线桶所收放钢丝的速度转换成钢丝的张力，通过模数转换将所测得的张力数据送入PLC中，并且跟给定的张力进行比较，从而控制线桶放线部分钢丝张力保持恒定，实现恒张力控制。通过使用汇川PLC的编程软件AutoShop来编写梯形图程序，使用HMI对应的Ino Touch Editor软件来编制人机界面,使用AutoCAD编辑了相应的图纸，设计了一种收线电机采用速度控制、放线电机部分采用钢丝的恒张力控制的收放线机组分布式控制系统，完成了本次设计。

关键词：收放线机组，分布式控制，PLC，张力

Abstract

Bead wire is a tire industry and its important material, it is used in automobile manufacturing industry or other industries in the tire bead of the wire bundle, is a wire by drawing after processing in the wire surface again plating Bronze, copper or brass coating of high-performance metal wire. In recent years, China's auto industry has been accelerating the pace of development, so that the domestic bead wire market continues to expand. While the retractable line is the bead wire production line in the two important processes.

In the process of placing and retracting the thread from the beginning to the end of the minimum, the diameter from the largest to the smallest, from the beginning of the barrel to the end of the maximum, the smallest diameter from the smallest. Whether there is a motor control or no motor control, from the beginning to the normal work, and then from the normal operation to stop, retractable wire will experience two different processes, acceleration and deceleration process. In this process, the pay-off tension can not be too big or too small, if the tension is too large, the wire may be thin, in the next process of production into a waste, the tension is too small, because the wire has a certain weight, In the role of gravity, may produce accumulation, resulting in bending and so on. Therefore, the control of the constant tension of the system plays an important role in it.

    In this paper, the tension control of the line part of the detailed statement and research. The control mode is controlled by the single closed loop. The controlled object is the tension of the wire thread placed by the pay-off motor. The controller chooses the PLC. The PID control is the PID control. The measured point is the tension of the wire part. The feedback part is composed of a tension sensor and an analog-to-digital conversion module. The tension sensor converts the speed of the wire and wire measured by the wire barrel into the tension of the wire, and sends the measured tension data into the PLC by analog-to-digital conversion. Given the tension to compare, so as to control the wire rod part of the wire tension to maintain a constant, to achieve constant tension control. Through the use of Huichuan PLC programming software AutoShop to write ladder program, the use of HMI corresponding Ino Touch Editor software to prepare man-machine interface, the use of AutoCAD editing the corresponding drawings, designed a take-up motor with speed control, Part of the motor part of the use of constant tension control of the wire conveyor line distributed control system, completed the design.

Key words：retracting line unit, distributed control, PLC, tension

目 录

摘 要 II

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景和意义 1

1.2 国内外发展现状与研究水平 2

1.2.1国外胎圈钢丝生产现状 2

1.2.2国内胎圈钢丝生产现状 3

1.3 本文的主要内容和章节安排 4

1.3.1主要内容 4

1.3.2章节安排 5

第2章 收放线机组分布式控制的总体结构 6

2.1 收放线机的工作原理 6

2.2收放线控制方式的选择 6

2.2.1 电机恒张力控制的意义 6

2.2.2 电机恒张力控制方式的选择 6

2.2.3 恒张力控制原理 7

2.3 收放线机组整体控制方式 9

2.4 整体控制系统控制方式 10

2.5 本章小结 10

第3章 收放线机组分布式控制系统硬件设计 11

3.1 系统硬件的设计 11

3.2 PLC及其扩展模块的选择 12

3.3 变频器的选择 16

3.4 HMI人机界面的选择 16

3.5 本章小结 16

第4章 收放线机组分布式控制系统软件设计 17

4.1 PLC控制的软件设计 18

4.1.1 编程软件介绍 18

4.1.2 PLC CANLink的配置 18

4.1.3 PLC部分程序设计说明 20

4.2 人机界面的设计 22

4.2.1 InoTouch Editor编程软件 22

4.2.2 HMI的整体设计 23

4.2.3 HMI各部分属性的设计 25

4.3 变频器参数设置 26

4.4 通讯设置 28

4.4.1 PLC通信协议的设定 28

4.4.2 HMI的通信协议的设定 29

4.5 课题的仿真与调试 30

4.5.1 HMI的离线仿真 30

4.5.2 系统实际仿真 32

4.6 本章小结 33

第5章 总结与展望 34

5.1 总结 34

5.2 展望 34

致 谢 35

参考文献 36

附 录 37

第1章 绪论

1.1 研究的背景和意义

胎圈钢丝是各种需要轮胎的设备所必须的组成部分，它的横截面是圆形的，并且截面积比较大表面会有镀层来保护。目前在生产生活中，有多种生产工艺，其中应用比较广泛的是镀锡青铜回火胎圈钢丝生产线。它的实际生产过程大概分为以下几个步骤:工字轮放线-铅回火-水冷-电解酸洗-水洗-电解碱洗-水洗-镀青铜-水洗-电热风干燥-涂库玛隆-工字轮收线。在这种生产线中,钢丝放线部分一般会选择工字轮放线，因为收放的线是胎圈钢丝，这种轮子应该选用木制的或者钢制的。钢丝放线装置由气动顶尖、工字轮制动调谐臂、调谐臂制动装置和中间导轮等组成,通过气动调谐臂保证放线张力恒定。收线部分对应的会选择工字轮收线,钢丝通过带矫直器的导线轮、从而带着卷筒和带矫直器的排线器均匀的缠绕在收线工字轮上。新型胎圈钢丝生产起来更加的节能，环保，使用效率一般来说也比较高。实际生产过程大概分为下面几个步骤。首先是由放线部分开始放线，然后需要进行各种脱脂酸洗等工艺流程，以此来改变钢丝的特性，最后在经由收线部分进行收线。

图1.1 胎圈钢丝实物图