摘 要

在纺织过程中，浆纱是关键的工艺步骤。早期的浆纱主要是靠手工在纱线上涂抹浆料，再进行晾晒就就完成了。但早期的浆纱质量难以保障，经常会出现残次品。生活水平的提高使得人们对纺织品要求更高，对浆纱的高要求使得浆纱机的出现成为必然。浆纱机的好坏决定了工业生产的纱线的好坏，即纺织品的好坏。在浆纱机工作时，烘房内的烘筒温度对于整个纱线的质量有着直接的影响，因此浆纱机烘筒温度控制系统的设计是非常的重要。

在本次设计中对浆纱机的结构情况进行分析,确定了浆纱过程的每个步骤，以及哪些部分需要进行控制。新型浆纱机应用了计算机控制技术对浆纱机的烘筒温度、纱线回潮率、纱线张力等参数进行综合控制。本文要对浆纱机烘房内有12只烘筒中的5只烘筒进行温度控制，5只烘筒分别对应5个温度控制点，本文要对这五个点的温度进行PID算法控制，并且进行了相应的仿真。其中5个温度控制点分别为前后预烘四处和合并烘燥一处。

现代温度控制系统要有快、准的特点。根据温度控制系统的特点，还有浆纱机实际的运行过程，设计对系统的软硬件部分。硬件部分，系统主要由PLC、HMI、热敏电阻和比例调节阀等组成。软件方面主要有PLC的梯形图程序和HMI画面的编写。由于温度控制是一个负反馈控制，有很高的控制要求，所以本次设计要采用PID算法。

系统的控制步骤主要是：首先进行烘筒内温度采集，用的是铂热敏电阻；之后将采集到的烘筒温度值送入到PLC中；在PLC中将这个温度与开始时设定值的的温度输入到PID算法中运算，将运算的结果从PLC输出给比例调压阀，进而控制薄膜进气阀通过蒸汽的量。在仿真中可以观察到，PID控制算法中合理的设置PID的三个参数就会使整个温度控制系统顺利运行，这说明了本次毕业设计是成功的。

关键词：浆纱机；温度控制；烘筒；PLC；PID

Abstract

In the process of textile, sizing is the key process steps.Early sizing mainly depend on manual daub on the yarn size, then drying is finished, but it is difficult to guarantee the quality,often appear defective products.Improvement of living standards of textiles is more demanding, higher requirements for sizing makes the emergence of the sizing machine.Sizing machine is good or bad determines the industrial production of yarn quality,。In sizing machine, drying room drying cylinder temperature for the quality of the yarn has a direct impact, so the slasher drum temperature control system design is very important.

In the design of the structure of sizing machine condition analysis, determine the sizing each step of the process, and which parts need to be controlled.New type sizing machine application of the computer control technology of slasher drying cylinder temperature, yarn moisture regain, yarn tension parameters controlled.Only five cylinder respectively corresponding to the five temperature control point, this article for the five point temperature PID control algorithm, and the corresponding simulation.Five temperature control points respectively before and after the preliminary drying and combined drying around one place.

Modern temperature control system should have the characteristics of fast and accurate. According to the characteristics of the temperature control system, the operation process and the actual sizing machine, hardware and software design of the system part。Hardware part, the system is mainly composed of PLC, HMI, thermistor and the proportioning valve, etc。Software mainly has PLC ladder diagram program and the preparation of HMI screen.Due to the temperature control is a negative feedback control, a high degree of control requirements, so the design will be adopted PID algorithm.

System control steps are mainly: first, inside the cylinder temperature collection, with platinum thermistor; After the temperature drying cylinder will be collected into the PLC;In PLC, the temperature and the temperature of the input to the set value at the beginning of PID algorithm in the calculation, the calculation results from the PLC output to the proportional pressure regulating valve, and then film inlet valve controlled by the amount of steam.In the simulation can be observed, PID control algorithm in a reasonable set of PID three parameters will make the entire temperature control system to run smoothly, which shows that this graduation design is successful.

Key words: Sizing machine；Temperature control；Drying cylinder；PLC；PID

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 浆纱机的研究现状 2

1.2.2 温度控制技术的发展与研究现状 2

1.3 浆纱机烘筒温度控制的应用 3

1.4 本文的主要研究内容 3

第2章 浆纱机烘筒温度控制系统分析 5

2.1 浆纱机烘筒结构及工作原理 5

2.2 浆纱机烘筒温度控制的特点及控制目标 6

2.2.1 浆纱机烘筒温度控制的特点 6

2.2.2 浆纱机烘筒温度控制目标 7

2.3 烘筒温度控制系统的整体设计方案 8

2.4 浆纱机烘筒温度控制系统的控制方法 9

2.4.1 PID控制 9

2.4.2 PID系统仿真 10

第3章 浆纱机烘筒温度控制系统硬件设计 12

3.1 温度传感器的选型 12

3.2 执行器的选型 13

3.3.1 比例调压阀的选取 13

3.3.2 控制阀的选取 13

3.3 控制器的选型 14

3.3.1 PLC的选型 14

3.3.2 HMI的选型 15

3.3.3 PLC模拟量模块 15

第4章 浆纱机烘筒温度控制系统软件设计 17

4.1 系统整体布局 17

4.2 AutoShop软件编程 18

4.3 HMI组态画面的绘制 20

第5章 结论 22

5.1 工作总结 22

5.2 展望 22

参考文献 24

附录 25

附录A PLC程序 25

附录B外部接线图 28

附录C电气原理图 29

附录D辅助控制图 30

致谢

第1章 绪论

1.1 研究的背景和意义

社会是不断发展的，纺织也是人类生活的重要部分。在纺织过程中，浆纱是关键的工艺步骤，浆纱的流程就是先把浆液充分吸附经纱上，然后用一对圆筒状的挤压辊进行挤压，通过控制压力的大小，决定挤出浆液的量，从而使浆纱处于特定的湿度，再通过烘房内的烘筒进行烘干，检测出口的纱线湿度是否达到要求就完成了浆纱操作。普通的纱线要在织布机上进行多次拉伸和摩擦，如果质量不好的话就会难以承受这样的负荷，就会发生粘连甚至出孔等状况，这会大大的降低纱线的质量以及整个工业生产的效率。浆纱机是为了完成浆纱工作而发明的机器，它的产生极大的增加了纱线的质量，解放了早期浆纱过程的繁重劳动。现代浆纱机的起源是200多年前在英国出现的动力织机，随着社会的发展，浆纱机也经历了多次改造，到1853年英国的博洛夫博士等人完成了浆纱机的基本结构^[1]。

自从浆纱机发明以来，为了满足纺织工业的产品向柔滑、软乎等高品质方向发展，织布机的也更加快速高效的趋势，这对浆纱的要求也越来越高。浆纱机的进一步改造变的非常急迫。要提升浆纱的质量，整个浆纱流程都可以做出改造。浆液浆料的重复利用、上浆工艺的合理化、烘房内的烘燥方式以及烘筒的温度设定等都可以进行更合理的改变。此外还可以从浆纱机内部设备方面进行改造，比如从国外引进更加先进的浆纱机，对原有浆纱机的软硬件进行更合理化的分配，替换了原有工作方式，现在的工作方式更加合理。这些都会提高浆纱机出纱的品质。