摘 要

张力控制是纤维缠绕、印刷、造纸、IC制造中应用最为广泛的技术之一，随着现代卷绕设备向高速、高精度方向发展，张力控制技术显得尤为重要。浆纱工艺是重要的织前准备工序，浆纱速度的快慢和浆纱质量的好坏对织造生产的影响很大，甚至直接影响经济效益。浆纱机的卷绕装置能否实现恒张力运行直接影响浆纱速度和质量。

本篇论文从课题要求和浆纱机的工艺流程入手，对张力控制部分的组成和控制原理进行了分析，了解整个系统所要实现的功能，根据课题设计要求按照相应的设计原则和设计思路对硬件部分和软件部分进行设计。

首先通过浆纱机工艺流程的分析了浆纱机张力控制系统的基本结构，选定了张力控制最重要的部分是卷绕机构的张力控制。根据卷绕机构示意图，对其模型进了分析和简化。研究了恒张力自动控制系统原理，分析了两种不同的控制方法，选定了间接控制方式进行张力控制。

为了满足张力控制系统的控制性能，本文设计了一套基于PLC的张力控制系统。该张力控制系统以HMI为上位监控，控制PLC，通过PLC程序来控制变频器，控制电机。在硬件部分，用过分析各项参数，决定采用汇川品牌的PLC、变频器、HMI。在软件设计部分，进行系统单元结构软件设计，包括数据通信、数据采集、变频器参数设定、PLC程序设计和人机界面组态。

最后进行全文总结，完成本次设计。

关键词：浆纱机 卷绕装置 恒张力控制 PLC 组态

Abstract

Tension control is a widespread used technology in the area of fiber wind,printing,paper making and IC manufacture.With the development of the modern wind equipment towards high speed and precision,tension control technology becomes particularly important.Sizing techniques is one of the most important preparing working procedures for spinning and the speed and quality of sizing have great impact on the spinning production.The winding device of the sizing machine determines the sizing speed and quality.

In this thesis,from the perspective of the project requirements and process flow of sizing machine,the composition and control principle of tension control part was analyzed.Understanding the function of the whole system.According to the project’s design requirements,in accordance with the corresponding design principles and design ideas to design the hardware part and software part.

First of all,according to the process of sizing machine,understand the basic structure of the sizing machine’s control system.And the most important part is the tension control of winding mechanism.Through the analysis of the winding device simplified the model.Studying the principle of the constant tension automatic control system ,there are two different control methods.The indirect control method is selected for tension control.

In order to meet the control performance of the tension control system,a system based on PLC is designed in this paper.This system chooses HMI as the upper monitoring to control PLC,through the PLC program to control the inverter and motor.In the design of hardware,according to analyse the parameters of the motor,decide to use productions of Inovance.In the part of software design,software design based on the general system structure.It includes data communication,data acquisition,inverter’s parameters,PLC program design and HMI configuration.

Key words:sizing machine, winding device, constant tension control , PLC,configuration

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题提出的背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1国外研究现状 2

1.2.2国内研究现状 2

1.3 本文研究内容及结构 3

第2章 浆纱机张力控制系统结构与原理 5

2.1 浆纱机张力控制系统基本结构 5

2.2 卷绕张力控制结构模型 6

2.3 恒张力自动控制系统原理 7

2.3.1恒张力控制原理 7

2.3.2张力负反馈控制系统 8

2.3.3张力扰动补偿控制系统 9

2.4 恒张力自动控制系统流程 10

第3章 系统硬件设计 11

3.1 PLC的选择 11

3.1.1 PLC介绍 11

3.1.2汇川H2U-1616R-XP系列PLC 12

3.2 变频器的选择 14

3.2.1变频器介绍 14

3.2.2汇川MD380系列变频器 14

3.3人机界面的选择 15

3.4 Modbus协议RS485总线 16

第4章 系统软件设计 18

4.1控制系统软件结构 18

4.2变频器参数设置 18

4.3 PLC编程 19

4.4 HMI组态 20

第5章 总结与展望 22

参考文献 23

附录 24

第1章 绪论

1.1课题提出的背景和意义

浆纱工艺是纺织制造业中一种十分关键的纺织工艺。简单的来讲，浆纱工序就是将经纱浸入浆液，然后通过一对圆柱型的挤压辊，借助挤压辊的压力使浆液挤压出来，使浆纱形成一定程度的浸透，然后进行烘干操作，完成浆纱操作。纱线在完成浆纱这一道工序后，才会送到织机进行之后的编织的程序。经纱在织机上会受到很多次的拉伸和摩擦甚至弯曲，浆纱质量不好的纱线难以承受这样激烈的负荷，在织造时会发生起毛或者粘连等现象，增加了经纱断头的次数，从而使降低生产效率和生产质量。纱线经过浆纱后，能有效的提高强度、减少了毛羽、降低纱线表面摩擦力，便于后续的生产操作。而浆纱机，就是为了完成浆纱工序而设计的机器，是一种综合十几项工艺的生产设备，大大提高了生产的效率和浆纱质量，减轻了工人的劳动强度。因为浆纱机的出现，浆纱制造也产业化和标准化了，为大型的纺织工业奠定了基础。 
浆纱的上浆好坏的评定指标包括上浆率、回潮率、伸长率、被覆率、浆膜完整率等。最为重要的是上浆率、回潮率以及伸长率。所以在浆纱的生产中，核心的部分就是使这几个重要指标稳定并达到期望的区间要求。