恒线速度卷绕系统的设计与实现（360毕业设计网独家原创）
随着染整厂多批量、小品种日益增多，卷染机以其占地小、控制方便、更换品种方便、染液浪费少、可进行水洗工艺加工和染色等优点，越来越受到欢迎。随着客户要求的不断提高，早先的卷染机性能已经不能达到生产要求，必须改进卷染机控制系统。控制织物在染色过程中经过染液的时间和带走染液的量恒定，使布匹手感好，经向和纬向无色差，防止织物伸长，改善吸色效果。
恒张力就是机器从运行到停止的整个过程中，织物在卷染机内所受的张力是恒定的。不管是加速、减速、匀速还是卷径变化。恒线速就是在没有人为干预速度的情况下，机器从放卷最大卷径到最小卷径的整个过程中，织物在卷染机内的线速度是恒定的。
以变频器为驱动元件，以PLC为逻辑控制器，以嵌入式工控机等组成的双变频常温常压卷染机，不需要检测器件来检测运行张力和运行速度，系统通过自学习获得所有参数，包括布厚、上布米数等。系统自动记录上布圈数，无累计误差。本课题提出了另一种控制方法，即采用变频器控制收放卷，收卷辊采用速度矢量控制，根据收卷辊卷径的变化输出不同的速度，确保主令速度的相对稳定。放卷辊采用矢量力矩控制方式，根据卷径的不同放卷辊输出不同的力矩，到达张力的恒定。其中放卷收卷棍没有固定，因为往复来回过程中前次的放卷本次是收卷，所以运行控制过程中收放卷辊的控制方式在不停的变化。
卷染机控制方面要求具备自动记道、自动计数、自动换向、自动掉头、自动停车、防坠液等功能，在整个工艺过程中，要求保证布匹的张力和线速度恒定，因此对系统的自控控制水平要求较高。国内较为传统的卷染机大部分采用双直流电机控制，只能达到近似的恒张力控制效果，也有采用单变频器的卷染机，放卷采用异步电机直流制动的方式，收放卷用接触器在变频器和直流制动之间进行切换，以上这些方案，分析其原理，都是在较大误差情况下的一种近似结果，因此控制效果不尽如人意。进口的高档卷染机，有的采用伺服控制，有的是用价格昂贵的工程型变频器来实现，效果较为理想，但是对于国内的用户来说，成本压力很大。从卷染机的结构分析，卷染机的中心机构就是两个交替来回卷绕的卷布棍，织物从一个卷布棍退绕下来、卷到另外一个卷布棍上去，在交替卷绕的过程中，不断穿过卷布棍下的染液，将染液吸收到布面上、并在卷绕过程中吸附、结合、固着。
根据市场调研，结合实训室条件和教学内容，对目前使用较多的恒线速度方案进行了比较和分析，恒线速度控制系统设备机械结构相对简单，而对其的控制则涉及层面较广，控制技术较高，涉及的电气设备有：PLC、触摸屏、直流无刷电机、编码器等，研制的系统中主要使用伺服和PLC实现恒线速度控制。目前学院没有合适的恒线速度教学设备用于教学。此次毕业设计就是期望使用课程教学中学习过的电气设备实现恒线速度控制系统，并从组合形式来看，可以根据课程的性质进行单独组合，也可对难易程度进行控制，实现工业现场中的恒线速度模拟控制装置，提升学习的感性认识，提高学习兴趣，提高和就业工作岗位的对接度。
课题需要完成的任务：
1、根据系统配置，完成电路图绘制、网孔板元器件布置图绘制、设备互联接线图绘制；
2、根据电路图、网孔板元器件布置图和设备互联接线图制作控制模块；
3、进行安装规范检查、标准化检查；
4、完成三种控制模块设计和PLC 程序编制及调试；
5、实现模块与模块互联、自动化系统与设备载体互联；
6、进行安全检查、通电初调、硬件实物与图纸检查；
7、进行系统联调；
8、制作课题答辩PPT，在答辩过程中完成功能演示和功能讲解。
第1章引言 - 4 -
第2章控制系统方案设计 - 5 -
2.1 系统硬件方案设计 - 6 -
2.2 系统控制方案设计 - 6 -
第3章电路设计 - 10 -
3.1 主电路的设计 - 10 -
3.1.1 面板的设计（布局图引出实物图） - 10 -
3.1.2 主电路的设计 - 10 -
3.1.3 24V直流电源电路 - 11 -
3.2 PLC接线电路设计（补充PLC接线图） - 11 -
3.2.1光电开关的简介 - 12 -
3.2.2 PLC内部等效电路和外部配线 - 13 -
3.3 伺服电机的控制电路设计 - 15 -
3.3.1 直驱伺服电机参数说明 - 15 -
3.3.2 伺服电机驱动器电路设计 - 17 -
第4章 PLC控制程序设计 - 19 -
4.1 PLC程序设计 - 19 -
4.1.1 I/O地址分配与软元件注释 - 19 -
4.1.2 PLC模拟量设定程序 - 20 -
4.1.3 PLC控制方案选择程序 - 22 -
4.2 速度检测与转换 - 23 -
4.2.1 速度检测 - 23 -
4.2.2 线速度转换 - 24 -
4.2.3 系统硬件电路 - 25 -
5 触摸屏画面设计制作 - 27 -
5.1 触摸屏的初始画面制作 - 27 -
5.2 模式一画面制作 - 30 -
5.3 模式二画面制作 - 33 -
5.5软件通讯设置与上传 - 41 -
6 伺服驱动器参数说明与设置 - 42 -
6.1 伺服电机驱动器的操作面板参数设置方法 - 42 -
6.2 基本功能参数设置 - 42 -
7 软硬件系统的调试 - 44 -
7.1 WEINVIEW MT500 系列触摸屏与汇川H2U系列PLC通信电缆的制作 - 44 -
7.1.1 EB500软件通讯设置 - 44 -
7.1.2 汇川PLC通信线引脚定义 - 45 -
7.2 控制系统硬件测试 - 46 -
7.2.1 PLC的功能实现 - 46 -
7.3控制系统软件调试 - 47 -
7.3.1 PLC控制程序调试 - 47 -
7.3.2 触摸屏软件程序调试 - 47 -
7.3.3 伺服驱动器的调试 - 48 -
7.4 控制系统功能单元调试 - 49 -
7.4.1 数字面板控制单元 - 49 -
7.4.2 数字量控制单元 - 50 -
7.4.3 模拟量控制单元 - 51 -
7.4.4 角速度显示单元 - 52 -
7.4.5 线速度显示单元 - 53 -
7.4.6 物件动画显示单元 - 53 -
8 小结 - 54 -
参考文献 - 55 -
毕业设计总结 - 56 -
附录一：主要部件清单 - 57 -
附录二：触摸屏运行画面 - 57 -
附录三：PLC程序………………………………………………………………- 71 -
附录四：接线图……………………………………………………- 82 -
第1章引言 - 4 -
第2章控制系统方案设计 - 5 -
2.1 系统硬件方案设计 - 6 -
2.2 系统控制方案设计 - 6 -
第3章电路设计 - 10 -
3.1 主电路的设计 - 10 -
3.1.1 面板的设计（布局图引出实物图） - 10 -
3.1.2 主电路的设计 - 10 -
3.1.3 24V直流电源电路 - 11 -
3.2 PLC接线电路设计（补充PLC接线图） - 11 -
3.2.1光电开关的简介 - 12 -
3.2.2 PLC内部等效电路和外部配线 - 13 -
3.3 伺服电机的控制电路设计 - 15 -
3.3.1 直驱伺服电机参数说明 - 15 -
3.3.2 伺服电机驱动器电路设计 - 17 -
第4章 PLC控制程序设计 - 19 -
4.1 PLC程序设计 - 19 -
4.1.1 I/O地址分配与软元件注释 - 19 -
4.1.2 PLC模拟量设定程序 - 20 -
4.1.3 PLC控制方案选择程序 - 22 -
4.2 速度检测与转换 - 23 -
4.2.1 速度检测 - 23 -
4.2.2 线速度转换 - 24 -
4.2.3 系统硬件电路 - 25 -
5 触摸屏画面设计制作 - 27 -
5.1 触摸屏的初始画面制作 - 27 -
5.2 模式一画面制作 - 30 -
5.3 模式二画面制作 - 33 -
5.5软件通讯设置与上传 - 41 -
6 伺服驱动器参数说明与设置 - 42 -
6.1 伺服电机驱动器的操作面板参数设置方法 - 42 -
6.2 基本功能参数设置 - 42 -
7 软硬件系统的调试 - 44 -
7.1 WEINVIEW MT500 系列触摸屏与汇川H2U系列PLC通信电缆的制作 - 44 -
7.1.1 EB500软件通讯设置 - 44 -
7.1.2 汇川PLC通信线引脚定义 - 45 -
7.2 控制系统硬件测试 - 46 -
7.2.1 PLC的功能实现 - 46 -
7.3控制系统软件调试 - 47 -
7.3.1 PLC控制程序调试 - 47 -
7.3.2 触摸屏软件程序调试 - 47 -
7.3.3 伺服驱动器的调试 - 48 -
7.4 控制系统功能单元调试 - 49 -
7.4.1 数字面板控制单元 - 49 -
7.4.2 数字量控制单元 - 50 -
7.4.3 模拟量控制单元 - 51 -
7.4.4 角速度显示单元 - 52 -
7.4.5 线速度显示单元 - 53 -
7.4.6 物件动画显示单元 - 53 -
8 小结 - 54 -
参考文献 - 55 -
毕业设计总结 - 56 -
附录一：主要部件清单 - 57 -
附录二：触摸屏运行画面 - 57 -
附录三：PLC程序………………………………………………………………- 71 -
附录四：接线图……………………………………………………- 82 -
参考文献
[1]岳庆来.变频器、可编程序控制器及触摸屏综合应用技术.北京：机械工业出版社，2006年5月；
[2]郭琼.PLC应用技术.北京：机械工业出版社，2009年6月；
[3]黄麟.交流调速系统及应用.大连：大连理工大学出版社，2009年8月；
[4]奚茂龙黄麟.自动化设备工艺参数显示与设定.无锡：无锡职业技术学院（校本），2008年8月；
[5]张益.现场总线技术与实训（高职）.北京：北京理工大学出版社，2008年6月；
[6]张铮.机电控制与PLC.北京：机械工业出版社，2008年2月；
[7]阮友德.PLC、变频器、触摸屏综合应用实训.北京：中国电力出版社，2009年6月；
[8] WE!NVIEW MT500 EasyBuilder500使用手册，内部资料；
[9]三菱FX1S,FX1N,FX2N,FX2NC系列编程手册，内部资料；
[10]三菱 FX通信手册，内部资料；
[11]汇川H2U编程说明手册，内部资料；
[12]汇川H2U通信手册，内部资料；
[13]汇川H2U用户手册，内部资料。
