蒸紗鍋電氣控制系統設計

馬 興，李捍東

(貴州大學電氣工程學院，貴州 貴陽 550025)

0 引言

蒸紗鍋電氣控制系統是紡織行業加工紗線的關鍵設備，是毛紡織廠精毛紡工藝中重要的環節之一，能對紗線進行加濕處理和熱定型，對改善織造、染整的質量有著很大的作用，不僅減少織物疵點提高織物的光澤和手感，而且能顯著提高紗線的質量。經過處理的紗線不僅增加了強度，減少斷裂，還能消除靜電與內應力，改善紗線退繞效果。利用先進的蒸紗技術加工出質地精良的紗線，從而使紡織行業得到發展以及使人們物質生活水平得到提高。

1 蒸紗工藝流程

蒸紗主要是對紗線進行熱定型及加濕定型處理，為保證紗線質量，蒸紗流程采用雙循環工藝。

工藝流程如下:

開工作門—載紗車進入載紗平臺—關工作門、氣封—蒸汽鍋加水，打開總啟動按鈕—軟化水進入真空泵外圍(散熱)，關排氣進空氣閥，抽真空(-100 kPa)，達設定值，關真空閥，蒸汽鍋開始對水加熱，產生飽和蒸汽，開蒸汽閥—升溫，風扇吹動飽和蒸汽在管內循環—保溫—蒸汽閥關，抽真空(-100 kPa)，達設定值關真空閥，開蒸汽閥—升溫，風扇吹動飽和蒸汽在管內循環—保溫—蒸汽閥關，抽真空(-100 kPa)，達設定值，關真空閥-冷卻時間達設定值—進氣(內外壓平衡)—按下總停止按鈕—去氣封，開工作門，載紗車出，卸料。

2 硬件設計

2.1 系統框圖

蒸紗鍋電氣控制系統的系統框圖主要包括檢測變送單元、控制器、以及執行機構，具體結構如圖1所示。

圖1 蒸紗鍋電氣控制系統框圖

2.2 主電路圖

系統的主電路圖如圖2所示，主要包括真空泵，風扇及冷凝器風扇，三者均接220 V三相交流電源，由接觸器控制電路通斷，且電路中帶有起保護作用的元器件。

圖2 主電路圖

2.3 PLC的I/O接線圖

控制系統以三菱FX2N-32MR-001為控制器，其I/O接線圖如圖3所示。

2.4 PLC的I/O接口分配

根據系統的功能要求，對PLC的I/O進行配置，輸入點具體分配如表1 I/O輸入點分配表所示，輸出點如表2 I/O點輸出分配表所示。

圖3 I/O接線圖

表1 I/O輸入點分配表

表2 I/O點輸出分配表

3 軟件設計

3.1 主程序流程圖

蒸紗鍋電氣控制系統程序流程是按照工藝生產流程進行設計的，每一步程序都在具體的工藝流程中有具體的涵義，具體如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

3.2 控制系統人機交互界面組態設計

3.2.1 控制系統過程界面設計

控制系統的過程界面主要是對工業生產現場的模擬，通過本界面可以對整個控制系統的工業生產現場進行了組態，并把該畫面作為主界面。通過該畫面可以比較直觀地看到整個蒸紗鍋電氣控制系統的組成、工作流程和動態運行過程。

3.2.2 控制系統主操作界面設計

控制系統主操作界面是對整個蒸紗鍋電氣控制系統生產運行狀態監控進行的操作界面，主操作界面主要由下幾個部分組成:手動操作面板區與系統運行狀態顯示區。

主操作界面可完成啟動和停止的操作。通過組態王與計算機的通訊以及相關的組態程序和梯形圖完成對所有元器件的操作，即進行打開和關閉的選擇;而在系統運行狀態顯示區，可以顯示在蒸紗鍋內的溫度與壓力，操作人員可根據儀表顯示進行相應操作，而且當超溫或者超壓時，相應的報警燈也會亮起報警。

3.2.3 組態王與PLC的串行通訊

通過組態王軟件實現控制功能，就必須使組態王與I/O設備通過RS232等串行通訊接口相連。通過組態王與I/O設備相連，操作人員無需到工業生產現場就能得到系統的生產運行情況，大大節省了人力物力，從而大幅提高了企業的生產效率。

組態王軟件主要是通過驅動程序與I/O設備進行通訊，每一個驅動程序都是COM組件，組態王與之形成一個完整的系統實現與I/O設備的通訊。

4 結束語

本文主要完成了硬件系統和軟件系統兩部分設計，其中核心是PLC的編程和人機交互界面的設計。實驗結果表明，本次設計的蒸紗鍋電氣控制系統實現了對整個蒸紗工藝的控制，能夠運用于工業生產實際，主要實現了這幾個方面:首先，是主電路，主要包括主電路的設計。其次，是控制電路，主要包括PLC的I/O分配，及控制電路的設計。再次，程序編寫，主要包括PLC的梯型圖、指令表程序，以及組態軟件里涉及的程序。最后，是監控界面設計，主要包括組態王工程建立、系統監控畫面設計、數據詞典定義和控制系統通信及運行。

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