基于PLC的卷染机多单元同步控制系统设计

摸屏相 结合的卷 染机控制 系统，针对 卷染机控 制 目标
对 系统 的硬件进行 了设计，并在此基础上对 系统的软
，
式 （ １ ）中， ， １ 为伺服 电机 Ｍ２牵引辊 角速度 ， 为减速 比； 为牵引辊半径 。
件进行 了详 细设计，其 中触摸屏 人机界 面主要 包括登 录界 面、监控界面、参数设置界面、报 警界面等。
是 通过卷绕辊、减速 器 ３ 、伺服 电动机 Ｍ３以及 Ｐ Ｌ Ｃ
控制 系统构成。由于卷绕辊的半径 随着织物巷 绕的 不
断 累积而逐渐增 大，为 了保证卷绕线速 度不变，将光
图 ３ 巷 柒机 张 力控 制 结 构框 图
电编码 器安装在卷 绕轴 附近， 用于对 线速度 进行检 测，并将 检测 结果传 送到 Ｐ Ｌ Ｃ 中由 Ｐ Ｌ Ｃ完成 线速度 的闭环控 制。轧染单元 由加压辊、减速 器 １ 、伺服 电
ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ａ ｂ ｒ ｉ ｃ ， ａ ｎ ｄ ｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｅ ｈａ ｔ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｉ ｌ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ． Ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ｌ ｙ ， ｈｅ ｔ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｃ ｏ ｎ ｒｏ ｔ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗａ ｓ ａ ｎ ｌｙ ａ ｚ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ｗｉ ｔ ｈ ｈｒ ｔ ｅ ｅ ｕ ｎ ｉ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｒ ｔ ｏ ｌ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｃ ｏ ｉ ｌ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｎ ｈｅ ｔ ｏ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｉ ｌ ｄ ｙ ｅ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ， ａ ｃ ｏ ｎ ｒｏ ｔ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｐ ＬＣ ａ ｎ ｄ ｔ ｏ ｕ ｃ ｈ ｓ ｃ ｒ ｅ ｅ ｎ ｗａ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｈ ｒｄ ａ ｗａ ｒｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ． Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｈ ｒｄ ａ ｗａ ｒｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ， ｈｅ ｔ Ｐ Ｌ Ｃ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｏ ｕ ｃ ｈ ｓ ｃ ｒ ｅ ｅ ｎ ｍａ ｎ ・ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｗｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｆａ ｒ ｃ ｅ ｒｅ ａ ｇ ｉ ｖ ｅ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｒｏ ｔ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗａ ｓ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ａ ｂ ｌ ｙ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ， ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｉ ｎ ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ， ａ ｎ ｄ ｆ ａ ｃ ｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｔ ｅ ｓ ｄ ｅ ｂ ｕ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｕ ｐ ｇ ｒ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｌ ａ ｔ ｅ ｒ ｍａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｕ ｎ ｉ ｔ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｄ ｙ ｅ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ， ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｌ ｙ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｇ ｒ ｅ ｅ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｄ ｙ ｅ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ， ａ ｎ ｄ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｓ ｈｅ ｔ ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｄ ｙ ｅ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ．
第７ 期
康瑞 芳，等：基 于 Ｐ Ｌ Ｃ的卷染机多单元同步控 制系统设计
进 的卷 染机， 国外 的设备 结 构复 杂、操 作 难度 大。
其控 制方式通常采用液压控 制、伺服控 制或 变频控制
进行调 整。烘 筒导辊 线速度控制 结构如 图 ２所示。 当
设定值 小于反馈值时，增大发送脉 冲频率进 而使车速 上升， 当设定值 大于反馈值时，则减小发送脉冲频率
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ ｄ ｙ ｅ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ； Ｐ ＬＣ； ｔ ｏ ｕ ｃ ｈ ｓ ｃ ｒ ｅ ｅ ｎ ； ｉ ｎ ｔ ｅ ｆａ ｒ ｃ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
随 着 生活水 平 和科 学技 术 的不 断提 高， 人们对
纺织品质量和品种 多样化的要求也越 来越 高； 目前， 国内众 多印 染企 业的 生产 装备 和控 制 系统与 国外发 达 国家相比仍然较 为落后，主要体现在稳 定性低 、 自
ＫＡＮＧ Ｒｕ ｉ ｆ ａ ｎ ｇ ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｘｉ ｎ （ １ ． Ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ Ｍｏ ｎ ｇ ｏ ｌ ｉ ａ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｖｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｈｏ ｈ ｈ ｏ ｔ ０ １ ０ ０ ７ ０ ；
２ ． Ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ Ｍｏ ｎ ｇ ｏ ｌ ｉ ａ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｈｏ ｈ ｈ ｏ ｔ ０ １ ５ ０ ０ ０ ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｏｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ： ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍｕ ｌ ｔ ｉ — ｕ ｎ ｉ ｔ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｄ ｙ ｅ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ， ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｚ ｅ
轧 车与滚 筒两单 元之 间除 了要 保持 自身的 同步，
还要保证单元之间的 同步，在卷 染机 的轧车 与滚筒之
间安装 了松 紧架、角位 移传感 器。如 图 ３为卷 染机 张
力控 制 结 构 框 图。
１ 卷
由 同步秀澎
卷 染机主要 由卷绕单 元、轧 染单 元 以及烘 筒部 分组成。 此处 以三单 元传 动 系统说 明卷 染机 多单元 同步控 制 系统，其 系统结 构如 图 ｌ 所示。 卷 绕单元
第３ ９巷 第 ７期
２ ０ １ ７年 ７月
染 整 技
术
Ｖｏ ｌ ＿ ３ ９ ＮＯ ． ７ Ｊ ｕ１ ． ２ Ｏｌ ７
Ｔｅ ｘ ｔ ｉ ｌ ｅ Ｄｙ ｅ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｆｉ ｎ ｉ ｓ ｈ ｉ ｎｇ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ｌ ａ
基于 Ｐ Ｌ Ｃ的卷染机多单元同步控制系统设计
对卷染机的总体控 制方法进行 了设计，提 出了一种基 于 Ｐ Ｌ Ｃ和触摸屏的控制 系统，对控 制 系统的硬件进行 了设
计。在硬件 结构基 础上设 计 了 Ｐ Ｌ Ｃ软件和触摸屏 人机 界面并给 出了界面仿真模拟运 行结果。结果：该控 制系统 设计合理，结构简单 ，性能稳定，便于 后期 维护调试 和升 级。结论：该 系统 实现 了巷 染机 多单元 同步智能控 制， 大 大提 高了卷 染机 自动化程度 ，提 升 了卷染 系统的性能。 关键词 卷 染机 ；Ｐ Ｌ Ｃ ；触摸 屏；界面仿真
中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ２ １ ６
文献标识码 ： Ａ
文 章编号 ： １ ０ ０ ５ — ９ ３ ５ ０ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ７ ． ０ ０ ３ ０ ． ０ ４
Ｄｅ ｓ ｉ ｇｎ ｏ ｆ ｍ ｕｌ ｔ ｉ ｕｎ ｉ ｔ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏｎｏ ｕｓ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ ｄ ｙ ｅ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｐ Ｌ Ｃ
动化程度低 、多电机协调 同步性 能差，特 别是 自动化 程度低 和能耗 高的问题最 为突 出，企业对 卷染系统软
件 开发 力量较 为薄弱 Ｉ １ － ２ ］ 。
目前 ， 国内印 染企 业的 卷 染机 大 多依 赖 国外先
投稿 日期 ： ２ ０ １ ７ ． ０ ５ ． ０ ８
作者简介 ： 康瑞芳 （ １ ９ ７ ４ 一 ），女， 内蒙古呼 和浩特 人，副教授 ，硕士，主要研 究方向 ： 计算机控制 。
康瑞芳 ，刘 鑫
（ １ ． 内蒙古电子信 息职业技 术学院， 内蒙古 自治区呼和 浩特 ０ １ ７ ０ ０ ０ ；２ ． 内蒙古工业大学， 内蒙古 自治 区呼和浩特 ０ １ ５ ０ ０ ０ ）
摘 要 目的： 为了实现 巷染机 多单元 同步智能化控制，稳定 织物 传送速度和张 力， 确保 卷染机 系统具有 更好 的性能。 方法：首先，以三单元 传动 系统详 细分析 了控制 系统的组成，确定 了卷染机 系统 的控 制 目标；然后，
进 而使车速下降， 最终的印染设备 ，并开发 出操 作 简单、成本低、 自动
化程度 高的控 制系统。 基 于上 述分 析，本 文提 出了一种基 于 Ｐ Ｌ Ｃ和触
图 ２ 烘 筒 导 辊 线 速 度控 制 结 构
烘 筒导辊 的线速度 为
＝／ ｘ ， （ １ ）
烘 筒导辊的 线速度为
＝ １
Ｊ１ ｆ ｌ
（ １ ）
式 （ １ ）中， ０ ９ 为伺服 电机 Ｍ１ 轧辊角速度， 为减速 比； 为 牵 引辊 半径。 在 卷 染机 张 力控 制 系
统 中， 当织物 张力出现 变化时， 系统利用松 紧架装置 检 测 织物 张力 变化，在 通 过角位 移传感 器将 张 力 变
等，其控 制系统大多为专用控制 系统， 国￣ ｌ － ｇ ＇ 染机控 制 系统具有高度的专一性，不利于其在国 内的广泛推 广。对 于 国内印 染企业 来说 需要 支付 高 昂的 设备 费
用，维护成本极 高。 因此，为 了降低企业生产成本， 提 高国 内卷染机 自动化程度 ，需要研发 出适我 国实际