毛巾印花机PLC控制系统及设计

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1、毛巾印花机PLC控制系统及设计　　MD-11型毛巾印花机是毛巾织造行业的主要设备，由于采用了很多机械涡轮涡杆传动和落后的继电器控制，致使整机噪声大、效率低、机件损坏严重，且操作工人劳动强度大、产品质量差。现配合机械传动部分的改造，采用变频器和PLC对其电气部分进行了全面改造，重新设计制作了电气控制系统。一、工艺要求及设计思路　　印花机的正常工艺流程共有6步，周而复始的循环，如图1所示：　　其工作过程为：开始时印花网框上升，升到位后导带带动毛巾前进，到位后导带再慢速运行并定位停车，然后印花网框下降压在毛巾上面，接着刮板带着颜料正刮一次对毛巾印花，正刮到位后再反刮一次，如此

2、完成一个印花周期6个工步的循环，再返回开始处进入第二个周期的运行。　　除了以上自动运行的流程外，设计时考虑到为了调试及检修的方便，还要系统能分别对每一工步单独进行点动、单步和正反转运行，或只运行某几步程序。综合以上工艺流程要求和控制设想，我们对系统设计了调试、手动、单步、周期及自动等五种操作方式：1．调试：各工步都可单独分别运行，运行到位后即停止；2．手动：各工步都可单独点动，按钮释放即停止运行；3．单步：按下启动按钮，运行一个工步，到位即停。再按启动，则进入下一工步运行；4．周期：从初始位置开始，按启动按钮，程序自动完成一个周期的6步动作后返回到第一步开始位置停止。5

3、．自动：按启动按钮，程序完成一个周期的6步动作后又接着从第一步开始运行，自动循环。在自动方式下，中途若按下复位按钮，则系统要继续运行到第一步开始位置才停止；若按下停止按钮，则运行立即停止，此时若再按启动，系统即从该位置运行到第一步开始处停止。　　整个印花机组采用三台交流电机拖动，其中网框电机M1为1.5KW，正转；导带电机M2为3.5KW，需快、慢速运行及正反转；刮板电机M3为2.5KW，正反转。由于导带电机转速应根据工艺要求随时调节，故考虑M2采用变频器来拖动。毛巾印花工序的湿度较大，同时为了保证印花机定位准确，提高产品质量，各工步到位检测拟采用密封无触点的传感器。二

4、、控制系统硬件设计　　如图2所示为PLC控制电路外部接线图。为了使系统工作稳定可靠，控制核心部分的PLC及变频器均选用进口器件。　　根据工艺流程和控制要求，系统中设有8个位置传感器，15个按钮和转换开关，1个变频器故障信号，计24个输入信号；输出控制5个接触器和电磁阀、9个指示灯，控制变频器4点，计数器1点，需19个输出信号，共计43个I/O点。考虑预留部分余量，所以PLC采用富士的NB1—P56型。该机的最大优点是每一个I/O点都可由用户程序任意设定，且I/O继电器全部做成超小型可拔插的模块型式，每一点都可根据需要拔插更换不同类型的I/O继电器，维修简单；同时该机型扩

5、展灵活，存贮器后备电池为可充电的锂电池。　　为了提高系统的抗干扰能力，PLC的输入继电器我们选用无触点的光电耦合输入模块，用以隔离现场干扰，使系统工作稳定。变频器选用富士的FRN3.7G11S—4CX型。富士产品在国内应用很广，2002年度的中国变频器市场调查富士变频器在国内市场占有率排名　　第二，足见其影响之大。　　富士变频器有如下特点：1．接线简单，噪声低，安装使用维护方便。2．启动或制动的转速、时间、转矩都可以人为设定，电机可在低速下以大转矩启动，加速或减速过程更平稳迅速，冲击小。3．可通过面板编程设定各种功能，来控制电机运行。还可通过编程设置多步频率，最多可达1

6、5步的不同频率值，以适应各种复杂的调速要求。4．完善的保护功能。变频器运行时的电流、电压、频率、转矩和功率等参数都可以在线监视，若超过设定值就会自动报警或保护停机。对地短路、过热及内部电路故障等也都会使保护功能动作而强制性停机，有效的保护了电机和变频器本身的安全。各工步到位传感器采用NJK-5002螺栓型霍尔开关，其安装调试简单方便，灵敏度高。8个霍尔开关传感器的直流电源取自PLC的+24V直流输出。　　对系统五种操作方式的转换我们采用的是5档万能转换开关，这样既减少了软件程序编制的麻烦，又使得操作方式转换更加直观，稳定可靠。　　为了便于统计毛巾产量，控制箱面板上还装置

7、了电子数显式计数器，由反刮到位信号（也就是一周期第6个工步的结束信号，它表示印刷完一条毛巾）驱动其计数。每班上班时先将其显示数据复零，再开始统计本班产量。　　在控制箱面板上设置了各工步到位及电源、故障等相应的指示灯，给值车工一个醒目的提示，以避免错误操作。由于主要操作按钮都在控制箱面板上，为方便使用，在机台操作位置上还增设了启动和急停两个按钮。　　考虑到工业现场的恶劣环境，干扰较大，我们对PLC交流供电采用380/220V的隔离变压器（变压器级间屏蔽层接地），对其进行悬浮供电，以隔离由电网引入的干扰。在PLC的每个输出端都要并联上RC阻容