基于PLC的无纺布振动喂棉机控制系统设计与实现

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1引言

在无纺布设备工艺流程中，完成纤维的混合及开松后，即可将其送入喂棉系统。喂棉系统的选用应与纤维类型以及成网机形式相适应，通常槽式喂棉机用于长度小于60mm的细旦纤维，更长的纤维或是粗旦纤维则应采用带振动槽的喂棉箱—气压型振动棉箱。本项目重点介绍的气压型振动棉箱现已通过研发并投入正常生产中。

2气压型振动棉箱简介及控制要求

2.1振动棉箱

气压型振动棉箱是介于开清系统和梳理系统之间的重要工艺设备，如图1所示。原料从上输送管道进入喂棉箱内，通过控制箱内上、下箱气流压力，以保证形成连续、均衡的喂给量；同时通过振动板的振动，使喂棉箱形成均匀一致的筵棉从喂棉箱下部输出，喂入下道成网机。就成网机而言，由喂棉系统均衡、稳定地输出筵棉对纤网的质量（单位面积重量以及长、短片段不匀率等）至关重要。

图1气压型振动喂棉箱

2.2设计要求

要求建立完善的自动控制系统，利用先进的自动化技术和工艺参数对喂棉箱进行实时监测和自动调节，使设备和工艺生产保持在最优的运行状态，提高设备的运行效率，主要包括以下几点：

（1）pid和连续喂棉自动控制系统，通过设定适当工艺参数如：上、下箱压力，上、下限压力报警和pid比例系数p和积分系数i，使喂给速度得到连续保证，从而使上、下箱压力保持恒定。

（2）高速计数，利用plc特殊高速计数点实时监测打手辊转速的快慢，以便在出现原料堵塞之前及时做出合适的处理。

（3）实时监测众多工艺参数设备运行状态，如储棉箱料位监测，以便保证喂棉箱内压力的稳定；实时监测上、下箱压力，以便在挂花或开清供棉不足时及时处理，保证生产的连续性和稳定性。

（4）建立集中控制系统，通过计算机发出集中启动和集中停止命令，快速、准确地完成生产设备的自动启动或停车，并对所有设备进行有效的联锁保护。

（5）mpi通讯的设定和实现，只是通过通讯设定即可解决通讯问题，简洁、迅速。

3技术方案和实现方法

根据控制要求和实际所需控制点数选用西门子s7-200cn系列plc。cpu224主单元加em223扩展i/o单元，人机界面选用西门子tp170b触摸屏，实现较高的配置性价比。除预留两个点作为备用外，设计上其他plc点都有充分利用，tp170b是单色5.7’屏，既能节约成本又能图文并茂直观显示出所需工作画面的内容。具体控制原理详如图2所示。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律pid控制或pid调节，对于常见的的弱耦合单回路低阶反馈系统是最有效的控制算法。喂棉箱上箱、下箱压力设定值由工艺确定，根据不同原料和产量要求设定上下箱压力值，选用pi算法。在实际调试中，通过人机界面先大致设定一个经验值k1，k2，然后根据调节效果修改参数值；同时喂给速度值通过pi调节可实现连续喂棉，界面中通过棒图形象地表示连续喂棉的波动情况，如图3所示。

图3连续喂棉棒图

3.1打手辊转速实时监测

利用plc特殊高速计数点实时监测打手辊转速的快慢，以便在出现原料堵塞之前及时做出合适的处理。利用s7-200cpu224专用高速计数点，6个独立的高速计数器（100khz），hsc0-hsc5只有定义了计数器和计数器模式才能对计数器动态参数进行编程，每个高速计数器都有一个控制字节，本程序里是以smb37为例，对smb37.7-smb37.0d7-d0为11001000转化为十六进制就是16#c8，用的是hsc0，mode0，对应高速计数点是i0.0。机身上安装有计数装置，一圈发出一个脉冲，一秒钟内脉冲次数赋给vd5000，同时将hsc0复位一次，vd5000乘以60后把计数单位转换为rpm/min（见附表）。

程序清单：

main

network10

ldsm0.5

eu

lps

movdhc0,vd5000

aeno

＊d 60,vd5000

lpp

hsc0

subrutine

network1

ldsm0.0//允许计数器；

movb16#c8,smb37

//更新当前值，不更新预置值，设定计数方向为增；

//设定启动和复位都为高电平有效；

//设定为1