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1、 密级： JINGGANGSHAN UNIVERSITY本科毕业论文（设计）题目 铺网机中电机正反转控制 学 院 机电工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 08电气本（1） 教 务 处 印 制铺网机中电机正反转的控制摘要非织造布工业被誉为纺织工业中的“朝阳工业”，近几年我国的非织造布行业发展迅速，但是我国非织造布生产的关键设备交叉铺网机的水平却远远低于世界先进水平，已经成为我国非织造布行业发展的瓶颈。在深入分析、处理、总结三江无纺布公司无纺布生产系统实际应用中的经验的基础上，推导建立了交叉铺网机的运动学模型，给出了其运动控制解决方案，为保证产品的质量，小车采用S曲线加减速，为其高速平稳
2、运行提供保障。选定交叉铺网这部分进行深入探讨，从满足生产要求和产品质量这一基本点出发，提出控制正反转策略，通过PLC控制改变电机正反转，从而提高生产效率，改善产品质量。关键词 无纺布；交叉铺网机；电正反转控制；PLCDesign of Motors Reversion Control Used in Cross Lapper MachineCandidate：Liang LuoSupervisor：Jiehui ZouAbstractNonwovens industry is known as the textile industry in the sunny industry, in las
3、t few years of China nonwovens industry development is rapid, but China nonwovens production of key equipment of level is far lower than the advanced level in the world, China has become the bottleneck of the development of nonwoven industry. In depth analysis, processing, summary Sanjiang non-woven
4、 non-woven production company system practical application based on the experience, this paper establishes cross-laying machine kinematics model, and gives its motion control solutions, to ensure the quality of the products, car uses the S curve acceleration and deceleration, for its high speed and
5、stable operation of protection. The selected cross lapper this part carries on the thorough discussion, from the meet the requirements of production and product quality in the basic starting point, put forward positive control strategy, through the PLC control to change the motor rotating, thereby i
6、mproving the production efficiency, improve product quality.KeywordsNonwovens; Cross lapper; motors reversion control; PLC目录1 课题来源及目标11.1 课题来源11.1.1 吉安三江超纤无纺有限公司简介11.1.2 水刺无纺布全自动生产线11.1.3 控制对象31.2 设计目标及任务51.2.1 设计目标51.2.2 设计任务62 总体方案83 硬件设计103.1 设计思路103.2 主电路设计114 软件设计134.1 PLC组成部分134.2 PLC程序整体结构144
7、.3编程及调试154.3.1 程序编程154.3.2 程序分析184.3.3 软件调试195 总结211 课题来源及目标1.1 课题来源本课题来源于作者2011年暑假实习所在的吉安市三江超纤无纺有限公司。1.1.1 吉安三江超纤无纺有限公司简介吉安市三江超纤无纺有限公司位于江西省吉安市高新技术产业开发区，是浙江三江企业（集团）旗下的一家高科技企业。公司拥有独特的无纺布水刺工艺，所生产的双组份中空桔瓣超细长纤维纺粘水刺无纺布，达到世界领先的水平，目前正广泛应用于擦拭材料、工业吸水吸油擦拭材料、家纺防螨材料、气液体过滤材料、高级印花壁材、服装材料、美容卸妆材料、高档防护材料PU与 PVC皮革材料、
8、超纤革材料、轿车内饰顶篷材料及卫生材料等。1.1.2 水刺无纺布全自动生产线无纺布生产流水线主要由开松机、加药机、混棉仓、精开松、梳理机、交叉铺网机、牵伸机、合并帘、水刺机、烘干机和卷绕机组成，如图1-1所示。图1-1无纺布生产线的总体示意图各个模块的主要功能如下：(1)开松机：主要是松解纤维、棉、纺织品等材质，通过撕扯使大块的纠结纤维松解变成小块或束状，同时在松解过程中伴有混和、除杂作用。开松机一般是由一对喂入辊或喂入罗拉及一个开松锡林组成，开松锡林上装有角钉或梳针或针布或豪猪打手，为开松更彻底。(2)加药机：使得两种棉更容易缠结。(3)混棉仓：混棉仓的作用有两个： 使不同的棉进入仓内有更充
9、分的，更均匀的混在一起； 混棉仓的体积较大，能够存储一些棉。(4)精开松机：对混棉仓的棉进行再开松送入到梳理机中。(5)梳理机：把经过初步加工的原料梳理成单纤维状态，组成网状纤维薄层，再集合成纤维条的机器。由于纤维的种类和工艺要求不同，梳理机也有各种不同的结构，如梳棉机、梳毛机、梳麻机等。经过梳理后的纤维条，许多杂质和疵点已被排除，不同品质和色泽的纤维得到较充分的混和，纤维初步伸直，且具有方向性。这些都是生产品质优良纱线的重要条件。但纤维大多仍带有弯钩，有待后续工序理直。(6)交叉铺网机：作用有改变布料的宽度，和厚度，提高布匹的横向拉力。(7)牵伸机：根据客户的不同需求，调整布匹的厚度，产出不
10、同的产品。(8)合并帘：增加一层棉，提高布料的纵向拉力。(9)水刺机：对料进行加固。(10)烘干机：使布料干燥，不易脏。(11)卷绕机：对成型的布料进行整理，便于记录产品的数量。1.1.3 控制对象交叉铺网是目前在非织造生产中利用最多的机械成网方法，因此交叉铺网的设备交叉铺网机也就成为非织造生产中的关键设备，也是本文选择研究的对象。交叉铺网机是非织造布生产线的关键设备，直接影响产品的质量。随着非织造布行业的快速发展，传统的铺网机缺乏对纤维网铺放的控制，造成纤网均匀度差，边缘增重严重，产品质量不高，人机界面不灵活等缺点日益显现，这已经成为我国非织造布行业发展的瓶颈。因此，对铺网机实现自动化控制，
11、获得一种对铺网机运动过程实行在线调整和控制的方法是非常必要的。在利用机械式交叉铺网机铺叠成网的非织造布生产过程中，纤网经过开松、混合、梳理之后进入交叉铺网关键工序，将梳理机输送过来的合格纤网铺叠成所需厚度的纤网层。因纤网铺叠的平整度、均匀度直接影响到非织造布的质量和使用性能，所以铺叠成网是非织造布生产工艺过程中最重要的加工工序之一。吉安三江超纤无纺有限公司使用的是法国阿斯兰公司（Asselin）的Profile交叉铺网机，图1-2为现场拍得的实物图片。图1-2 现场实物图取某瞬间，小车自左往右运动的，其运动原理如图1-3所示。 图1-3 交叉铺网机工作示意图就图1-3分析铺网机的运动过程：各部
12、位运动速度图中以标明，梳理机的出网速度即为交叉铺网机的入网速度，这个速度在整个运行期间是稳定的，也就是说纤网一恒定的速度源源不断地铺到输出帘上。小车A和补偿辊C固定在同步带上由M1电机拖动共同运动。小车B和补偿辊D固定在同步带上由M2电机拖动共同运动。两小车在导轨上高速度做往复运动（由图可知，小车A的平均速度是小车B的两倍），把梳理机送来的纤网源源不断地经过A小车的下出网帘交叉铺到输出帘上，输出帘由电机M3驱动，它的速度与铺网速度、幅宽和层数有关。卷帘电机M4和M5分别随补偿辊C和补偿辊D一同运行，辅助M1、M2带动钢丝和皮带运动，并补偿小车运动中前后帘的位置差。在各小车和补偿辊运动边缘均有限
13、位线圈，为PLC提供正反转信号。高速铺网机运行速度高，运动部件质量大，惯性力大，在往复铺网过程中，上下小车和前帘驱动电机与后帘驱动电机频繁起停，为减少两端换向时的纤网超喂的影响，应尽量缩短加减速时间，在输网帘速度为80m/min时，一般加减速时间应控制在400ms以内。但加减速时间短，动态冲击力大，运行不平稳，这将影响铺网速度的提高。为减少的冲击，一是减径运动部件质量，为此运动辊子采用碳纤维材料；另外从运动控制角度着手，如何保证在机器运动平稳的前提下，实现以加减速时间最短为目标的最优加减速控制规律，使机器具有满足高速加工要求的加减速特性。常见的加减速方式有：直线加减速、指数加减速和S曲线加减速
14、，其中S曲线可以实现匀加加速度(加速度的变化率)，加减速在任何一点的加速度都是连续变化的，从而避免了冲击，速度的平滑性很好，运动精度高，但是算法比较复杂。本控制系统可采用S曲线加减速，如图2-3所示。图1-4 输出帘上纤维运动路径俯视图1.2 设计目标及任务1.2.1 设计目标对于纵横向强度比有一定要求，克重较重的产品，在梳理机后还要经过交叉铺网机及牵伸机。传统的交叉铺网机有三大弊端：（1）由于纤网的张力，使纤网产生横向收缩；（2）铺网小车变换方向时，由于存在死点(铺网速度为0)，与梳理机以恒速输出之间产生差异，在纤网边缘部分产生超喂，致使边网部分的重量大于中间；（3）当后续固结时，产品横向进
15、一步收缩，使两边偏重的问题更加突出。此外，高速铺网机在非织造布生产线中占有举足轻重的低位，它直接影响整条生产线的生产效率和厂品质量，围绕这些问题，国内外主要生产交叉铺网机的厂家都采取了各种措施，并使铺网机铺网速度越来越向均匀、高速方向改进，生产出高性能的交叉铺网机。目前高性能的交叉铺网机均为国外厂家产品，主要有德国奥特法(AUTEFA)公司CL2003和CL4000铺网机，法国阿斯兰公司(Asselin)的Profile交叉铺网，纤维网喂入速度已高达150r/min。国内企业的交叉铺网机相对比较落后，其中以郑州纺机为代表的新型交叉铺网机最高速度己经达到80n/min，但同国外的交叉铺网机相比差距仍比较大，而这类国产新型交叉铺网机目前并没有在际生产中得到应用。国内外铺网机性能对比如表1-1所示。表1-1 国内外各种铺网机性能对比项目AsselinAUTEFA郑州纺机喂入幅宽/mm250025002500喂出幅宽/mm180070001800700018007000喂入速度m/nin可达150可达1
