S7-1200 在纺纱机中的应用

1 项目简介

　　该项目中s7-1200主要运用在纺纱机的电气控制部分。2个PLC和1个触摸屏之间通过交换机来交换数据，通过S7-1200的高速计数器来检测电机的速度，通过一系列的运算输出到AO模块来控制电机的转速，从而完成纺纱机的自动控制。

2 工艺流程介绍

3 方案确定

主要基于性价比、需要5路高速计数器、2个PLC和触摸屏之间的通讯、方便组态，最终选择用SIMATIC S7-1200来完成该项目

4 产品硬件配置

⑴开机启动顺序：

　　No.1:风机电机起动 （星/三角起动）；
　　No.2:纺杯电机起动 （星/三角起动）；　
　　No.3:左/右分梳辊电机起动；
　　No.4:排杂减速电机、吸杂风机电机起动 （若选择开关SA2断开，风机将不起动）；
　　No.6:上述电机运转并稳速后,引纱和卷绕电机、给棉电机、卷绕横动电机将同时起动。

⑵停机制动顺序：

　　No.1:喂棉电机停车；
　　No.2:分梳辊电机停车；
　　No.3:纺杯电机停车；
　　No.4: 横动电机、引纱和卷绕电机停车。
　　No.5:风机电机、排杂、吸杂风机电机停车；
　　No.6:待机器的转动部件全部静止后，断开电源开关

⑶工艺参数实现过程：

（一）、 面板输入参数
①正常启动部分

　　在控制面板中需要输入的参数有：1、纱线品种（tex）： 棉条号数（tex）：纱线捻度（T）：
转杯轴承直径（0：8.9 1：10） 喂棉齿轮比（0：26/48 1：48/26 2：48/48） 卷绕角（30-40）：
接头时间参数（沉纱时间 落筒时间）

实际计算过程：

V_引纱= N_转杯/ T 
E_牵伸=棉条号数/纱线号数
V_喂给= V_引纱/E_牵伸

其余参数根据相关参数自动计算（例如：横动电机频率）
②单机调试部分（单个机构调试）
（二）、运行原理
①风机电机起动 （星/三角起动）【50HZ或按输入频率启动（加变频器）】；
②纺杯电机起动 （星/三角起动）【50HZ或按输入频率启动（加变频器）】；
③左/右分梳辊电机起动【50HZ或按输入频率启动（加变频器）】；
④排杂减速电机、吸杂风机电机起动 （若选择开关SA2断开，风机将不起动）；
⑤上述电机运转并稳速后,引纱和卷绕电机【按计算值启动】、给棉电机【按计算值启动】、卷绕横动电机【按计算值启动】将同时起动。
⑥其中转杯速度变化后引纱速度相应变化；引纱和喂给闭环。

⑷各机构传动

①引纱、卷绕传动过程：
  说    明：引纱电机（7.5KW四极）——同步带轮40/48——同步带轮40/40——引纱罗拉周长3.1415*0.040（单位：米）（轴上装有编码器测速）

计算公式：V_引纱=N_电机*（40/48）*3.1415*0.040*修正系数   【初始为1（跟测速有误差是调整）】
      F引纱=（ N_电机/1440）*50*修正系数【初始为1】
注：N_电机：实际转速   F引纱：引纱电机频率   V_引纱作为后续计算用

②喂给传动过程：

说    明：喂给电机（3KW四极【轴上装有编码器测速】）——同步带轮26/48、48/26、40/40——同步带轮34/60——罗拉传动比1/23——罗拉周长3.1415*0.025（单位：m）

计算公式：
1.1、V_喂给=N_电机*（26/48）*（34/60）*（1/23）*3.1415*0.025*修正系数【初始为1】
1.2、V_喂给=N_电机*（48/26）*（34/60）*（1/23）*3.1415*0.025*修正系数【初始为1】
1.3、V_喂给=N_电机*（40/40）*（34/60）*（1/23）*3.1415*0.025*修正系数【初始为1】
2、F_喂=（ N_电机/ 1440）*50*修正系数【初始为1】
注：N_电机：实际转速   F_喂：喂给电机实际频率

喂给速度范围：0.45米/分～4.5米/分

③转杯传动过程：

 说    明：转杯电机（30KW 两极）——工艺轮（可换）【或变频调整】——龙带传动轮（直径180mm）【测速点】——转杯转速（45000转/分～95000转/分）
  计算公式：1、转杯速度=测量的转速*（180/10）
            2、转杯速度=测量的转速*（180/8.9）

④分梳传动过程：
 说     明：分梳电机（5.5KW 四极）——工艺轮（可换）【或变频调整】——龙带张紧轮（直径120mm）【测速点】——分梳辊转速（5000转/分～9000转/分）
  计算公式：分梳辊转速=测量的转速*（120/28）

⑤横动传动过程：
 说明：横动电机（2.2KW 六级）卷绕角为30～40。
V横动：横动速度   V引纱：引纱速度  a：卷绕角   N电机：电机转速    F电机：电机频率
V横动=V引纱*sin（a/2）
N电机=（V横动/0.3）*10
F电机=（N电机/1400）*50*修正系数【初始为1】
引纱速度范围：45~180米/分  卷绕角范围：30~40°（可以有一位小数输入） 电机频率范围：15~60Hz

⑸中段半自动接头

　　机器具有半自动接头功能，每锭都配有断纱传感器（SQxx）和接头按钮（SBxx），同时每10个纺纱位（每个中段的左面或右面）有一个公用的断纱指示灯（Hxx）。

　　上述检测、操作器件和机器设置的工艺参数（包括设置的接头参数）实（一）、现机器半自动生头、接头的控制操作：

　　1、断纱显示——机器刚启动完成尚未生头或纺纱中间发生断纱后，其相应的断纱指示灯会点亮。提示操作人员接头；在同一个机节面（左面10锭或右面10锭）发生多个断头时指示灯一直点亮，直至该面没有断头才熄灭；
　　2、第一次按接头按钮——手动喂棉：按时则喂棉，松开则停止；
　　3、清理转杯；
　　4、 调节纱线末端长度（引纱长度），并投入引纱管中；
　　5、第二次按接头按钮——按动触发半自动接头控制程序，完成接头；
　　6、接头成功——纺纱器正常纺纱；
　　7、接头失败——重复上述接头过程，直至成功。

（二）、需要进行时间控制的原件
　　1、给棉罗拉
　　2、沉纱电磁铁
　　3、落筒电磁铁

　　沉纱时间T1 落筒时间 T2  按第一次按钮给棉罗拉同步喂棉，松开即停止；然后开始准备过程；后按第二次按钮，给棉罗拉开始持续喂棉，T1时间后沉纱电磁铁动作，完成成纱动作；第二次按钮启动开始T2时间后，落筒电磁铁开始动作，完成沉纱动作。

6 应用体会

　　SIMATIC S7-1200 控制器的使用对项目、产品、个人以及公司等方面有何影响。

1．      极为方便的以太网通信。使用普通的以太网电缆，可以下载和监控，提供了笔记本电脑与PLC通信的最简单的方法。
2．      指令系统的设计简单合理。
3．      STEP 7 Basic采用与西门子人机界面的组态软件WinCC flexible类似的多窗口界面，同时显示项目树窗口、程序区、组态和显示信息的巡视窗口，以及指令表或人机界面的对象列表等。软件的使用极为方便，例如可以将变量表和块的接口区中的局部变量直接拖放到梯形图中。软件很容易上手。
4．      各种硬件、网络和参数采用形象直观的图形和表格组态的方法来设置。比S7-200的“向导”功能和系统块更为直观和方便
5．      集成的WinCC Basic的功能和界面与WinCC flexible基本上相同。PLC与精简系列面板在同一个项目中组态和编程，人机界面可以直接使用PLC的变量。指示灯比WinCC flexible的更好用。有人机界面仿真功能。
6．      通信功能极强，以太网接口可以实现S7-1200与计算机或精简系列面板的通信，S7-1200之间的通信，S7-1200与S7-200、s7-300/400的通信，S7-1200与WinCC的OPC通信。