基于PLC技术的轧花自动控制系统的设计与研究

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1、2015年5月农机化研究第5期基于PLC技术的轧花自动控制系统的设计与研究1，21，21，3胡灿，吴明清，陈晓川(1．塔里木大学机械电气化工程学院，新疆阿拉尔843300;2．新疆维吾尔自治区普通高等学校现代农业工程重点实验室，新疆阿拉尔843300;3．东华大学机械工程学院，上海201620)摘要:结合国内外的主要控制方法，针对新疆当地轧花自动控制方式较简单、轧花效果较差等缺点，利用西门子小型PLC控制技术，设计了一种可根据籽棉回潮率范围、籽棉卷密度变化进行控制轧花机转速的自动化控制模型，并进行了整个PLC系统的设计;结合设计思路，利用研制的控制系统对小型轧花样机进行了轧花试验。结果表明:轧

2、花机转速的变化根据回潮率范围的设定从650r/min至1140r/min匀速稳定变化，实现了多段转速的控制。与变频器频率对照，系统运行稳定、可靠;籽棉卷密度的变化能通过电机电流进行反馈，实现了对转速的进一步修正。关键词:PLC;轧花机;转速控制;控制系统中图分类号:S24;S226文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)05－0167－06DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.05.037疫控制的轧花机控制方案，提高了轧花机转速控制的0引言［2］鲁棒性。山东大学的冯显英教授与其课题组对棉新疆是我国最重要的棉花生产和加工基地，棉花花轧花时最佳的籽棉含潮率进行了

3、试验与分析，结果的轧花是棉花加工生产中关键的一环，轧花的工艺要表明，适用于轧花加工的籽棉含潮率范围为6．9%～求对棉花的品质产生了较大的影响。综合大量的文8．7%;同时，根据轧花加工的关键因素建立了3层BP献可得出，轧花时，最主要的影响因素为籽棉的含潮神经网络结构，对含潮率与轧花转速模型进行了优化［3－4］率和籽棉等级、棉卷密度等。籽棉等级是一个较容易与预测。李兰忖基于单片机系统，设计了籽棉含［5］控制的轧花参数，含潮率则是影响轧花品质的关键因潮率的检测系统和PID控制方案。综合文献:国外素;轧花时，不同含潮率、不同温度下的籽棉需要建立的棉花加工方法较为先进，但棉花的采摘均为机采不同的轧花机转

4、速模型进行轧制。因此，根据籽棉的棉，轧花机控制的关键参数较为不同;基于单片机的含潮率、棉卷密度建立轧花机系统的自动化控制模型轧花机控制系统对生产环境有较高的要求，且抗干扰对棉花的加工品质、自动化生产具有十分重要的意能力弱，不利于实际的应用。目前，轧花工厂的轧花义。机控制方法较为简单，轧花时的转速控制仅为几种多受各种环境因素及棉花收获情况的影响，轧制过段转速控制。为此，结合新疆当地轧花机的控制现程中的籽棉的性状在不断地发生变化，轧花的过程是状，利用PLC控制理论，设计了可根据籽棉含潮率、籽一个十分复杂的非线性动态过程，难以进行数学模型棉卷密度变化进行轧花机转速的自动控制模型，并设的精准预测，轧花

5、机的自动化控制较难以实现。国内计了PLC控制系统。外诸多学者根据不同的轧花参数对轧花机采取了多1轧花机自动化控制设计思路种控制方法。美国的Nagle结合轧花参数，优化了轧［1］花机的转速效率。济南大学的董全成根据棉花加轧花机的工作结构图如图1所示。工的工艺要求，采用自适应模糊控制、免疫控制与传工作时，籽棉通过喂花辊送入至轧花机内部，刺统的PID控制方法相结合，设计了一种自适应模糊免钉辊将籽棉进行适当开松后，通过棉花清理装置进入轧花机内部;轧花机锯齿卷辊由轧花电机驱动，在拔收稿日期:2014－05－13基金项目:国家质检总局项目(201310107);新疆生产建设兵团科技棉辊的共同作用下在籽棉卷

6、上形成棉卷。轧花工作支疆项目(2012AB008)时，轧机工作厢内部籽棉的回潮率对轧花的质量产生作者简介:胡灿(1983－)，男，湖南益阳人，讲师，(E－mail)hucan-较大的影响。当籽棉卷密度过大时，对锯齿卷辊产生boy1@qq．com。通讯作者:陈晓川(1970)，男，辽宁营口人，教授，硕士生导师。较大的作用力，引起轧花机电机的负载增大，产生较·167·2015年5月农机化研究第5期高的瞬间电流。因此，籽棉卷的密度变化可以从轧花三相交流异步变频电机作为轧花机的运行驱动动力。机的瞬时电流的变化情况进行获取。图2轧花机自动控制结构图2核心部件的设计2．1电气主回路的设计根据轧花机的功率选

7、择控制方案，轧花驱动电机1．籽棉2．喂花辊3．刺钉辊4．棉花清理装置选用Y系列三相交流异步电动机，额定功率为3．85．籽棉卷6．锯齿卷辊7．拔棉辊kW，电机额定转速为2870r/min，满足轧花机的驱动图1轧花机机的工作结构图要求。电机采用变频控制方案，变频器选用富凌公司在轧花实际生产作业中，轧花机的转速一般均为生产的国产VF2000/GT3000型变频器，功率与电机进多段速度控制，轧花机的速度取