1控制原理
1.1工作过程系统工作原理见图2。图2左侧放卷辊轴上绕的是送卷经线，右侧收卷辊轴上绕的是收卷经线，随着设备的运行，放卷直径A逐步减小，收卷直径B逐步变大，当最后放卷将要结束的时候，放卷辊轴的转速达到最大。因为收卷电动机为异步电动机，转速恒定不可调，在转动过程中会直接影响经线的张力，张力的变化会影响整经工艺的质量，所以必须将经线的张力控制在一个恒定的范围，从而保证产品的质量。该系统采用位移传感器，检测出检测点的偏移量，进而检测出张力的变化量，将信号传递给伺服电动机，经过PID运算，时刻调节放卷辊轴的转速，进而将经线的张力控制在恒定范围内。1.2PID闭环控制系统对经线张力进行控制，需要采用比例积分微分调节器(PID)调节技术［4］，通过位移传感器检测出检测点的位移变化，进而调节伺服电动机转速，确保张力在所需范围之内。PID闭环控制原理［5］如图3所示。式中:e(t)为偏差;r(t)为给定值;c(t)为实际输出值;u(t)为控制量;KP、Ti、TD分别为比例系数、积分时间系数、微分时间系数。开始工作之前，先设定一个位移传感器的合理位置，即为目标控制点r(t)。正常工作时，收卷电动机按照顺时针的方向收卷经线，因其转速恒定不可调，而其直径随着工作的进行而不断增大，放卷直径不断变小，从而导致经线线速度的不断变化，收卷线速度偏快，经线张力偏大;收卷速度偏慢，经线张力偏小。在张力的变化过程中，带动了位移传感器检测点的位置变化，进而可通过位移传感器检测到经线张力的变化，并将此结果反馈到PLC中，这就是PID的采样值u(t)。PLC根据张力的变化即偏差值e(t)，及之前设定好的PID运算参数:比例系数KP、积分时间系数Ti、微分时间系数TD，通过PID算法调节送经伺服电动机的转速，即为实际输出值c(t)，使得张力实现一个动态的平衡。
2软件设计
2.1I/O口分配电子送经控制系统的PLC分配表如表1所示。2.2程序设计电子送经控制系统程序主要有自动控制程序和手动控制程序2大模块。自动控制流程图如图4所示。自动控制程序首先检测光电信号，然后光电延时，延时未到就执行自动程序，位移传感器检测当前位置变化，将变化量送给PLC进行PID调节，PID的输出值转换为频率可调的脉冲输出，从而改变伺服电动机速度，如果达到最大速度就停机。图5为手动控制的梯形图界面。随着PLC在工业现场的大量使用，触摸屏技术的应用也越来越广泛。通过HMI设计系统的首页界面、操作界面、报警显示界面、参数设定界面。图6为控制系统HMI操作界面。在该操作界面下，按“上”“下”按钮，分别实现送经电动机的“正转”和“反转”功能。“后梁位置”表示传感器当前的数值及后梁的当前位置。运算输出标识PLC通过PID运算输出的数值，这2个数据为只读，不可修改，在手动调试时以供参考。右边的指示灯为开机信号，即为开机接近开关的通断状态。停止状态为不闪烁，开机后为闪烁状态。
3结语
电子送经控制系统采用PLC控制技术，以人机界面(HMI)为交互平台，合理选择系统硬件，较好地解决了送经过程中张力恒定的问题。实践表明，该系统能够保证经线质量，提高劳动生产率，且控制系统自动化程度高，监控画面操作简单方便，维护方便，控制可靠性高。
作者：黄淑琴 单位：泰州职业技术学院 机电工程学院
