一、系统介绍

    随着近几年工业的迅速发展，煤炭，冶金行业规模空前的扩大，焦碳的用量也日趋提高，人们对焦炉的要求也越来越高，环保、节能、稳定性高的焦炉受到了大家的普遍认同，因此，怎样实现对焦炉的监控及实时控制就显得非常重要。

    本项目是焦化厂1#焦炉的监控系统，我们设计采用组态王做上位的人机界面，下位机采用西门子S7-300系列编程软件，通过Profibus-DP协议与组态王进行通讯，从而实现对焦炉的监控和控制。

    二、系统控制工艺：

    焦炉监控系统组成主要有两大部分：一、压力、温度的采集监控；二、管道上执行器的自动调节。下面分别进行介绍：

    1、温度、压力的监控部分主要是有下位机（PLC）通过模拟量模块对现场热电偶、热电阻及压力变送器的数据采集，并对其进行一定方式的转换使其与现场数据保持一致，以保证显示的**度，在上位机（组态王）上建立相关的变量与之相联接。

    焦炉监控系统主要的监控点有：蓄热室顶部的吸力、温度，集气管、主管的压力、温度，机侧烟道、焦侧烟道的吸力、温度，高压氨水、低压氨水管道的压力、温度等。监控画面如下：

    蓄热室监控画面：    

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    管道监控画面：    

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    2、焦炉管道上执行器的调节分为手动调节和自动调节两种方式，通过在调节画面中的转换开关来对此进行选择，当转换开关置在手动位置上时，可以在画面上手动设定的文本上写入数据，此数据是想要开阀门的百分数，经输出后控制阀门的开度；当转换开关置在自动位置上时，可以在画面上的设定值文本上写入所要求的实际数值，下位机会进行换算后根据设定值和反馈值的比较进行输出控制，实现对执行器的自动调节功能。

    焦炉系统中控制的执行器主要有：集气管压力执行器、主管压力执行器、焦侧烟道吸力执行器、机侧烟道吸力执行器。

    调节画面：

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    另外可以通过改变比例、积分（微分一般不用）参数的数值，对执行器调节波形的振荡进行实时的直观的动态监控，从而能够进行更为**的调整。画面如下：

    PID调节画面：    

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    三、其它介绍：

    本项目利用KINGVIEW组态软件还编制了以下动态画面：

    历史趋势画面：可以设定需要保存的时间，能够方便的查出每时每刻的历史数据，能够显示每班运行数据的平均值、大值、小值等；

    报警画面：显示定义变量的报警值，并能够进行记录打印；

    报表画面：对每个班次的数据做成报表，方便进行查询。

    四、总结：

    通过本项目的设计和应用，使我对组态软件有了更深刻的理解。画面上做的更美观，立体感强，历史趋势的分析应用更方便，对现场模拟量信号的检测和调节更趋于直观性，能够对变量文本进行读、写、监控一体化的操作，在工业监控系统中实现了应有的功能。相信以后组态软件的发展能够更全面更方便的实现监控和控制的功能。

适用于纯毛，人造纤维和合成纤维的纯纺或混纺。该机为悬锭毛纺粗纱机。

    其主要技术特征有：

    ·牵伸倍数4～20；

    ·捻度范围10～40捻/米；

    ·高纺纱转速1200r/min。

    3.1电气传动和变步器的选型

    主电机10kW交流异步电机传动，变频调速；

    卷绕电机5kW交流异步电机传动，变频调速；

    龙筋升降电机0.55kW交流异步电机传动，变频调速；

    该机主传动电动机的负载属恒转矩负载，即在各种不同运转速度下，所需转矩不变（或基本不变）。恒转矩负载的功率为：

    P=ML·n/9550（1）

    可见，恒转矩负载的功率P与转速n成正比。

    式（1）中，转矩M1为折算到电动机轴上的转矩，其单位是N·M，转速的单位r/min，功率P的单位是kW。

    卷绕电动机负载的属恒功率负载，即在各种不同运转速度下，所需功率不变（或基本不变），其机械特性（转矩与转速的关系曲线）呈双曲线，恒功率负载的阻转矩为：

    ML=9550P/n（2）

    即恒功率负载的阻转矩ML与转速n成反比。负载的恒功率特性实际上是在一定的速度范围内，因为当速度很低时，受机械强度等的限制，阻转矩ML不可能无限增大，因而实际上，在很低的速度下，恒功率负载将转变为恒转矩负载。

    龙筋升降电动机的负载类似起重机负载，龙筋运动为升降往复变化，负载经重往复变化，该类负载电动机应配置直接转矩控制变频器或采用伺服电动机驱动。但因龙筋升降电动机功率小，负载轻，选用矢量控制变频器，采用变频调速也可。

    主传动变频器宜选用矢量控制变频器，而卷绕变频器宜选用直接转矩控制变频器。

    3.2控制系统

    采用PLC控制，完成粗纱的卷绕成形及牵伸、加捻的同步运行，选用高精度的张力传感器在线检测粗纱张力。该信号送至PLC经数据处理和运算后控制变频器输出频率，调节卷绕电动机的转速以保证粗纱张力稳定，如图2所示，通过旋转编码器检测捻度齿轮的参数和龙筋升降动程变化量，数据经PLC数据处理和运算后控制龙筋的升降。

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    图2粗纱张力控制原理框图

    采用触摸屏设定纺纱品种，粗纱质量、捻度、锭翼转速以及纺纱定长等参数，通过PLC自动控制卷绕张力的大小以保证少断头的锭翼转速等的匹配关系，显示机器的运行状态，提示故障方式和故障位置，实现人机对话，控制系统如图3所示。

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    图3毛纺粗纱机控制系统原理框图

    图3中，变频器分别为主电动机、卷绕电动机和龙筋升降电动机调速变频器，线圈为接触器线圈。

    4、毛细纱机

    适用于纤维平均长度为60～100mm的羊毛、毛型化纤的纯纺或混纺

    主要技术特征：

    锭数（锭）504、492、480、456等；

    锭速（r/min）：。

    4.1电气传动和变频器选型

    全机主传采用15kW（对456锭）交流异步电动机传动，变频调速。钢领板升降电机380v，180w，吸风电动机2.2kW、3kW各1台。

    毛细纱机主传动为恒转矩负载，对调速精度要求较高，宜选用无速度传感器矢量控制变频器为宜。

    4.2控制系统

    F2520型毛细纱机采用可编程控制器PLC通过变频器控制电动机调速，使全机速度按预先设定的纺纱曲线运行。系统主要由PLC、触摸屏、变频器、定位控制模块和伺服系统等组成。框图如图4所示。

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    图4毛细纱机控制原理框图

    本机采用电子凸轮取代传统的机械式凸轮，使钢领板的升降更为平稳。电子凸轮由定位模块（如西门子EM253模块）和伺服电机及其驱动器等组成。

    5、结束语

    毛纺机械种类较多，工艺性强，近年来自动技术化水平有了较大提高，然而，与其它纺织机械（如化纤机械、棉纺机械等）相比，应用变频调速，计算机技术还不够普及、水平还不够高。另外，还有不少毛纺机械至今仍未采用变频调速等高新技术。也就是说毛纺机械的技术改造工作量还较大，需要同行共同为毛纺机械技术水平的提升尽力