CN106149246B - 筒子纱脱水机控制系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开新型筒子纱脱水机控制系统及其实现方法，所述系统包括PLC、控制变频器、传感器和模拟开关，实现脱水机自动控制功能。设计人际交互界面，达到简单操作，提高控制效率和精准度，并能够及时反馈控制信息，并记录历史生产工艺，以供查询浏览。将控制终端上的人机界面监控参数在远程监控中心实时显示，实现生产信息的实时监控与管理、生产过程参数监测，设备故障报警监测，提供工厂级生产监控功能。系统完成了比原有生产工艺周期缩短，耗电量减少40%。本发明的新型筒子纱脱水机控制系统能够自动记录脱水过程的参数变化、故障信息，和历史记录以供查询，能够根据脱水过程自动调节相关变量并提高生产效率和减少能源损耗。

Description

筒子纱脱水机控制系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及工业生产设备组网与联动控制领域，具体涉及一种新型筒子纱脱水机控制系统设计与控制方法实现。

背景技术

目前我国的染色脱水装备制造业总体还很落后，染整装备产品多以附加值低、技术含量低的低端产品为主。国内大多印染企业还是采用高功率，人工控制的方式作业，耗电耗时，自动化程度低，生产线上设备缺乏互联互通以及自适应的反馈控制的功能。

传统筒子纱脱水机的这种高能耗、低功率的工作方式已经达不到生产控制的要求。现有印染生产企业的染整装备智能升级改造是大势所趋。

本系统开发的脱水机智能化控制终端，实现脱水机自动控制功能。设计的人际交互界面，操作简单，控制效率和精准度大为改善，并能够及时反馈，控制终端上的人机界面监控参数在远程监控中心实时显示，实现生产信息的实时监控与管理。

针对筒子纱经过染色工艺后的脱水机系统，老式的脱水机系统工艺控制流程简单、并且效率不高，需要人工控制加工过程，控制精度达不到要求，并且不能自适应的反馈系统的故障信息、并进行及时处理，新型筒子纱脱水机能够自动记录脱水过程的参数变化、故障信息，和历史记录以供查询，能够根据脱水过程自动调节相关变量并提高生产效率和减少能源损耗。

发明内容

本发明目的是针对筒子纱经过染色工艺后的脱水机系统，老式的脱水机系统工艺控制流程简单、并且效率不高，需要人工控制，控制精度达不到要求，并且不能自适应的反馈系统的故障信息、并进行及时处理，新型筒子纱脱水机能够自动记录脱水过程的参数变化、故障信息，和历史记录以供查询，能够根据脱水过程自动调节相关变量并提高生产效率和减少能源损耗。

为实现新型脱水机系统的控制系统设计与实现，本发明采用如下技术方案。

新型筒子纱脱水机控制系统，其包括：

主控制器，采用PLC实现，用于控制变频器、传感器模块和脱水机电机，实现脱水机自动控制功能；

触摸屏模块，用于人际交互，输入输出信息，达到脱水机的实时控制操作，并能够及时反馈控制信息，记录历史生产工艺，以供查询浏览；

执行部件，包括控制变频器、传感器模块和报警模块，监控执行部件的参数在远程监控中心实时显示，实现生产信息的实时监控与管理、生产过程参数监测，设备故障报警监测，提供工厂级生产监控功能；

所述触摸屏模块通过RS232总线与PLC的8针Din圆形公头编程口相连，PLC数据的上传与触摸屏命令的发送都通过总线方式实现；PLC通过RS232转RS485接口转换器与变频器通信，PLC控制指令发送到变频器，变频器控制电机的转速；PLC触点通过杜邦线连接传感器模块，接收电平的跳变信息并反馈信息。

触摸屏模块作为接收消息与显示器位于PLC上方，变频器及传感器模块和电机属于执行部件位于最下方。

进一步地，通过传感器模块监测硬件的状态信息，如遇故障，报警模块即报警通知操作人员；触摸屏模块记录相应的故障信息，包括时间、类型、相应的变量值和故障诊断原因。

进一步地，根据触摸屏上设定的速度，电机带动脱水桶转轴，并根据纱线的松紧程度和设定的批次信息自动调节脱水时间和温度，达到最佳的脱水效果。

进一步地，，触摸屏还提供历史工艺的查询，根据历史记录，能判定哪种布料需要脱水的时间、温度、速度的长短，根据反馈的信息来自动调节脱水状态，以降低功耗，提高生产效率。

进一步地，所述触摸屏模块还包括联网功能，在网络连接状态下，通过实时查询相关状态寄存器的配置，以检查是否出现故障信息，并实时控制基本的开关动作。

实现所述的新型筒子纱脱水机控制系统的方法，其包括如下步骤：

(1)打开开关电源，启动主控制器PLC，设定好基本的参数、总线仲裁方式、以及采集需要反馈的信息；并连接好触摸屏模块和执行部件；

(2)通过RS232将PLC的8针Din圆形公头编程口连接触摸屏；触摸屏模块采用工业触摸屏作为人机交互终端，给触摸屏上电后，内部的程序自动复位刷新、显示主窗口显示界面，配合变频器，控制基本的运动模块进行电气动作，实时显示修改和刷新界面信息；

(3)采用温度传感器作为温度采集实时、显示报警反馈信息；将温度传感器通过传导线连接到PLC控制器，将其放置在脱水机的缸体内部，实时感应内部温度的变化；

(4)采用霍尔元件作为电机转速测量、采集速度大小变化；在电源接通的情况下，将霍尔原件放置在转动轴承附近，只要轴承转动，它就会感应出电压的变化，经过换算将霍尔原件模拟量转化为数字量输出给触摸屏模块实时显示；

(5)采用直流电机带动主轴桶的定时转动来达到离心效果，让纱线表层脱水更彻底；在通电的情况下，通过PLC发出的控制信号，控制电机的转动以及让变频器控制速度大小的变化；

(6)在PLC中采用PID控制算法和优先级设定的原理，实现多任务的实时调度与协同控制；根据中断优先级协同多任务的调度运转；将PLC控制任务分为多种控制类型的子任务，为各种任务的类型分配优先级，运行当前所有就绪的子任务中优先级最高点的子任务，具有相同优先级的子任务则按时间片轮询运转；

(7)根据联网功能，在触摸屏模块通过网线连接在PC端时，可实时查询相关状态寄存器的配置，以检查是否出现故障信息，并可以实时控制基本的开关动作。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

本发明采用PLC作为主控终端，并配置触摸屏实现人机交互，再从考虑多任务的协同调度问题上面提出解决方案。后者采用的是电路作为控制器，机械式的自动控制装置，控制电路简单，灵敏度不高，安全性不好，而且控制方法简单，并未加入控制算法来自适应调整，而且人机交互比较复杂。基于次本发明设计的脱水机控制系统设计与控制方法实现，工艺控制流程简单，控制效率和精准度大为改善，并能够及时反馈，能够自动记录脱水过程的参数变化、故障信息，和历史记录以供查询，能够根据脱水过程自动调节相关变量并提高生产效率和减少能源损耗。

附图说明：

图1是本发明的嵌入式控制终端设计原理图。

图2是实例中的控制系统框图。

图3是实例中的控制模块设计图。

图4是实例中的脱水机工作流程图。

图5是实例中的PLC的硬件组成框图。

图6是实例中的PLC扫描流程图。

图7是本发明的霍尔原件测速电路。

图8是实例中的PLC多任务实时协同调度。

图9是实例中的PLC多任务控制方法与实现流程图。

图10是实例中的优先级可抢占任务调度方式示意图。

图11是实例中的基于优先级可抢占的中断时序图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细的说明。为了使得本发明的目的和技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应该了解此处所描述的具体实施方式仅用以解释发明，并不用于限定本发明，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可以参照现有技术理解或实现的。

本实例中，主控制器，采用PLC实现，用于控制变频器、传感器模块和脱水机电机，实现脱水机自动控制功能；

触摸屏模块，用于人际交互，输入输出信息，达到脱水机的实时控制操作，并能够及时反馈控制信息，记录历史生产工艺，以供查询浏览；

执行部件，包括控制变频器、传感器模块和报警模块，监控执行部件的参数在远程监控中心实时显示，实现生产信息的实时监控与管理、生产过程参数监测，设备故障报警监测，提供工厂级生产监控功能；

所述触摸屏模块通过RS232总线与PLC的8针Din圆形公头编程口相连，PLC数据的上传与触摸屏命令的发送都通过总线方式实现；PLC通过RS232转RS485接口转换器与变频器通信，PLC控制指令发送到变频器，变频器控制电机的转速；PLC触点通过杜邦线连接传感器模块，接收电平的跳变信息并反馈信息。

触摸屏模块作为接收消息与显示器位于PLC上方，变频器及传感器模块和电机属于执行部件位于最下方。

进一步地，执行部件中各组成部分、触摸屏模块报警模块各自对应不同的寄存器单元，设定好PLC的控制参数后，就可以根据中断优先级以及设定的初始值来运转。

通过触摸屏模块的人机交互界面，先设定好基本的参数，运行状态，然后启动运行流程，实时刷新显示状态。并记录工艺的现实曲线和历史曲线，以供查询和检阅。

报警装置通过终端传感器监测各个部件的控制状态，如溢出或者机械故障就会触发传感器并立即报警通知操作人员。并记录相应的故障信息，包括时间、类型、相应的变量值和故障诊断原因。

采用PLC作为中央控制器，完成参数设置、总线仲裁、命令发送，接收故障。根据中断优先级协同多任务的调度运转。

采用工业触摸屏作为人机交互终端，配合变频器，实现基本的运动控制和电气动作。

采用温度传感器作为温度采集模块和报警反馈的控制单元。

采用霍尔元件作为电机转速感应装置，采集速度并反馈给主控制器。

采用直流电机带动主轴桶的转动来达到离心速度，让纱线表层脱水更彻底。并根据纱线的松紧程度和设定的批次信息自动反馈调节脱水时间和温度，达到最佳的脱水效果。

采用PID控制算法，实现反馈精准控制，采用优先级设定和时间片分段轮询的方式实现多任务的实时调度与协同控制。

提供历史工艺的查询，根据历史记录，可以判定哪种布料需要脱水的时间温度速度的长短，根据反馈的信息来自动调节脱水状态，以降低功耗，提高生产效率。

联网功能，指在网络连接状态下，可实时查询相关状态寄存器的配置，以检查是否出现故障信息，并可以实时控制基本的开关动作。

嵌入式控制终端实现原理图如图1所示，工业触摸屏通过RS232串口和PLC的转换接口相连接，通过网络的配置和PC端连接信息管理系统。通过嵌入式终端的设计可以及时地了解各个变量的运行状态，采集设备的生产信息，并且能够随时查看相应设备的生产曲线和历史曲线，更好的掌握生产信息。终端设备可以通过数据通信进行对子终端的监测和控制，方便员工在一个终端下面操控各个子设备，动态显示子终端的运行的图形界面，更好的查询各个设备的生产状态。嵌入式终端的开发需要对设备终端的信息进行采集，并且传入嵌入式主终端进行处理。对嵌入式主终端进行GUI界面开发，实现动态实时显示设备终端的状态，对其进行数据通信的设计，以便于实现实时数据传输与监控。通过触摸屏上面的相应接口连接PLC和信息管理系统，达到实时控制和查看目的。主控制框图如图2所示，PC端编写PLC程序，需要通过232转485的转换接口，用工业控制软件来构建梯形图。待触摸屏程序用组态王软件开发完善，通过转换接口连接PLC可以实时监控。系统的节点可以通过CAN转换器连接多个子设备，并统一管理自设备的运行状况。

脱水机程序设计如图3所示，加载各个初始化模块，并调度相应的应用程序，模拟脱水机的仿真和运行。

脱水机流程图如图4所示，基本实现方法触摸屏HMI初始化，PLC运行初始化，各个参数值上下限的设定，以及机械实现及故障反馈信息的控制。

实际模拟脱水控制效果，脱水机控制程序的基本模块，各自对应不同的寄存器单元，设定好PLC的控制端后，根据中断优先级以及设定的初始值来运转。

PLC的硬件组成框图如图5所示，主要由CPU模块、I/O端口组成。中央处理单元CPU是PLC的核心，是运算、控制中心，将完成以下任务：(1)接受并存储用户程序和数据。(2)诊断工作状态。(3)接受输入信号，送入PLC的数据寄存器保存起来。(4)读取用户程序，进行解释和执行，完成用户程序中规定的各种操作。PLC中的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。I/O接口模块的作用是将工业现场装置与CPU模块连接起来，包括开关量I/O接口模块、模拟量I/O接口模块、智能I/O接口模块以及外设通讯接口模块等。

PLC工作过程一般可分为输入采样，PLC扫描软件流程图如图6所示，程序执行和输出刷新三个主要阶段。PLC按顺序采样所有输入信号并读入到输入映像寄存器中存储，在PLC执行程序时被使用，通过对当前输入输出映像寄存器中的数据进行运算处理，再将其结果写入输出映像寄存器中保存,当PLC刷新输出锁存器时被用作驱动用户设备，至此完成一个扫描周期。PLC的扫描周期一般在100毫秒以内。

PLC通信协议与格式:采用MODBUS RTU模式指令帧格式，当H2U作为MODBUS从站时，支持MODBUS协议功能码0x01，0x03，0x05，0x06，0x0f，0x10(按十六进制数算)；通过这些功能码，可读写的线圈有M，S，T，C，X(只读)，Y等变量；寄存器有D，T，C。

通过MODBUS访问C200～C255段32位寄存器时，一个寄存器作两寄存器看待，一个32位寄存器占用两个16寄存器空间。比如用户要读或写C205～C208这4个寄存器，MODBUS地址为0xF70A(0xF700+10)，寄存器数量8(4*2)。32位寄存器不支持写单个寄存器(0x06)功能码。

MODBUS通讯用PLC的COM1口，变量都需转为十六进制数，如PLC默认地址为1，读线圈M400的值，需把十进制400转为十六进制0190来读，请求帧格式：从机地址+0x01+线圈起始地址+线圈数量+CRC检验,010101900001+CRC检验。读D1900需把十进制1900转为十六进制076C，请求帧格式：从机地址+0x03+寄存器起始地址+寄存器数量+CRC检验，0103076C0001+CRC检验。

本系统设计使用的是汇川PLC，自带4个接线式端子，可用来做Modbus通讯，程序不用写分时段扫描程序，PLC将自动后台分时段执行，COM0端口只支持Modbus从站，使用COM0端口做从站需将JP0跳线拔下，因为默认的使用的端口是鼠标头PS/2端口，所支持的协议为人机监控协议与下载协议，所以重新上电方可正常通讯，COM1端口可支持Modbus主站与从站，XP型PLC COM2端口也可支持Modbus主站与从站。PLC编程梯形图中，COM0做Modbus从站：程序下载完成后需断电拔下PLC上JP0跳线，重新上电。

PLC编程中，PLC调试编程通过工业控制软件编写主控程序，利用modbus协议调试，设置好相关参数，联调变频器，并直接向变频器读写命令。

PLC启动后带动直流电机和主轴的运转，根据设定的速度，电机带动筒子纱在转筒内部告诉旋转，达到脱水的效果，并根据纱线的松紧程度设定脱水次数与时间。

触摸屏与PLC的连接：触摸屏直接通过COM口与PLC相连接，为了正常通信，需要对触摸屏的串行口进行属性设置，为了能够通过触摸屏操作PLC，必须给TPC编写用户界面。触摸屏控制PLC模拟脱水机的工作原理，在PC端设计人际交互界面，下载到触摸屏，并连接PLC来控制基本元器件的运转。

TPC1062KS触摸屏作为显示终端，TPC1062K昆仑通态10.2寸屏，是一套以嵌入式低功耗CPU为核心(主频400MHz)的高性能嵌入式一体化触摸屏。该产品设计采用了10.2英寸高亮度TFT液晶显示屏(分辨率800×480)，采用了四线电阻式昆仑通态触摸屏(分辨率1024×1024)。USB1口用来连接鼠标和U盘，USB2用来下载工程项目，COM口用来连接PLC，并通过MCGS组态王软件设计人机交互界面，已到达精准控制，设置好就不需要人工操作的状态。人机交互界面实现流程在PC机上用组态王MCGS设计，并下载到触摸屏，连接PLC调试，包括基本的生产信息查询模块、控制显示模块、发送接收模块、报警模块，并且可以连接后台的实时数据库，建立自己的数据报表。

启动HMI并初始化，电源上电后PLC带动设置的程序，根据基本的设定参数，上下限值的设定，判断程序是否溢出并产生报警。报警装置通过终端监测各个部件的控制状态，如遇超过或者溢出现象立即报警通知操作人员。并记录相应的故障信息，包括时间、类型、相应的变量值和故障诊断原因。

通过连接PC端，可以实时查询PLC内部寄存器的值，解析Modbus协议可以设定参数和查询故障信息。故障查询监测中，将PLC通过485转232总线的方式连接PC端，联网读取PLC内部寄存器的值，下面提供查询的方法和步骤：

故障检测方法方式一：PC端通过一次性查询从机PLC的M106～M115线圈判断运行状态。

方式二：位操作查询运行状态

1、脱水时间设置指令,写D1000(如3分钟,180秒)：01 06 03E8 07 08 0A 4C

精度0.1秒 从机地址 写寄存器 寄存器地址 1800 CRC

2、脱水机开启指令，写M250线圈：01 05 00 FA 00 01 2C 3B

写单个线圈 线圈起始地址 线圈状态 CRC

3、手动停止指令，置位M150线圈：01 05 00 96 00 01 EC 26

4、复位急停，复位M150线圈：01 05 00 96 00 00 2D E6

5、故障种类查询：

根据脱水机的界面设计，内部采集的PLC来源于PLC寄存器，下面提供其相应的地址：一：可以查询PLC修改的状态位和寄存器如下(已经写入脱水机触摸屏相应的寄存器，可以进行操作)，位操作查询运行状态相应寄存器如下：

(1)脱水时间设置指令：写D1000寄存器(时间设定)。(2)脱水机开启指令：写M250线圈。(3)手动停止指令：置位M150线圈。(4)复位急停：复位M150线圈。(5)故障种类查询：读M8000。(6)故障查询：读M410。(7)脱水时间：读X11(时间查询)。

(9)紧急停止：读X12

二：需要自行设置修改的状态位如下(已经定义相关寄存器位，生产信息和设定值未设定)，(1)速度设定:D1001。(2)温度设定:D1002。(3)次数设定:D1003。(4)订单批次:D1004。(5)订单编号:D1005。(6)订单颜色:D1006。(7)订单数量:D1007。(8)订单重量:D1008。报警值设定

设定不需要报警(寄存器)查询需要报警(线圈)

实时刷新状态，并记录工艺的现实曲线和历史曲线，以供查询和检阅。提供历史工艺的查询，根据历史记录，可以判定哪种布料需要脱水的时间温度速度的长短，并提高脱水时间与效率，根据反馈的信息来自动调节脱水准状态，以降低功耗，提高生产效率。

下面进一步举例说明系统硬件的实现方法：采用工业触摸屏作为人机交互终端，配合变频器，基本的运动控制模块进行电气动作。

采用温度传感器作为温度采集实时、报警反馈的控制元器件。

采用霍尔原件作为电机转速采集、反馈控制单元。霍尔原件测速电路如图7所示，用CS3020设计信号获取电路，通过电压比较器，实现计数脉冲的输出既可在进行转速测量，也可直接将输出接到频率计或脉冲计数器，得到单位时间内的脉冲数，进行换算即可得电机转速。测速电路的信号获取部分在电源输入端并联电容C2用来滤去电源尖啸使霍尔元件稳定工作。HG表示霍尔元件采用CS3020在霍尔元件输出端引脚3与地并联电容C3滤去波形尖峰再接一个上拉电阻R2然后将其接入LM324的引脚3。用LM324构成一个电压比较器霍尔元件输出电压与电位器RP1比较得出高低电平信号给单片机读取。C4用于波形整形以保证获得良好数字信号。LED便于观察，当比较器输出高电平时不亮低电平时亮。微型电机M可采用型通过电位器RP1分压，实现提高或降低电机转速的目的。C1电容使电机的速度不会产生突变因为电容能存储电荷。电压比较器的功能比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平表示两个输入电压的大小关系)。当“+”输入端电压高于“-”输入端时电压比较器输出为高电平。当“+”输入端电压低于“-”输入端时电压比较器输出为低电平比较器还有整形的作用，利用这一特点可使单片机获得良好稳定的输出，信号不至于丢失信号，能提高测速的精确性和稳定性。

采用直流电机带动主轴桶的转动来达到离心速度，让纱线表层脱水更彻底。并根据纱线的松紧程度和设定的批次信息自动反馈调节脱水时间和温度，达到最佳的脱水效果。

采用PID控制算法，实现反馈精准控制。PLC多任务实时协同调度如图8所示，系统的初始化，并自动监测下载的程序文件，进行程序的任务调度，并控制PLC内部寄存器的数据存取，通过PLC控制和反馈基本的显示和控制信息。

PLC多任务控制方法与实现如图9所示，将PLC控制任务分为多种控制类型的子任务，为各种任务的类型分配优先级，运行当前所有就绪的子任务中优先级最高点的子任务，具有相同优先级的子任务则按时间片轮询运转。

优先级可抢占任务调度方式如图10所示，低优先级的任务被高优先级的任务中断。根据系统设计的模块不同，设计不同的模块来分时服用CPU时间片，以下分为外部数据采集任务：需要实时捕捉PLC个端口的状态变化，并及时将数据传输到系统控制模块进行处理，故其优先级别最高。系统控制任务：对外部输入数据进行实时处理，并根据处理结果马上输出控制信号，控制对应的子任务。对紧急任务的控制，优先级与外部数据采集任务的优先级相同，非紧急的控制任务，优先级次之。报警任务：报警任务并不经常发生，安生故障信号时，必须对他实时处理，所以其优先级必须设为最高。系统动态显示任务和数据保存任务，集成控制系统动态显示任务包括：PLC、伺服、及监测系统的运行状况显示，这些任务是非时间临界的，所以其优先级低于外部数据采集等任务的优先级，数据保存任务仅仅保存一些加工数据，其优先级设为最低。

基于优先级可抢占的中断时序图如图11所示，任务调度是由操作系统使用的调度算法来实现，操作系统通过一个调度程序来实现调度功能，调度程序以函数的形式存在，用来实现操作系统的调度算法，调度程序并不是一个任务，而是一个函数调用，可以在内核的各个部分调用。任务与任务之间通过优先级来抢占调度CPU。

人机交互界面的设计:现把界面分为三个部分，主界面是重要参数的设置以及显示，第二层是生产信息的设定与纠正，第三部分是故障信息的查询。

将触摸屏上面的控件的寄存器和PLC控制脱水机的寄存器匹配，就可以实现读写PLC的寄存器，实时显示修改和刷新界面。根据基本的设定参数，上下限值的设定，判断程序是否溢出并产生报警，PLC启动后带动直流电机和主轴的运转，根据设定的速度，电机选装带动筒子纱在转筒内部告诉旋转，达到脱水的效果，并根据纱线的松紧程度设定脱水次数与时间。提供历史工艺的查询，根据历史记录，可以判定哪种布料需要脱水的时间温度速度的长短，并提高脱水时间与效率，根据反馈的信息来自动调节脱水准状态，以降低功耗，提高生产效率。

第一部分：主界面设计，上位机状态控制显示界面中，报警栏有相应报警信息发出，脱水时间设定值(左)和查询值(右)分开，1#和2#相应的报警动作通过开关量控制来模拟报警信息。基本的参数设定可以根据上面的显示来，左边是显示设定的参数，中间可以设定改变的值，第三个是时时显示具体监控的寄存器的值，并连接了报警灯显示故障信息，右边有基本的模拟开关的开启，并模拟了脱水包括的基本故障，会及时显示在最下面的报警栏。

第二部分：生产信息查询，上位机生产信息管理界面中，生产信息由自己手动设置，并填写在相应寄存器，附带实时生产曲线，供用户查询相应的故障和历史记录。左边是订单的基本信息，右边提供历史工艺的查询，根据历史记录，可以判定哪种布料需要脱水的时间温度速度的长短，并提高脱水时间与效率，根据反馈的信息来自动调节脱水准状态，以降低功耗，提高生产效率。

第三部分：报警信息，上位机故障信息监测界面中，实际运转可以显示警报的基本信息。报警信息已经记录下来，包括时间、类型、相应的变量值和故障诊断原因。报警装置通过终端监测各个部件的控制状态，如遇超过或者溢出现象立即报警通知操作人员。

硬件实物连接中，给触摸屏和PLC上电，通过232转PLC编程接口连接，下载触摸屏上位机程序后，可以实时控制PLC，并接受传感器的反馈信息产生故障报警。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之处，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (3)

1.筒子纱脱水机控制系统，其特征在于包括：

主控制器，采用PLC实现，用于控制变频器、传感器模块和脱水机电机，实现脱水机自动控制功能；

触摸屏模块，用于人机交互，输入输出信息，达到脱水机的实时控制操作，并能够及时反馈控制信息，记录历史生产工艺，以供查询浏览；

执行部件，包括控制变频器、传感器模块和报警模块，监控执行部件的参数在远程监控中心实时显示，实现生产信息的实时监控与管理、生产过程参数监测，设备故障报警监测，提供工厂级生产监控功能；

所述触摸屏模块通过RS232总线与PLC的8针Din圆形公头编程口相连，PLC数据的上传与触摸屏命令的发送都通过总线方式实现；PLC通过RS232转RS485接口转换器与变频器通信，PLC控制指令发送到变频器，变频器控制电机的转速；PLC触点通过杜邦线连接传感器模块，接收电平的跳变信息并反馈信息；

触摸屏模块作为接收消息与显示器位于PLC上方，变频器及传感器模块和电机属于执行部件位于最下方；通过传感器模块监测硬件的状态信息，如遇故障，报警模块即报警通知操作人员；触摸屏模块记录相应的故障信息，包括时间、类型、相应的变量值和故障诊断原因；根据触摸屏上设定的速度，电机带动脱水桶转轴，并根据纱线的松紧程度和设定的批次信息自动调节脱水时间和温度，达到最佳的脱水效果；触摸屏还提供历史工艺的查询，根据历史记录，能判定哪种布料需要脱水的时间、温度、速度的长短，根据反馈的信息来自动调节脱水状态，以降低功耗，提高生产效率。

2.根据权利要求1所述的筒子纱脱水机控制系统，其特征在于所述触摸屏模块还包括联网功能，在网络连接状态下，通过实时查询相关状态寄存器的配置，以检查是否出现故障信息，并实时控制基本的开关动作。

3.实现权利要求1所述的筒子纱脱水机控制系统的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）打开开关电源，启动主控制器PLC，设定好基本的参数、总线仲裁方式、以及采集需要反馈的信息；并连接好触摸屏模块和执行部件；

（2）通过RS232将PLC的8针Din圆形公头编程口连接触摸屏；触摸屏模块采用工业触摸屏作为人机交互终端，给触摸屏上电后，内部的程序自动复位刷新、显示主窗口显示界面，配合变频器，控制基本的运动模块进行电气动作，实时显示修改和刷新界面信息；

（3）采用温度传感器作为温度采集实时、显示报警反馈信息；将温度传感器通过传导线连接到PLC控制器，将其放置在脱水机的缸体内部，实时感应内部温度的变化；

（4）采用霍尔元件作为电机转速测量、采集速度大小变化；在电源接通的情况下，将霍尔原件放置在转动轴承附近，只要轴承转动，它就会感应出电压的变化，经过换算将霍尔原件模拟量转化为数字量输出给触摸屏模块实时显示；

（5）采用直流电机带动主轴桶的定时转动来达到离心效果，让纱线表层脱水更彻底；在通电的情况下，通过PLC发出的控制信号，控制电机的转动以及让变频器控制速度大小的变化；

（6）在PLC中采用PID控制算法和优先级设定的原理，实现多任务的实时调度与协同控制；根据中断优先级协同多任务的调度运转；将PLC控制任务分为多种控制类型的子任务，为各种任务的类型分配优先级，运行当前所有就绪的子任务中优先级最高点的子任务，具有相同优先级的子任务则按时间片轮询运转；

（7）根据联网功能，在触摸屏模块通过网线连接在PC端时，可实时查询相关状态寄存器的配置，以检查是否出现故障信息，并可以实时控制基本的开关动作。