摘 要

浆纱是纺织工业里面的一个重要的工序，经过上浆的处理，纱线获得了更适合进行织造的物理性能：提高了纱线的强度、减少了毛羽、降低纱线表面摩擦力。而浆纱工序里最关键的几个指标是：浆纱伸长率，回潮率以及上浆率。浆纱回潮率是一个与湿度密切相关的指标，也显示了浆纱烘干的程度。所以现代浆纱生产过程中，为了纺织品保持更好的质量，回潮率的检测和控制是非常的重要。

本文先对国内外浆纱机的研究情况进行了阐述，然后对浆纱的工艺流程，浆纱机的结构以及各部分达到的目的进行了介绍与剖析，之后对浆纱机回潮率检测与控制部分原理进行了探究，根据课题的要求与自己的思路，结合工业普遍使用的控制方法，设计了一个浆纱机回潮率控制系统。

要达到回潮率的稳定，本系统采用的是负反馈控制系统。这种系统包含给定，控制器，执行器，被控对象与检测变送装置。与之对应，给定的形成是通过HMI人机界面输送设定值；控制器使用的是PLC，是控制系统硬件的核心；执行器是电气阀；被控对象就是浆纱；检测变送是使用的特意为浆纱机设计的一个电路与装置。上述原件的连接与协作，保证了负反馈的硬件部分的完整。

控制系统的软件部分也同样重要，也是控制的灵魂所在。本文通过使用汇川PLC编程软件AutoShop来设计梯形图程序；使用HMI对应的Ino Touch Editor软件来绘制与布置人机界面上面的开关与输入输出窗口。同时，HMI与PLC不仅仅是硬件的连接，本文也介绍了它们的通信设置，以达到数据交换的目的。

本文的最后是进行的总结与体会，完成了本次的毕业设计。

关键词：浆纱机，回潮率控制，PLC

Abstract

Warp sizing is an important process in the textile industry.After sizing processing,the yarn gets some good physical properties for the weaving,for example,the improvement of the yarn’s strength,reduction of the hairiness,reducing surface friction.The most critical indicators of warp sizing are:elongation,the regain and the sizing percentage.The regain is a closely related indicators to humidity,which it shows the degree of sizing drying.So,In modern sizing production process,it is very important for detection and control of the regain to maintain a better quality of textiles.

Firstly, this thesis describes the research situation of sizing machine both here and abroad.Then,it introduces and analyze the sizing processing,the structure of sizing machine and the functions of each part. Later,I investigate the principle for the part of sizing machine that tests and controls for the regain.According to the requirements of the subject,combining my own ideas with control methods used in industry widely,I design a control system for the regain in the sizing machine.

To achieve the stability of the regain,this system is a negative feedback control system.This system contains set point,controller,actuator,controlled device and detection and transmission device.Through the HMI delivering setting point,the given begin to generate. Controller is made of PLC,which is the core of the system.Actuator is an electric valve and the controlled device is the gauze.A circuit and other device specially designed for sizing machine makes up the test and transmission device.Connection and cooperation of the component above to ensure the integrity of the hardware part of the negative feedback.

The software part of the control system is also important and is the soul of the control system.In this paper, I use the programming software AutoShop to design ladder diagram program,and use Ino Touch Editor software corresponding to HMI to drawing and layout the switch and input / output window on the surface of HMI.Meanwhile,HMI and PLC is not only connected on hardware.This paper also introduces their communication settings on program.So,they can reach the aim of data switching.

The last of this paper is the summary and my experience to finish my graduation design.

Key words：Sizing machine，Regain Control，PLC

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景和意义 1

1.2 国内外发展现状与研究水平 2

1.2.1 现代浆纱机与浆纱技术的发展 2

1.2.2 湿度控制的发展与研究现状 3

1.3 回潮率（湿度）控制系统的应用 3

1.4 本文的主要研究内容： 4

第2章 浆纱机回潮率控制系统总体结构 5

2.1 浆纱机回潮率控制概述 5

2.1.1 浆纱机结构及其工作原理 5

2.1.2 回潮率（湿度）检测方法 5

2.2 浆纱机回潮率控制系统整体设计 6

2.2.1 控制系统的整体框架 6

2.2.1.1 RS-485总线和ModBus通讯协议的特点 7

2.2.1.2 基于ModBus网络的控制系统模型构建 7

2.3 系统控制方法SIMULINK仿真 8

2.3.1 PID控制器 9

2.3.2 调试整定以及Matlab仿真 10

第3章 浆纱机回潮率控制系统硬件设计 13

3.1 回潮率测量及变送的设计 13

3.2 PLC及其扩展模块的选择 14

3.3 执行器的选择 15

3.4 HMI人机界面的选择 15

3.5 系统硬件连接 16

第4章 系统软件设计 17

4.1 PLC控制的软件设计 17

4.1.1 汇川AutoShop编程软件 17

4.1.2 湿度信号的获取的PLC程序设计 17

4.1.3 PLC与HMI的通信协议的设定 19

4.1.4 PID控制的PLC程序设计 20

4.2 人机界面的设计 20

第5章 总结与展望 23

参考文献 25

附录 26

致谢 28

第1章 绪论

1.1 研究的背景和意义

在纺织工业中，浆纱是一种十分关键的纺织工艺。简单的来讲，浆纱工序就是将经纱浸入浆液，然后通过一对圆柱型的挤压辊，借助挤压辊的压力使浆液挤压出来，使浆纱形成一定程度的浸透，然后进行烘干操作，完成浆纱操作。纱线经过浆纱这一道工序后，才会送到织机进行之后的编织的程序。经纱在织机上会受到很多次的拉伸和摩擦甚至弯曲，浆纱质量不好的纱线难以承受这样激烈的负荷，在织造时会发生起毛或者粘连等现象，增加了经纱断头的次数，从而使生产效率与质量大打折扣。浆纱有效的提高了纱线的强度、减少了毛羽、降低纱线表面摩擦力，便于后续的生产操作。而浆纱机，就是为了完成浆纱工序而设计的机器，大大提高了生产的效率和浆纱质量，减轻了工人的劳动强度。因为浆纱机的出现，浆纱制造也产业化和标准化了，为大型的纺织工业奠定了基础。

我国近代大型纺织工业，从引进了国外双烘筒浆纱机，实现了人工浆纱改变为机器浆纱开始的。自1953年国内生产出第一台1491型热风型浆纱机开始，对于不同的需要，对浆纱机进行了多次改进和重新设计：最开始是增快车速，减小能耗；然后对于特定的原材料（如涤棉）要设计相应不同参数的机器；再到后来的变成双槽，增大压力辊的压力大小，增加更多检测装置，实现一定的自动控制；直到现在的如GA308型多单元双浆槽浆纱机，主要表现在最高压浆力能达到40kN，分层预烘干，智能化计算机监测与控制，拥有多单元张力控制与变频调速系统等^[1]。国内的浆纱机总计生产了上万台，在国内市场占有率达80%以上，随着浆纱机在各类纺织厂的逐渐普及，浆纱质量的提高，浆纱机的品质的提高显得尤为迫切。