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第1篇 基础篇 2

第1章 纺织机械调速特点及PLC控制概况 2

1.1纺织机械的机械特性 2

1.1.1恒转矩负载 2

1.1.2恒功率负载 3

1.1.3二次方律负载 3

1.1.4与转速成正比的负载 3

1.2纺织机械调速技术的发展 4

1.2.1从恒速到变速 4

1.2.2从单电动机传动到多电动机传动 4

1.2.3从直流调速到交流变频调速 4

1.2.4从电气传动到运动轨迹控制 5

1.2.5从模拟量控制到数字量控制 5

1.2.6从有触点的逻辑控制到无触点的逻辑控制 6

1.2.7从现场控制到远距离的控制 6

1.2.8从劳动密集型逐步向技术密集型产业发展 6

1.2.9从单一控制逐步向管—控一体化发展 6

1.3纺织机械调速的特点 7

1.3.1同步调速 7

1.3.2多段速度分段切换调速 10

1.3.3共直流母线的变频调速 10

1.3.4具有电动机零速伺服功能的调速 11

1.3.5定位停车 11

1.3.6三角波调速 12

1.3.7恒张力卷绕调速 13

1.3.8尖峰起动转矩 14

1.3.9高效率和低温升 15

1.4 PLC在纺织机械应用中的主要控制功能 15

第2章 自动控制系统 17

2.1自控系统的类型 17

2.2闭环控制系统各组成环节的功能 18

2.3自控系统的技术指标 19

2.4自控系统的数学模型 20

2.4.1拉普拉斯变换 21

2.4.2传递函数 21

2.4.3结构图及其变换 22

2.4.4频率特性 23

2.5系统稳定性分析 25

2.6闭环系统的博德（Bode）图 26

2.7系统的校正 26

2.8系统的过渡品质 27

第3章 通用变频器和变频调速 29

3.1通用变频器 29

3.2逆变器 30

3.2.1单极性SPWM逆变器 30

3.2.2双极性SPWM逆变器 31

3.2.3脉冲宽度调制逆变器 32

3.3通用变频器的控制模式 33

3.4恒转矩负载的变频调速 37

3.5恒功率负载的变频调速 39

3.6二次方律负载的变频调速 40

3.7变频调速的开环控制与闭环控制 40

3.8变频调速系统结构图 41

3.9变频器的通信方式 42

3.10变频调速的制动和共直流母线工作方式 44

3.11变频器的选型 47

3.12使用变频器应注意事项 50

3.12.1变频器容量选择 50

3.12.2电动机最高工作频率的选择 50

3.12.3变频器加减速（或升降速）时间和方式的选择 51

3.12.4变频器和电动机之间接线过长时的措施 52

3.12.5多速电动机的变频调速 52

3.12.6其他注意事项 52

第4章 可编程序控制器（PLC） 53

4.1 PLC的主要特点 53

4.2 PLC的硬件组成 55

4.2.1中央处理器模块 55

4.2.2存储器模块 55

4.2.3输入／输出模块（I／O模块） 55

4.2.4特殊功能模块 58

4.2.5电源模块 59

4.2.6编程器 60

4.3 PLC的软件组成 60

4.3.1系统监控程序 60

4.3.2用户程序 60

4.3.3软元件 62

4.4 S7-200系列PLC的指令系统 63

4.4.1基本指令 64

4.4.2功能指令 65

4.5接口技术 66

4.6 PLC的抗干扰措施 68

4.7 PLC的选型 68

第5章 人机界面 71

5.1触摸屏的种类 71

5.2触摸屏的主要功能 72

5.3功能画面 73

第6章 纺织用电动机 75

6.1三相异步电动机 75

6.1.1三相异步电动机的基本特性 76

6.1.2三相异步电动机的起动、制动 78

6.1.3三相异步电动机的转速调节 79

6.1.4变频调速专用电动机 83

6.2同步电动机 83

6.2.1同步电动机工作原理及其特性 83

6.2.2同步电动机速度的调节 85

6.3交流伺服电动机 86

6.3.1伺服电动机的结构和机械特性 86

6.3.2伺服电动机的控制 87

6.3.3位置伺服系统 88

6.4步进电动机 89

6.4.1步进电动机的转速——转矩特性 89

6.4.2步进电动机的控制 90

6.4.3步进电动机的起动和停止 91

6.4.4步进电动机在棉纺机械上的应用举例 91

6.5开关磁阻电动机 91

6.5.1开关磁阻电动机的结构 91

6.5.2开关磁阻电动机调速系统 91

6.5.3转子位置检测器和定子电流检测器 92

6.5.4开关磁阻电动机调速系统的主要特点 92

6.6无刷直流电动机 93

6.6.1无刷直流电动机主电路 93

6.6.2无刷直流电动机控制原理 93

6.7电锭电动机 94

6.8直线电动机 95

第7章 传感器——纺织参数的检测 96

7.1传感器的特性 96

7.2温度的测量 97

7.2.1接触式测温 97

7.2.2非接触式测温 98

7.2.3热敏电阻 98

7.3湿度的测量 98

7.3.1氧化锆热电偶测湿传感器 99

7.3.2微波测湿传感器 99

7.4毛羽测试仪 99

7.5卷曲弹性仪 100

7.6转速的测量 101

7.6.1离心力转速检测法 101

7.6.2光电码盘转速检测法 101

7.6.3旋转编码器转速的测量法 102

7.7位移（位置）的检测 103

7.7.1光电编码器 104

7.7.2光电脉冲编码器 105

7.7.3差动变压器 106

第8章 计算机网络 107

8.1工业网络 108

8.2现场总线 109

8.3纺织工业应用的几种现场总线 110

8.4现场总线与传统控制方法的比较 112

8.5应用现场总线应注意的几个问题 113

第2篇 应用篇 116

第9章 变频器、PLC在棉纺机械中的应用 116

9.1变频器、PLC在往复抓棉机上的应用 116

9.2变频器、PLC在多仓混棉机上的应用 117

9.2.1传动电动机及变频器的选择 117

9.2.2控制系统 117

9.2.3通信方式和通信参数的设置 118

9.3变频器、PLC在单轴流开棉机上的应用 119

9.3.1传动电动机 119

9.3.2控制系统 119

9.4变频器、PLC在开棉机上的应用 120

9.5变频器、PLC在梳棉机上的应用 120

9.5.1传统梳棉机 120

9.5.2新型梳棉机传动电动机及变频器的选择 122

9.5.3自调匀整装置 123

9.5.4多电动机传动梳棉机控制系统 124

9.6变频器、PLC在开清梳联合机上的应用 126

9.6.1清梳联喂棉箱 127

9.6.2清梳联合机控制系统 127

9.7变频器、PLC在精梳机上的应用 129

9.7.1传统精梳机 129

9.7.2多电动机传动棉精梳机 129

9.8变频器、PLC在并条机上的应用 130

9.8.1传动电动机及变频器的选择 130

9.8.2控制系统 130

9.8.3自调匀整装置 130

9.9变频器、PLC在粗纱机上的应用 132

9.9.1传统粗纱机 132

9.9.2多电动机传动的粗纱机 133

9.9.3粗纱机现场总线控制系统 134

9.10变频器、PLC在环锭细纱机上的应用 137

9.10.1传动电动机及变频器的选择 138

9.10.2纺纱参数 138

9.10.3控制系统 140

9.10.4细纱机集体落纱装置 142

9.11变频器、PLC在转杯纺纱机上的应用 143

9.11.1传动电动机与变频器的选择 143

9.11.2控制系统 143

9.11.3老式转杯纺纱机 144

第10章 变频器、PLC在化纤机械中的应用 146

10.1变频器、PLC在涤纶短丝切片纺丝联合机上的应用 146

10.1.1螺杆挤压机 147

10.1.2纺丝泵和油剂泵 148

10.1.3冷却吹风装置 148

10.1.4牵伸辊、喂入装置和盛丝桶 148

10.1.5纺丝联合机控制系统 148

10.2变频器、PLC在短丝直接纺联合机上的应用 149

10.3变频器、PLC在涤纶短纤维后处理联合机上的应用 150

10.3.1传动电动机 150

10.3.2调速系统原理框图 151

10.3.3同步调节过程 152

10.3.4双闭环直流调速系统的设计 154

10.3.5后处理联合机的交流变频调速系统 160

10.4变频器、PLC在大型涤纶短纤维生产线上的应用 163

10.4.1纺丝联合机 163

10.4.2纺丝联合机现场总线控制系统 164

10.4.3短丝后处理联合机的组成和传动电动机 167

10.4.4后处理联合机现场总线控制系统 168

10.5变频器、PLC在涤纶长丝纺丝设备上的应用 171

10.5.1螺杆挤压机熔体压力和温度控制 171

10.5.2纺丝箱 172

10.5.3卷绕机 173

10.5.4卷绕头 175

10.5.5长丝纺丝机现场总线控制系统 178

10.6变频器、PLC在工业丝纺牵联合机上的应用 181

10.7变频器、PLC在粘胶原液生产设备上的应用 182

10.8变频器、PLC在粘胶短纤维纺丝精练联合机上的应用 183

10.8.1传动电动机与变频器的选择 184

10.8.2变频调速系统 184

10.8.3年产2万t粘胶短丝设备 186

10.9变频器、PLC在腈纶湿法纺丝生产线上的应用 187

10.9.1传动电动机与变频器的选择 187

10.9.2现场总线控制系统 188

10.10变频器、PLC在锦纶短纤维后处理联合机上的应用 190

10.10.1变频器的选择 190

10.10.2联合机现场总线控制系统 190

10.11变频器、PLC在高速弹力丝机上的应用 191

10.11.1传动电动机及变频器的选择 192

10.11.2控制系统 192

10.12变频器、PLC在弹力丝机上的应用 193

10.12.1传动电动机及变频器的选择 194

10.12.2变频调速系统 194

10.13变频器、PLC在帘子线直捻机上的应用 195

10.13.1传动电动机及变频器的选择 195

10.13.2控制系统 195

10.14变频器、PLC在帘子布浸胶机上的应用 196

10.14.1传动电动机及变频器的选择 196

10.14.2速度的控制 197

10.14.3张力和温度的控制 198

10.14.4现场总线控制系统 198

第11章 变频器、PLC在毛纺机械中的应用 201

11.1变频器、PLC在针梳机上的应用 201

11.1.1 PLC容量的确定以及输入／输出电路 201

11.1.2控制系统 203

11.2变频器、PLC在四联梳毛机上的应用 204

11.2.1传动电动机及变频器的选择 205

11.2.2控制系统 205

11.3变频器、PLC在半精纺梳毛机上的应用 206

11.3.1传动电动机及变频器的选择 206

11.3.2变频器输出频率升、降速时间和方式的选择 207

11.3.3变频调速系统 208

11.4变频器、PLC在毛纺粗纱机上的应用 210

11.4.1传动电动机和变频器的选择 210

11.4.2控制系统 210

11.5变频器、PLC在毛细纱机上的应用 212

11.5.1传动电动机及变频器的选择 212

11.5.2控制系统 212

11.6变频器、PLC在立锭粗纺细纱机上的应用 213

11.6.1传动电动机及变频器的选择 213

11.6.2变频调速系统 213

11.7变频器、PLC在剪毛机上的应用 216

第12章 变频器、PLC在织造机械中的应用 218

12.1变频器、PLC在并纱机上的应用 219

12.1.1传动电动机及变频器的选择 219

12.1.2控制系统 220

12.2变频器在槽筒式络筒机上的应用 221

12.2.1变频调速系统 221

12.2.2变频器容量的选择 222

12.3变频器、IPC在自动络筒机上的应用 223

12.3.1传动电动机 223

12.3.2控制系统 225

12.4变频器、PLC在短纤维倍捻机上的应用 228

12.4.1传动电动机及变频器的选择 228

12.4.2变频调速系统 228

12.5变频器、PLC在花色纱线捻线机上的应用 229

12.5.1传动电动机及变频器的选择 229

12.5.2变频调速系统 229

12.6变频器、PLC在并捻机上的应用 231

12.6.1传动电动机及变频器的选择 231

12.6.2控制系统 231

12.7变频器、PLC在分条整经机上的应用 233

12.7.1传动电动机及变频器的选择 233

12.7.2控制系统 233

12.7.3导条位移控制 235

12.7.4织轴张力控制 235

12.8变频器、PLC在分段整经机上的应用 236

12.9变频器、PLC在浆纱机上的应用 237

12.9.1 3单元传动浆纱机 237

12.9.2 7单元传动浆纱机 238

12.9.3 7单元浆纱机现场总线控制系统 239

12.9.4工艺参数的控制 243

12.10变频器、PLC在浆染联合机上的应用 245

12.10.1传动电动机及变频器的选择 246

12.10.2控制系统 246

12.11变频器、PLC在长丝浆丝机上的应用 248

12.11.1传动电动机与变频器的选择 248

12.11.2控制系统 248

12.11.3工艺参数的控制 250

12.12变频器、PLC在喷气织机上的应用 251

12.12.1传动电动机及变频器的选择 251

12.12.2控制系统 251

12.13变频器、PLC在剑杆织机上的应用 253

12.13.1传动电动机 253

12.13.2控制系统 253

12.13.3中低档剑杆织机的控制 255

12.13.4国外先进的无梭织机控制特点 257

12.14变频器、PLC在编绳机上的应用 257

12.14.1传动电动机及变频器的选择 258

12.14.2控制系统 258

第13章 变频器、PLC在针织机械中的应用 260

13.1变频器在单、双面针织园纬机上的应用 260

13.2变频器在电脑提花针织园机上的应用 261

13.2.1传动电动机及变频器的选择 261

13.2.2控制系统 261

13.3变频器、PLC在经编机上的应用 263

13.3.1传动电动机及变频器的选择 263

13.3.2控制系统 263

13.4变频器、PLC在提花经编机上的应用 265

13.4.1传动电动机及变频器的选择 265

13.4.2控制系统 266

13.5变频器在电脑横机上的应用 267

13.5.1传动电动机及变频器的选择 268

13.5.2控制系统 268

13.6变频器、PLC在其他部分针织机械上的应用 268

第14章 变频器、PLC在不织造布机械中的应用 270

14.1变频器、PLC在不织造布梳理机上的应用 270

14.1.1升降速时间和方式的确定 271

14.1.2变频调速系统 272

14.2变频器在高速铺网机上的应用 274

14.2.1传动电动机及变频器的选择 275

14.2.2控制方式 275

14.3变频器、PLC在预针刺机上的应用 275

14.3.1传统预针刺机的传动和控制 275

14.3.2新型预针刺机的传动 276

14.3.3变频调速系统 277

14.4变频器、PLC在无纺喷胶棉生产线上的应用 281

14.4.1传动电动机及变频器的选择 281

14.4.2控制系统 281

14.5变频器、PLC在纺粘法不织造布生产线上的应用 283

14.5.1生产线的组成，传动电动机和变频器的选择 283

14.5.2控制系统 284

14.5.3现场总线Modbus通信协议 286

14.6变频器在多功能湿法涂层联合机上的应用 287

14.6.1传动电动机和变频器的选择 287

14.6.2同步调节及同步／速差调节器 288

14.6.3变频同步调速系统电路 289

14.6.4交流变频调速系统的传递函数和结构图 290

14.6.5升降速时间的调整 292

第15章 变频器、PLC在染整机械中的应用 293

15.1染整联合机变频同步调速的几项共性技术 295

15.1.1速度给定电压的设计方案 295

15.1.2升降速曲线的确定 296

15.1.3速差的调节 297

15.1.4变频器工作频率的确定 297

15.1.5染整联合机变频同步调速系统设计、安装、调试时应注意的事项 298

15.2变频器、PLC在布？丝光机上的应用 299

15.2.1传动电动机及变频器的选择 299

15.2.2变频同步调速系统 301

15.3变频器、PLC在卷轧染机上的应用 302

15.3.1传动电动机及变频器的选择 302

15.3.2减速比和变频器容量的选择 302

15.3.3控制系统 303

15.4软起动器、PLC在高温高压筒子染色机上的应用 310

15.4.1传动电动机与软起动器 310

15.4.2染色程序控制 311

15.5变频器、工控机在平网印花机上的应用 312

15.5.1传动电动机及变频器的选择 313

15.5.2控制系统 313

15.5.3毛巾平网印花机 315

15.6变频器、PLC在园网印花机上的应用 316

15.6.1传动电动机及变频器的选择 317

15.6.2控制系统 317

15.7变频器在长环蒸化机上的应用 319

15.8变频器、PLC在拉幅定型机上的应用 319

15.8.1传动电动机及变频器的选择 320

15.8.2控制系统 320

15.9变频器、PLC在预缩整理联合机上的应用 321

15.9.1传动电动机及变频器的选择 322

15.9.2控制系统 323

15.10变频器、PLC在钢丝起毛机上的应用 326

15.10.1传动电动机及变频器的选择 327

15.10.2控制系统 327

15.11变频器、PLC在双层起毛机上的应用 328

15.11.1传动电动机及变频器的选择 328

15.11.2现场总线控制系统 329

15.12变频器在磨毛机上的应用 330

15.13变频器、PLC在烫剪联合机上的应用 330

15.13.1传动电动机及变频器的选择 331

15.13.2控制要求 331

15.13.3控制系统 332

15.14变频器、PLC在水洗联合机上的应用 334

15.14.1传动电动机及变频器的选择 335

15.14.2控制系统 335

第16章 变频器、PLC在服装机械中的应用 337

16.1 PLC在自动剪裁平缝机上的应用 337

16.1.1传动电动机 337

16.1.2控制系统 338

16.2 IPC、伺服系统在电脑刺绣机上的应用 339

16.2.1传动电动机 339

16.2.2基本控制原理 340

16.3服装CAD系统 342

16.3.1服装CAD系统的硬件 343

16.3.2服装CAD的软件 343

第17章 变频器、PLC在风机和供水系统中的应用 345

17.1风机的变频调速 345

17.1.1风机的变频调速节能原理 345

17.1.2风机的基本特性 346

17.2变频器、PLC在供水系统中的应用 347

17.2.1供水系统的主要参数 347

17.2.2供水系统的主要特性 347

17.2.3水泵变频调速节能原理 348

17.2.4单台水泵变频调速运行 349

17.2.5水泵的并联运行 349

17.2.6变流恒压供水 350

17.2.7多台水泵的变频调速恒压供水系统 351

17.2.8循环水系统 353

17.3风机、水泵变频器的选择 353

常用文字符号 354

参考文献 357

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