西门子6ES7517-3FP00-0AB0
3 电控系统框图
本项目的电控系统主要由触摸屏、PCC控制器、张力传感器、伺服控制系统、变频控制系统这5个部分组成 。其系统控制框图如图3.1所示。
图3.1 磨毛机电控系统总体框图
本项目中电控系统设计的核心主要是保证织物在正常运行过程中的张力恒定，通过张力传感器检测和织物进布速度的闭环控制，用通讯方式同步，实现恒张力的实时控制以及多电机之间的同步协调运动。即采用多轴传动张力控制系统，设计能够反应真实变化的张力采样方式，在运行过程中织物的实时张力通过4个张力传感器进行检测，然后与设定的张力值进行比较， PCC内部的PID模块对实际张力进行自动调整，保证织物在运行过程中张力恒定。其触摸屏采用的是B&R Power Panel 300 bbbbbded，伺服电机采用的是B&R 8MS同步伺服电机。
4 基于PCC的软件框架设计
系统软件采用模块式编程，软件部分主要由“PT界面设计”、“主从通讯”、“变频器控制”、 “伺服电机控制”及“张力调节” 等模块组成。这里主要介绍张力调节模块的设计。
4.1 PCC控制的软件框架
开关量和4个伺服的控制程序及驱动程序等在PCC中编写。PCC的软件框架图如图4.1所示。
图4.1 PCC的软件框架图
4.2 PCC的软件框架
上导伺服5和4个变频器的控制程序放在PCC中编写。PCC的软件框架图如图4.2所示。
图4.2 PCC的软件框架图
为了保证磨毛过程中织物张力恒定，改善磨毛织物的质量和手感，阐述了磨毛机的主要工作单元，采用PCC控制器作为核心控制单元，设计了磨毛机的整体电控系统框架及硬件平台，并且对主从通讯、变频器控制、伺服电机控制及张力调节等模块进行了软件分析设计。利用PCC内部的PID控制模块，实现了全机自动控制和织物张力的恒定控制。磨毛机的运行结果表明，该系统稳定可靠，响应速度快，织物张力恒定，改善了织物的质量和手感。
关键词：磨毛机；张力控制；PCC
1 前 言
目前国内外染整设备技术发展总的趋势是向环保、绿色、节能、低耗、高效、智能化方向发展。磨毛整理机的发展仅有几十年的历史。以德国、意大利为主的一些超柔软磨毛整理机诞生于上世纪90年代，到已经形成了广泛应用计算机控制等高新技术的发展趋势。随着电子技术的迅猛发展，国内磨毛机技术的进步也相当的快，新一代磨毛机研发于21世纪初，但到目前为止其技术水平和国际**磨毛机尚有一定差距 。国内外磨毛机产品的技术现状对比分析如表1.1所示。
织物的张力 是织物与磨毛辊接触松紧度的表现。在磨毛过程中,布面张力越大,布面与磨毛辊接触越紧密,磨毛效果越好。但张力不能过大,否则织物强力下降也越多,影响织物性能,使磨毛效果变差,出现布面发花、绒毛不均匀,导致磨柳等疵品。织物保持恒定的张力可避免出现表面绒毛出现裂缝等瑕疵，所以在高速运行的磨毛机上，实现织物的实际张力保持恒定非常关键。
2 磨毛机主要工作单元
其中进布辊、前导辊、后导辊、上导辊和出布辊为导布系统辊，是由伺服系统控制。锡林、左右磨辊和可调速扩幅辊由变频控制。不可调速扩幅辊跟随可调速扩幅辊启动、停止。
张力控制过程为：以织物张力为控制量，以导步辊转动速度为控制量建立恒张力闭环控制子系统。PCC通过模拟输入端口实时接收张力传感器检测回来的值，从而判断各处张力大小，根据张力设定值，运用PCC内部的PID控制算法，计算出伺服电机转速变化量，通过高速脉冲输出端口发送脉冲信号给伺服驱动器驱动电机旋转，保证运行过程中系统张力恒定。
图2.1磨毛机主要工作单元构成
(1)进布辊(2)前导辊(3)后导辊(4)上导辊(5) 出布辊
(6)锡林(7)左磨辊(8)右磨辊(9)可调速扩幅辊(10)不可调速扩幅辊
近几年来，电力市场供应紧张，全国范围内缺电、拉闸限电现象时有发生。究其原因，主要是电煤资源供不应求，煤价也不断上涨，直接导致了发电成本增加。这样，降低发电成本成为电厂的很大课题，为了降低成本，电厂需要采用更加**的生产管理手段，才能通过优化生产、降低煤耗来提高生产效率。在这种情况下，电厂厂级监控信息系统SIS（Supervisory Inbbbbation System）就被以比较快的速度地推广开，成为提高电厂管理水平的一种有效途径。
SIS及ESP-iSYS
SIS－电厂厂级生产管理监控信息系统是为了更好地实现发电企业安全、经济运行，提升企业的整体效益和在未来竞价上网中的竞争优势而开发的一套以电厂生产过程中所涉及的各种控制、监测、计量等系统为基础，集实时数据采集、加工、显示、存储为一体的完整的解决方案。SIS系统是建立在面向生产过程的、开放性的实时过程信息数据库基础上的信息系统，该系统将生产过程数以万计的数据进行储存和分析，为运行人员和生产管理者提供控制和决策的依据与指导。SIS首先为电力企业的安全稳定发电、控制企业成本、提高企业的生产力提供了真实而重要的现场实时数据，同时又能高效、准确地保存企业生产的大量珍贵的历史数据。再配合ESP-iSYS基础上科学、有效的数据发掘工具，**、的计算分析模型，成为企业安全、经济运行的有力保障。火力发电厂厂级监控信息系统（SIS）是于1997年底提出，2000年被纳入《火力发电厂设计技术规程》。在此基础上，于2004年形成了《火力发电厂厂级监控信息系统技术条件》。
ESP-iSYS是中控软件公司开发的一套实时数据库系统软件包，它是企业的实时信息中枢，能够全面整合企业生产信息，能够支撑整个企业的实时信息交互和各种智能的和自动化的事务执行。能够为企业管理部门提供即时、可靠的实时信息和数据分析结果。ESP-iSYS集成整个企业的实时数据，确保企业中的各个角色及时获得他们所需要的关键指标。企业的实时数据不再仅用来监控，而是通过ESP-iSYS的实时计算和实时数据分析功能，将实时数据转换为对企业生产管理和决策至关重要的实时信息和即时统计分析数据，这些信息和数据使生产变得透明，帮助企业的决策者作出及时、准确的决策。ESP-iSYS，从各种数据源收集企业的原始生产数据，通过丰富的Web画面和及时的Web报表将实时信息展现在您的面前，让用户浏览历史和当前的工况和各种关键分析信息，满足生产装置、运行优化、企业管理各个层面的需求。ESP-iSYS还为SIS系统进行了特别设计，对SIS的功能实现提供了更加有力的支持。
构建基于ESP-iSYS的SIS
（1）实时、历史数据平台功能模块的构建
ESP-iSYS有高效的核心组件ESP-iRTDB，它是ESP-iSYS实时数据库的数据中枢和调度服务中心。它作为实时数据传输的高速总线，完成对实时数据的分配、压缩存储和处理。ESP-iSYS不仅能够提供实时数据，还支持快速事务处理，能够触发虚拟机运行实时计算任务；触发报**务进行即时的报警检测。ESP-iSYS还提供了加速实时信息访问的高速缓存——内存历史数据库，从而为上层应用访问近期实时数据信息提供了极高的交互速度。ESP-iSYS核心连接ESP-iHisServer，可高效地存储磁盘历史数据。适配现场不同通讯标准和协议的接口软件集合，将采集的数据迅速投递到ESP-iSYS核心，此种方式进一步提高了整体架构的稳定性。通过ESP-iSYS核心，分布在企业内的各种实时数据源被整合起来，形成了统一的通用的实时数据源，企业中各种应用系统可以基于统一的实时数据平台和统一的接口存取整个企业的实时信息。
（2）全厂实时数据采集与处理功能模块的构建
ESP-iSYS是一个全厂实时数据采集与处理的开发平台，通过简单的组态，就可以集成全厂实时数据。ESP-iSYS提供了对工业各种协议和标准普适性的接口方案，提供了从底层数据源到ESP-iSYS核心的高速双向交互。ESP-iSYS支持超过300种接口解决方案，覆盖绝大部分的分布式控制系统，从小型的数字仪表、PLC到大型的DCS和SCADA系统，均可以通过ESP-iSYS接口解决方案形成整个企业统一的数据源。ESP-iSYS为诸如化验室管理系统等人工数据录入也提供了的工具，保证严谨可靠的录入流程。ESP-iSYS的接口解决方案甚至覆盖了部分年代久远的遗留系统，通过ESP-iSYS的接口方案合作伙伴，ESP-iSYS能为企业提供的接口解决方案得到了进一步的扩展。通过部署一套ESP-iSYS实时数据库，即可构成全企业稳定运行的实时数据中枢。ESP-iSYS还提供了开放的接口开发包，使有程序开发能力的用户能够方便地扩展。
（3）全厂生产过程实时监控功能模块的构建
通过ESP-iSYS采集电厂各生产过程控制系统的生产数据，这些控制系统包括DCS系统、输煤辅助系统、辅助公共控制系统、除灰辅助系统、电气网络监控系统（SCAD）、电网远程发送单元（RTU）、电能计量系统、锅炉检漏控制系统、连续烟气监测系统等的实时生产数据，对各生产流程进行统一的监视和查询。对生产数据进行综合处理以形成全厂生产报表。以满足各相关管理部门快速、高效地对现场过程数据进行查询和处理的要求。
趋势分析功能是实时数据库的核心应用之一，在工业生产中，对于趋势的长期分析、分组对比，是对过程生产状况回溯、查找问题，挖掘生产潜力的有效手段。
ESP-iSYS除了基于B/S模式的趋势分析功能，还有基于C/S模式的趋势分析软件－ESP-iTrend，它是海量的实时数据趋势分析软件，具有诸多趋势分析的强大功能，对于位号分组、组量程调整、单趋势线量程调整、趋势颜色、背景、线型、连接方式等均可以通过简单的操作按照用户自己的需求进行组织。ESP-iTrend支持每屏数百万条记录的趋势查看，可以横、纵双向放大，支持平滑滚动，方便工艺人员和技术工程师对生产过程趋势进行分析及对事故原因进行分析。ESP-iTrend将实时趋势、磁盘历史趋势和内存历史趋势统一起来，可以在三者之间切换，在实时趋势状态下，趋势图可以自动刷新。
（4）过程信息统计分析功能模块的构建
ESP-iSYS支持嵌入包括聚类分析等算法的数据挖掘模块，对生成实时数据、历史数据、重要性能指标、分析结果进行自动规类和多维度数家挖掘。对机组主要设备和控制系统状态信息进行记录、统计和报表制作。
（5）机组性能计算功能的构建