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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