GE智能平台自动化产品在纺织行业的应用

［摘要］：［关键词］： 编码器 电机 pid 流量计系统概述
为满足现代化纺织工业高自动化、高效，高可靠和高精度的要求，可编程控制器、人机界面、和变频传动在纺织工业取得了广泛的应用。GE Fanuc自动化公司的产品以其网络功能丰富、产品齐全、低成本、高性能在纺织行业得到了很好的应用。下面是GE Fanuc自动化公司的PLC、CIMPLICITY HMI和QuickPanel在山东如意2万吨涤纶生产线后纺部分的应用。

整个生产线系统由前纺部分和后纺部分组成。

前纺部分主要由熔体输送、纺丝、卷绕等部分组成，熔体输送部分包括熔体温度、压力、热媒交换温度、压力、熔体增压泵、热媒循环泵等设备的控制。此部分由于系统要求多由DCS系统进行控制。

后纺部分设备包括集束架、导丝机、浸油槽、一道牵伸机、水浴牵伸槽、二道牵伸机、蒸汽加热箱、紧张热定型机、喷淋冷却装置、三道牵伸机、叠丝机、三辊牵引机、张力架、卷曲机加热箱、卷曲机、辅丝机、上油轮等。控制包括所有设备的传动、润滑、温度、压力及风机油泵等的控制。此部分多采用PLC进行控制。

系统结构
本控制系统由三部分构成，分别为：中央控制器部分、现场I/O部分和人机界面部分。现场根据工艺要求设有8个现场控制站、40个按钮盒及1个数码报警指示箱。


· 控制系统
中央控制器采用GE公司的90-30型PLC，它是GE Fanuc自动化公司的系列90可编程控制器家庭中的一员，提供最先进的编程特性，易于组态便于安装，它的CPU具有强大的功能，如内装PID，结构化编程，中断控制，间接寻址及各种功能模块，能完成复杂的操作。

现场控制站采用GE Fanuc自动化公司的VersaMAX系列远程I/O，它是目前唯一的一种既可以作为其它主控设备的I/O模块，以可以单独构成PLC系统，还可以作为分布式控制系统的产品。它是真正的即插即用，I/O模块可以带电插拔；省配线，安装费用低；高通讯速率；高可靠性。

系统采用温度控制模块对机组温度回路进行控制；采用温度检测模块对机组各温度回路进行检测，并送上位机显示；采用PID控制模块对机组模拟量回路进行PID检测控制，采用I/O模块对机组开关量进行通断控制。

· 网络结构中央控制器和远程操作站、变频器之间采用PROFIBUS现场总线方式连接。90-30PLC机架上配置PROFIBUS主站模块，通过PROFIBUS网络连接9台逆变器，形成了一个高速、长距离、高可靠性的工业控制网络。在PROFIBUS通讯中，PLC主机对从机进行轮询，从机响应主机的查询并执行主机的命令，在本系统中，PLC从变频器中读取电流、频率等，并由通讯将传动控制参数（如：开、停、升降速等）传送到变频器。

现场设置一个数码报警指示箱。此设备与PLC也以PROFIBUS总线方式连接，可以实时地从PLC中获取报警信息，全面、直观、醒目地展示各类报警，指导工人进行操作，使对故障的处理更方便。

现场总线的大量采用，提高了系统的可靠性，方便了工程施工。

· 上位机和现场触摸屏
上位机软件采用美国GE Fanuc自动化公司运行在微软Windows2000平台下的CIMPLICITY HMI开发，与PLC之间采用10M以太网连接；现场触摸屏采用QuickPanel，通过Profibus总线连接到中央处理器

系统功能
通过操作控制室上位机和设在现场的触摸屏，本系统可以完成系统的操作、监视、设定、管理等人机对话。主要功能有全系统工艺流程和数据显示、集中操作设定、处理报警、实时值和设定值记录趋势存储、故障历史及故障原因、各单机运行状态及各种工艺参数实时值和设定值的比较， 具体介绍如下：


· 总貌图显示：集中显示系统的全部数据，设备的运行状态，开关状态，有助于操作工进行抄表，做生产记录。

· 系统结构图显示：以树状形式显示整个系统的结构。

· 工艺流程图显示：提供优美的系统工艺流程图，生产线流水作业的动态显示效果。监视系统的运行状态，显示主传动设备的电流，转速，牵伸比，启动，停止状态，及低速时间，高速时间，低速启动时间，高速加速时间，联合机停车时间，紧急停车时间，总牵伸比。画面上还做到系统启动准备（所有的润滑泵启动，油压达到工艺要求时，油压开关闭合），电机的单动，联动状态监控。

· 实时趋势显示：包括牵伸比实时趋势图和转速实时趋势图，用于监视导丝机，一道牵伸机，二道牵伸机，三道牵伸机，紧张热定型机，叠丝机，卷曲机的转速是否同步和实际牵伸比是否符合技术工艺要求。

· 历史趋势显示：包括转速，牵伸比，温度，压力等检测点的历史趋势曲线，可以记录过去10天历史数据，操作工可以方便查看过去某一时刻的数据，历史曲线可以前后翻页，放大，缩小，画面显示的长度可以改变，改变范围有10秒，30秒，1分钟，30分钟，1小时，8小时，16小时，24小时，30小时。

· PID操作：画面上有设定值（SP）、检测值（PV）、输出量（OP）的值显示，棒图操作，手动、自动的自由切换，同时上面有整定，趋势按钮，可以调出PID的P、I、D参数并进行修改，结合三者的实时曲线图，更方便的快速的使控制回路稳定。

· 参数整定：数据集中设定画面，包括牵伸比，速度变比的设定。数据的设定必须有一定的权限（管理员级别），一般操作人员不允许修改此表。

· 报警操作，记录报警时间，报警类型，报警级别，报警点名字，报警组号，报警值，特别对于模拟量报警有多种类型,如上限、上上限、下限、下下限、变化率、最小偏差和最大偏差等等，而报警的优先级可达999种，操作工可以进行报警确认。报警列表，以发生的前后次序显示历史报警

实施结果


1.整个生产的控制系统全部采用了GE Fanuc自动化公司产品，保证了系统运行的连续性与高可靠性。
2．系统的人机接口除了采用上位工业控制计算机外还可在现场增加现场操作接口（触摸屏），提供丰富的接口界面，便于分散控制与集中管理。
3．系统的可编程序控制器采用了现场总线的分布式I/O结构，从而结省了大量的现场接线并且大大减少了系统的维护工作量。