机采棉籽棉清理与轧花联动控制系统

设计

工业自动化软件设计以稳定性、响应快、安全性和可扩展性为原则。软件的设计主要包括下位机（PLC和触摸屏）数据采集处理软件设计和上位机（PC机）监测控制软件设计。系统中主要采用了欧姆龙CJ1L、CJ2M系列PLC和昆仑通态触摸屏（TPC1561HI）作为下位机，并应用欧姆龙PLC集成开发软件CX-One和嵌入版MCGSE组态环境，采用梯形图和MCGSE策略构件及类C语言脚本进行下位机的开发；监测控制系统应用组态王集成开发环境和C语言进行开发。轧花主工艺流程监控界面如图4所示。

3.1 下位机检测控制系统

传感器采集信号（开关量或模拟量）送入PLC进行转换处理，并通过以太网传输到交换机或直接接入监测控制台完成信息的传输。其中，籽清控制较轧花设备距控制总台远，应用光纤传输方式，而轧花设备控制组直接采用双绞线接入工业交换机。监测控制台根据接收的数据进行分析处理，并采用欧姆龙CJ2M系列PLC以RS485总线与各种不同矢量变频器连接，通过监测控制台发送的命令集中控制各电机及报警装置。

3.2 监测控制系统

监测控制系统主要由通信管理模块、数据管理模块、能源管理模块、设备状态显示模块等组成。该系统由PLC、摄像头、在线检测装置采集的数据通过符合TCP/IP协议的工业以太网接口和RS485接口與插有集成数据采集卡的监测控制系统通信，利用视频数据采集卡实现工厂视频的实时监控，利用图像采集卡实现在线检测图像的处理与显示。监测控制系统功能结构如图5所示。

4 系统部署与试验

系统在新疆149团安装部署试验，并调试成功。整个系统安装检测设备包括2组籽清设备和4组轧花设备，共安装30个测速传感器、20个温度传感器、9个火星探测器、34个变频器、15个风压传感器、8个位置传感器、12个摄像头、6组PLC控制器等相关配套器件，其部署安装如图6所示。通过现场加工作业效果验证，该系统各模块运行良好，能够实现预定功能，取得的成效如表1所示。

5 结论

通过分析目前机采棉加工工艺状况，针对籽棉清理与轧花2个核心作业环节，提出了应用自动化控制技术实现机采棉籽棉清理与轧花联动控制，优化原棉加工设备作业参数，实现“因花配车”，提高加工品质。

构建了嵌入式闭环控制系统，实现各作业设备参数实时修正。利用点对点分散式信息数据采集方式，并结合总线技术、以太网技术实现了设备的集中管控。通过现场加工作业效果验证，该系统可有效提高生产效率、节约能耗、减少设备故障、便于加工厂高效管理。

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