絹紡生產(chǎn)線的電控設計
絹紡生產(chǎn)線的電控設計,絹紡,生產(chǎn)線,設計
畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
設計（論文）題目：絹紡生產(chǎn)線的電控設計
學生姓名：
發(fā)任務書日期：年月日
任務書填寫要求
1．畢業(yè)設計（論文）任務書由指導教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學生所在專業(yè)的負責人審查、系
（院）領導簽字后生效。此任務書應在畢業(yè)設計（論文）開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學生。
2．任務書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫，不得涂改或潦草書寫；或者按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式
（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，要求正文小4號宋體，1.5倍行距，禁止打印在其它 上 。
3．任務書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須 學生畢業(yè)設計（論文） 的情況 一 ， ，應 經(jīng) 所在專業(yè)
系（院） 領導審 后 可 填寫。
4．任務書內(nèi) 學院 、 專業(yè) 名 的填寫，應寫 文 ，不 寫 字 。學生的 學號 要寫
號，不 寫?后2￠或1￠ 字。
5．任務書內(nèi) 要￡?文￥ 的填寫，應按?§currency1'“?學院?“畢業(yè)設計（論文）?寫fifl 的要求書寫。
6． 年月日 日期的填寫，應 按?–標GB/T 7408—94§ 據(jù)? ?·格式、 ??·、日期 ??
?”? fi…的要求，一‰用 ? 字書寫。` 2002年4月2日 或 2002-04-02”。
畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
1．?畢業(yè)設計（論文）課題應′?的目的：
?ˉ學生?˙¨ ?題的 ?， ?學生?ˇ—用所學 ， ˇ具體的“學?題 ¨ ?題的 ?。
系統(tǒng) 學生 行設計 ? ?的 ? ， ?學生?ˇ—用所學 ?論、專業(yè) 各 ? ，
a ?設計、計 、?˙?題 ¨ ?題的 ?， 、 ?得ˇ? 論， 行??系統(tǒng)的工o
， ?ˉ“ ?， 論文?寫 ? ?? ?，? 工 ?… ，′?人 ?的目的 要求。
a ? 下? ?：
1．?查 、 ?文￥? 、 翻譯的 ?；
2．?ˇ—用 ?論、專業(yè)?論 ?˙¨ ?題的 ?；
3．查 使用專業(yè)設計手冊的 ?；
4．設計、計 繪圖的 ?，包括使用計 機 行繪圖的 ?；
5．?寫設計說明書（論文）的 ?。
2．?畢業(yè)設計（論文）課題任務的內(nèi)容 要求（包括原始 據(jù)、? 要求、工 要求 ）：
1 副夾板的取出?，傳輸帶的同 電控
2 副夾板的放入圓梳機的電控
3 圓梳機的取棉（落棉）的同 電控
畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
3． ?畢業(yè)設計（論文）課題 果的要求〔包括圖?、 物 硬件要求〕：
1、?寫 、英文翻譯一份；
2、?寫開題報告一份；
3、 電控 體圖一套，各細節(jié)圖 干
4、控制流o圖
5、?文￡?資料譯文（附原文）
6、鼓勵做拓展性
4． 要￡?文￥：
[1]蔡一?. 絹紡圓梳梳折 精綿質(zhì)量的試驗 [J]. 紡織學報,1988,08:5-8+3.
[2]潘?？?馬志友,馬 虎. 毛紡精梳機圓梳梳?效 的 [J]. 毛紡“?,1999,05:50-51.
[3]姜宏. 絹紡制綿用頭道圓梳機生產(chǎn)Ⅱ號綿的工藝探討[J]. 絲綢,1999,01:35-37+5.
[4]唐劍鋒. 圓梳、精梳 ˇ制綿工藝的 踐[J]. 絲綢,1999,04:23-25+3-4.
[5]李淑青. 改 制綿工藝 梳綿制 率的 踐[J]. 江蘇絲綢,1997,05:5-6+14.
[6]周林松,曹建林. 圓梳機加壓滑輪的改 [J]. 絲綢,1997,07:61.
[7]盛承華. 絹紡圓梳機制 率[J]. 絲綢,1983,07:11-14.
[8]徐燕君. 南通市絹紡行業(yè)的現(xiàn)狀 振興 策[J]. 江蘇絲綢,2000,04:26-27+31.
[9]胡德仲,候俊英. 絹紡線上紡制短麻條的 踐[J]. 黑龍江紡織,2000,03:6-7.
[10]劉華平. 海安縣繭絲綢產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀 ?(上)[J]. 江蘇絲綢,2012,02:26-35.
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2002,03:33-36.
[14] ,徐 ,李龍, ?. ￠ 式整體圓梳 梳 ￡ 其梳?性 的 [J]. ?￥紡織工學
院學報,1994,01:16-22.
畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
5．?畢業(yè)設計（論文）課題工 ?計§：
2015.12.13—2016.03.09 畢業(yè)設計? ；開題報告；英文翻譯；
2016.03.10—2016.04.06 畢業(yè)設計查 ；currency1'資料；論文 “；
2016.04.07—2016.05.04 畢業(yè)設計 驗 ?o?設計 ? ；
2016.05.05—2016.05.11 畢業(yè)設計 套 料；
2016.05.12—2016.05.17 畢業(yè)設計論文fi審；畢業(yè)設計fl ；
所在專業(yè)審查–?：
通
負責人： 2016 年 1 月 18 日
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
設計（論文）題目：絹紡生產(chǎn)線的電控設計
學生姓名：
年 月 日
開題報告填寫要求
1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此
報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查
后生效；
2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式打印，禁止打印在其它紙
上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；
3．“文獻綜述”應按論文的框架成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi)，學生寫文獻綜述的
文獻應 15 （ ）；
4． 年月日 日期的填寫，應 按 標GB/T 7408—94 據(jù) 交 格式 交 日期 時
的要求，一?用￠￡? ￥書寫。?“2004年4月26日”或“2004-04-26”。
5 開題報告（文獻綜述）￥§currency1按'§ “??書寫，? fi1.5fl。
畢 業(yè) 設 計（論文） 開 題 報 告
1． –畢業(yè)設計（論文）?題?·， 據(jù)所查?的文獻資料，???寫 1000￥”?的文獻綜述：
… ‰ “ ?之 ”的`?，′在??ˉ時?…期，… ?˙開¨ ?? ??，?ˇ— ， 的 ?
˙ ， ? 的 … ? 年， ??，由 工業(yè) a的成 ， 工業(yè) ???
“o工 ”時期， ￥ 的 完 ，“?水線”的 生產(chǎn)成為 工業(yè)的? ?，?在的紡
經(jīng) ???統(tǒng)的 工紡? ， 紡 ，?? 維編 ，??靜電納米成網(wǎng) ，各種
o型紡 工 ?雨后春筍 出?，? 的紡 業(yè) 花齊鳴，想要在競爭?此激烈的 天 一份 己的市場份
額˙需要工 專業(yè)提高生產(chǎn)能力 科 含量，一套成熟的生產(chǎn)線決 著 ???生產(chǎn)效率，更決 著一個
企業(yè)的興衰存亡。
通過?讀上文的文獻， 作為一個?業(yè) 的旁觀者對絹紡生產(chǎn) ? 許?解。
在 改進 綿工藝提高梳綿 成率的實踐_李淑青 文章…談 ?絹紡生產(chǎn)工藝?程長 工操作多 型較為復
雜，需要–理的工藝 范的操作 完好的設備狀態(tài)才能確保生產(chǎn)的高質(zhì) 低耗。該文章還對絹紡 應加強工藝
管理 管理，提高 含量做?詳細說明，希望相 企業(yè)能?粗放型向集約型轉型。
而在吳紅玲所寫的 精梳 梳理 纖條圓梳針排的改裝 的文章…，?要介紹?精梳 ，生產(chǎn)…精梳 ?要輸
為?祛除毛條…短纖維草屑的雜質(zhì)，并且進一?梳理纖維，它對精紡產(chǎn) 的質(zhì)量 成本 著之光重要的作用，
文章…還 對精梳 …圓梳針的–理排 。
在 …的 絹紡線上紡 短 條的實踐 …?要 述? 內(nèi)絹紡?業(yè)…短 生產(chǎn)的?·， 指出??業(yè)
內(nèi)設備 用率低， 進設備對 內(nèi) ?設備的 ?業(yè)市場的 的 題， 為 述?一套 效
用 設備 低成本的工藝 ， 一工藝 ?能解決上述 題，更 效的提高? ?生產(chǎn)的經(jīng)
效 。
寫的 絹紡 綿用?￠圓梳 生產(chǎn)_2?綿的工藝￡? ￥???料? ，為 科學的 述??§??
料currency1提高絹紡生產(chǎn)…的生產(chǎn)效率，'提高纖維“?長?整齊?， 低短纖維率 提高梳?。
fi通市絹紡?業(yè)的?狀及fl興對 …作者–??通過 ·fi通絹紡?業(yè)的 子，為 ?觀??的?”?
前絹紡?業(yè)市場的?狀，fi通市˙?? 的一個…‰，通過個 ? ` ′??業(yè)內(nèi)的 ?ˉ。
絹紡業(yè)?對的˙o 題??¨市場的 ，其 ˙??業(yè)內(nèi)′? 水“較低 資?短? ?業(yè)內(nèi)的 ?競爭。
對此文章…提出??ˇ ，?加—產(chǎn) 整， ? 精 ?紡 的 紡產(chǎn) 或者 ?線；
其 需要 相 ?業(yè) 會 — ?業(yè)內(nèi) ，? 格，˙重要的?加強 改a，提高 含量
加o ，改 ? 企業(yè)管理 效 并且 市場 –作 ?。
絹紡 ?…圓梳 的 成率的?‰ ?料 精o 的 種 ·精o –¨ 種 重量?及各 ?的
，在 提高絹紡圓梳 成率 … 詳述介紹，?§提高?梳 成率，文章…?要介紹? 量
?工藝 改進?綿工藝?操作 圓梳?綿?綿工藝 –?的前后? 轉 。
圓梳 加 輪的改進 里介紹??為CZ型圓梳 的 ??a成圓梳 松 時 板移 fi離…“，產(chǎn)生
彎鉤纖維所?生產(chǎn)1型綿時梳?差異較o，所?本文作者 把圓梳 …加 輪直徑放o 83mm， 樣的
改進 ?很好地解決上述 題。
過去的 產(chǎn)B311型精梳 系 的圓梳的梳針頂梳的梳針 –理,直接‰響梳理質(zhì)量 工作效率， ?型
裝配式整§圓梳頂梳 及其梳理?能的 究 通過梳理力實驗 據(jù)?要介紹??型裝配式整§圓梳特ˇ。
在唐劍鋒所寫的 圓梳 精梳 – 綿工藝的實踐 … 述? 內(nèi)絹紡 ?工藝… 兩種，一種為綿片或?¨
的圓梳 ?；另一種?半 為精梳條的精梳 ?工藝，通過1??疏落綿在精梳 ?工藝上實踐總 ? 較
–理的梳理工藝證實?精梳 圓梳 –的 ? ??。
毛紡精梳 圓梳梳理效能的 究 …作者潘?？鼘γ従?的鋼針工作角的o“? 做?詳 的分析，
分別用 角?的鋼針針條進?? 個的上 實驗在梳理過程…,由 M> F,故纖維力圖沉?針隙 ,致使鋼
針對須叢 較o的握持力, 對伸直纖維,去除短纖維 毛粒 草雜 較好的效果。 隨著α的減“,在鋼針
的長? 變的?·下,圓梳的 效梳理深?變“。只 ?毛層較 時 ,才能達 理想的梳理效果 , ˙必
然‰響 精梳 的產(chǎn)量。 ?果在此范圍內(nèi)? 增加T角 ,使 鋼針的 效梳理高?增加,˙能梳理更厚的毛
層 ,進而提高精梳 的產(chǎn)量。 論。 果 明 , 用雙角?(齒尖角 齒 角 )的針條其梳理效能較好,并
且產(chǎn)量亦 o幅?提高。
通過 ?上文獻 ?多個層??解? 絹紡的知識，o 紡 ?業(yè)的?狀，“ 圓梳 的 工藝，
本科學習… 很難 束 ?此專業(yè)的知識， 深刻認識 ?讀文獻 ?幫 ?解某個?業(yè)甚至某型 ˉ的詳
細?·?？?一下通過?讀文獻所得， ? 雖然?紡 生產(chǎn)o ， ? 水“管理工藝仍 較落后，
存在 題較多，一 ??經(jīng)營者的 題， 更o一 ?? 層?的難 難?攻破，落后的科學 導致低下
的生產(chǎn)力，一套科學–理的生產(chǎn)工藝˙顯得尤為重要 相 迫?， ˙需要 一? 能光停留在文獻…，
還需要投? ?實的工 生產(chǎn)…，?實際的工作經(jīng)驗相 –， ? 一套–理的電 控 ，來滿足企業(yè)的生
產(chǎn) 。
畢 業(yè) 設 計（論文） 開 題 報 告
2．本?題要 究或解決的 題 擬 用的 究 段（途徑）：
（一） 究
1.文獻 究 ：搜集整理相 究資料，為 究做準備；
2. 查 究 ： 觀o型絹紡生產(chǎn)的工 ，詢 經(jīng)驗的相 工?師傅。
3.?論交? 究 ：組內(nèi) 學相互交?經(jīng)驗看 。
（二） 究 段
??統(tǒng)文獻檢索 段為?，輔?網(wǎng)絡 據(jù)庫 段，開 資料收集；聯(lián)系相 紡 企業(yè)工 進? 觀，并找
尋相 工作經(jīng)驗的師傅工?詢 ;收集 據(jù)資料 相 經(jīng)驗，? 學老師相互交?。
畢 業(yè) 設 計（論文） 開 題 報 告
指導教師意見：
1．對“文獻綜述”的評語：
文獻檢索充分。
2．對本?題的深? 廣?及工作量的意見 對設計（論文） 果的預`：
意繼續(xù)?題 究。
3.?否 意開題：√ 意 □ 意
指導教師：
2016 年 03 月 17 日
所在專業(yè)審查意見：
意
?：
2016 年 03 月 28 日
畢 業(yè) 設 計（論 文）大 綱
設計(論文)題目： 絹紡生產(chǎn)線的電控設計
學生姓名：
專 業(yè)：
所在學院：
指導教師：
職 稱：
絹紡生產(chǎn)線的電控設計
摘 要
本文首先對絹紡業(yè)以及絹紡工程進行介紹，并介紹了國內(nèi)外的制棉現(xiàn)狀，包括制棉設備與制棉工藝。然后介紹傳統(tǒng)制棉設備生產(chǎn)線的優(yōu)劣勢和工藝的不合理性。接著提出傳統(tǒng)制棉工藝以及生產(chǎn)線上電控系統(tǒng)的改進方法。
關鍵詞：絹紡生產(chǎn)；圓梳制棉；電控設計；電器控制；PLC控制技術
第1章 引言
1.1 江蘇省絹紡企業(yè)現(xiàn)狀
1.2 圓梳機在絹紡業(yè)中的應用以及表現(xiàn)出來的優(yōu)劣勢
1.3 本論文的目的及意義
1.4 本論文的主要研究內(nèi)容
第2章 PLC控制技術概述
2.1 PLC的介紹
2.2 PLC的應用范圍
第3章 西門子S7-200PLC軟件概述
3.1 西門子s7-200軟件介紹
第4章 絹紡生產(chǎn)線中圓梳機的電控設計
4.1 引言
4.2 圓梳機的電控系統(tǒng)結構特點
4.3 圓梳機電控系統(tǒng)的設計要求
4.4 電控系統(tǒng)設備連接圖
第5章 基于PLC的電控設計
5.1 PLC電控系統(tǒng)總體設計方案
5.2 PLC控制原理圖
5.3 PLC的選型與計算
5.31 PLC輸入輸出點數(shù)的估算和計算
5.32 PLC開關量模塊的選用
5.33 PLC模擬量輸入輸出模塊選用
5.34 PLC開關量輸出模塊選用
5.35 RTD溫度保護模塊的選用
5.36 CPU及電源模塊選用
5.4 PLC的I/O分配及程序實現(xiàn)
第6章 結論
參考文獻
[1]蔡一本. 提高絹紡圓梳梳折和精綿質(zhì)量的試驗研究[J]. 紡織學報,1988,08:5-8+3.
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[16]呂海軍. 采煤機PLC電控系統(tǒng)設計 2015，
附錄
致謝
畢 業(yè) 設 計（論 文）
設計(論文)題目： 絹紡生產(chǎn)線的電控設計
學生姓名：
二級學院：
班 級：
提交日期：
目錄
目錄
摘 要 III
Abstract IV
第1章 緒 論 1
1.1論文背景及研究意義 1
1.2 國內(nèi)外研究動態(tài) 1
1.2.1 國內(nèi)外絹紡生產(chǎn)線的現(xiàn)狀 1
1.2.2 國內(nèi)外電氣自動化的現(xiàn)狀與發(fā)展 2
1.3 傳統(tǒng)工藝流程 2
1.4 論文研究目的和內(nèi)容 3
第2章 部分傳送的速度控制 5
2.1變頻器概述 5
2.2三相異步電機變頻調(diào)速的原理 6
2.2.1基頻以下的變頻調(diào)速 6
2.2.2基頻以上變頻調(diào)速 6
2.3 三相異步電動機變頻調(diào)速仿真模型 7
2.4 仿真模擬結果 8
2.5三相異步電動機轉速檢測 10
第3章 副夾板放入和取出的電控設計 12
3.1 夾取副夾板工藝設計前后對比 12
3.2電機以及其他裝置的選取 13
3.3 PLC的選取和PID的設計 16
3.3.1 PLC的選取 16
3.3.2 模糊PID設計 17
3.4取放副夾板工藝的同步電控設計 19
3.4.1系統(tǒng)控制圖 19
3.4.2系統(tǒng)電路連接 21
第4章 取落棉的電控設計 22
4.1 取落棉裝置的設計前后對比 25
4.2改進優(yōu)化設計方案 27
4.3線路圖 28
第5章 總結和展望 30
5.1論文總結 30
5.2工作展望 31
參考文獻 32
附錄 33
致謝 33
絹紡生產(chǎn)線的電控設計
摘 要
絹紡業(yè)由最早的全手工家庭作坊發(fā)展到如今的半自動化生產(chǎn)，但由于自動化程度較低，生產(chǎn)中的關鍵工藝步驟都是有人工操作的，這樣很大程度的制約了生產(chǎn)效率和絹紡企業(yè)的發(fā)展，本論文旨在為絹紡企業(yè)設計一條合理高效的自動夾取副夾板和取落棉的電氣控制，生產(chǎn)線的電控設計目的是利用電氣自動化理論完成對生產(chǎn)線中人力勞動的簡化，提高生產(chǎn)率。
本論文的主要研究工作和創(chuàng)新成果如下：
1.應用三相異步電機的變頻調(diào)速原理，來完成對生產(chǎn)線中部分傳送帶的速度控制；討論基頻以上和基頻以下兩種情況來利用sumlink軟件來仿真模擬電機的變頻調(diào)速情況，仿真結果表明變頻調(diào)速方案的可行性。
2.副夾板夾取裝置和關鍵位置傳送帶需要精確地速度控制，為此設計了基于PLC控制下的伺服電機調(diào)速方案，在還建立了模糊PID的反饋控制組成的閉環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以根據(jù)目標值和實際速度的差值來調(diào)節(jié)輸出值。
3．在設計中發(fā)現(xiàn)純機械結構的自動取落棉裝置在實際運用中存在部分問題，為此建立了PLC控制下的電機正反轉方案來達到取落棉工藝。
文章最后提出優(yōu)化圓梳機和副夾板的設計方案。
關鍵詞：絹紡生產(chǎn)；速度控制；電控設計； PLC控制技術；PID；伺服電機
Design on Electronic control of Silk Spinning production line
Abstract
Silk industry was developed from the full manual production in home to the semi – automatization production in now. But most of the key steps in production are manual operation because of the low degree automation. Therefore, this situation has restricted the productivity and the development of silk enterprises greatly.
This paper aims to design reasonable and efficient electric control for the silk industry to automatically fetching and dropping splint automatically . Electric control design of production line is using the theory of electrical automation to simplify the human labor and improve productivity. The main work and innovation are as follows:
1.Appling variable frequency speed regulation of the motor to completion of the production line to control the conveyor belt`s running speed. Analysis the two cases of the base frequency up and down and using “Sumlink” software to simulate the frequency conversion speed regulation of the motor. The simulation results show the feasibility of the variable frequency speed regulation scheme.
2.The auxiliary clamping device and a key position conveyor require precise speed control. So designing the servo motor speed control scheme based on PLC.
Also designing the closed-loop system composed PID control which can adjust the output value according to the difference between the input value and actual speed.
3.In the design that automatic cotton device in the practical application has problem because of pure mechanical structure. For this designs the control motor positive inversion under the PLC to achieve the Automatic cotton picking
In the end, we also prospected the future development direction.
Keywords: Spun silk spinning; speed control; Electric control design?; PLC control technology; PLC;PID; Servomotor.
33
第1章 緒 論
第1章 緒 論
1.1論文背景及研究意義
江蘇省自古便是絲綢之鄉(xiāng)。隨著工業(yè)科技革命的成功，如今的絲綢業(yè)從古代傳統(tǒng)家庭手工小作坊的格局逐漸向大工廠機械化自動化流水線式的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。經(jīng)幾年產(chǎn)業(yè)結構的轉移與調(diào)整，江蘇絲綢產(chǎn)業(yè)的原格局發(fā)生了歷史性的變化，雖然優(yōu)勢還在，但問題也逐漸明顯。
初步統(tǒng)計，江蘇省絲綢產(chǎn)量與綢緞產(chǎn)量比去年增長53.7%和1.21%；全省真絲出口卻比去年下降了16.49%。初步統(tǒng)計到2014年為止，全省絹紡企業(yè)有88家，年產(chǎn)量約在2-3萬噸。[10]
雖然絹紡行業(yè)中各項產(chǎn)品的產(chǎn)量逐年增加，但是從19世紀八十年代到現(xiàn)在，絹紡產(chǎn)業(yè)始終沒有進行一次完善的技術改革，生產(chǎn)線智能化水平低，雖然大部分企業(yè)中生產(chǎn)線體系已經(jīng)初步形成，但是生產(chǎn)線中許多重要環(huán)節(jié)還是需要大量人力勞動力來進行，相比之下國外某些大型絹紡企業(yè)已經(jīng)做到了生產(chǎn)線高度自動化一體化，生產(chǎn)中基本已經(jīng)擺脫了人力的參與，這些企業(yè)的產(chǎn)品不僅僅質(zhì)量高于人工制品，生產(chǎn)速度也顯著提高。[8]
電氣自動化是現(xiàn)代工業(yè)中重要組成，一條生產(chǎn)線的成熟與否，很大一部分是要取決于其中自動化的含量，生產(chǎn)線的自動化不僅僅為工廠省去了大量勞動力，還大大增加了生產(chǎn)效率。
絹紡產(chǎn)業(yè)是我國傳統(tǒng)工業(yè)，但是縱觀全球，德國等國外的相關企業(yè)自動化水平遠遠超過本省相關生產(chǎn)企業(yè)。所以為了在日益激烈的市場競爭中占有一席之地，必須加大生產(chǎn)工藝中的科技含量。
1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)
1.2.1 國內(nèi)外絹紡生產(chǎn)線的現(xiàn)狀
南通市是江蘇省重要的絲綢生產(chǎn)基地，從1995年開始絹紡業(yè)從興旺逐漸走向衰落，很多企業(yè)運轉正常的不足1/3，很多企業(yè)虧損嚴重面臨著倒閉的危險，原因很大上是由于國際市場疲軟，管理水平低，專業(yè)技術人員匱乏，科技投入少，關鍵工序的研究和設備改造缺少投入，依舊采用一套過時老舊的生產(chǎn)工藝設備，很多絹紡廠仍舊采用傳統(tǒng)老工藝，自動化水平嚴重偏低，大部分靠人力勞作來完成生產(chǎn)。正是因為這些原因，嚴重限制了我國絹紡行業(yè)的發(fā)展和大大減弱了在市場上與國外的相關企業(yè)的競爭力。但是可喜的是，我國相關絹紡企業(yè)這幾年大量引進國外先進設備，如PDⅢ高速針梳機，ZS-14粗紗機。在四川浙江等地的許多絹紡行業(yè)在精煉自動化，制棉新工藝等展開大量研究，技術水平不斷提高。[8]
1973年對國外絹紡產(chǎn)業(yè)進行了一次調(diào)查，日本絹紡產(chǎn)量逐年增加，日本相關產(chǎn)業(yè)研究機構只要致力于對絹紡設備的改進和革新；蘇聯(lián)主要致力于改造圓梳機，并且采用了新型的精梳工藝，這種新工藝可以紡制細到140支/2的絹絲，這種新工藝不僅大大降操作工人的勞動量，還顯著提高了精棉的生產(chǎn)效率；意大利的卡斯科米、賽特廠是歐洲最大的絹紡廠之一，該廠采用采用PG/L型自動精梳機，絲纖維到各部門進行精梳都是自動化的；西德的絹紡行業(yè)生產(chǎn)自動化程度最高，例如開松自動化，纖維定長自動切斷，精梳機均采用機械化植針等。[4]
總體來講，國外絹紡行業(yè)的整體比國內(nèi)科技水平含量較高，自動化程度也很高，需要我國相關產(chǎn)業(yè)的科研人員不斷創(chuàng)新，勇于研發(fā)，不斷提高業(yè)內(nèi)科技含量，進而增加生產(chǎn)效率。
1.2.2 國內(nèi)外電氣自動化的現(xiàn)狀與發(fā)展
在科技進步的今天，我國的電氣自動化不斷進步，目前我國的自動化技術正在向著系統(tǒng)集成的方向轉變，電氣自動化可以利用計算機進行控制模擬操作，還并且采用PC技術，利用比較靈活的PC人機界面對生產(chǎn)進行監(jiān)控。并且在電氣自動化中，網(wǎng)絡技術和多媒體技術非常廣泛的應用。
國外的電氣自動化技術較為先進，尤其德國日本等發(fā)達國家，電氣控制技術較為成熟，科技含量自動化較高，尤其在傳感器方面，遙遙領先我國相關企業(yè)的發(fā)展。國外電氣發(fā)展方向是通信接口ICC，它包含了遠管理實時檢測停機控制等，用戶可以通過簡單指令控制電量操作。
1.3 傳統(tǒng)工藝流程
位于江蘇省南通市海安縣的富有絹紡有限公司，該企業(yè)采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，其原料為繅絲，其過程主要為：
化學浸泡脫脂脫油---烘干脫水---紫外線除雜----分棉---中切---圓梳—
-排棉---成條---并條。
化學浸泡 烘干 成條
結合該企業(yè)的生產(chǎn)流程制作了工藝流程框圖2-1。
圖2-1 工藝流程框圖
該傳統(tǒng)工藝步驟繁瑣，需要大量人員操作和勞動力，有些步驟單調(diào)，理論上是可以依靠機械裝置來完成取落棉和夾取副夾板的工作，能夠提高整個工藝的生產(chǎn)效率。
1.4 論文研究目的和內(nèi)容
本論文的撰寫目的：
1.設計絹紡工藝中夾取裝置取放副夾板以及傳送帶的同步電控；
2.設計取落棉裝置在取落棉時的同步電控；
3.進一步學習和掌握PLC以及PID控制的相關知識，能夠獨立自主完成相關電控設計。
全文一共分為四章，主要研究內(nèi)容如下：
第1章 論述課題的研究背景和立論依據(jù)；概述了絹紡業(yè)和電氣自動化國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，揭示了國內(nèi)絹紡產(chǎn)業(yè)的不足之處，并介紹了富有絹紡企業(yè)的相關情況，展示了傳統(tǒng)工藝流程的示意圖。
第2章 應用三相異步電機變頻調(diào)速的方法，設計了控制部分傳送帶和設備的運轉速度的方案，并進行模擬仿真。
第3章 介紹應用了基于PLC控制下的伺服電機的速度控制方案，保證了關鍵位置傳送帶與夾取裝置以及夾取裝置與圓梳機之間能夠精確配合，來完成副夾板放入和取出的同步電控。
第4章 介紹了應用PLC控制電機正反轉的方案，來完成從圓梳機中取落棉工藝的同步電控。
第5章 總結全文對絹紡工藝電控的研究成果，并且對未來圓梳機以及副夾板的設計研究方向做出展望。
第2章 三相異步電動機的變頻調(diào)速
第2章 部分傳送帶的速度控制
本論文一共采用2中電動機轉速控制的方法，分別是三相異步電動機的變頻調(diào)速和基于PLC的PID模糊控制伺服電動機的調(diào)速方式，第二種方式會在第三章之后有所介紹。第一種調(diào)速方法可以調(diào)節(jié)部分傳送帶運送半成品原料棉的速度，來達到控制生產(chǎn)進度的目的；第二種調(diào)速方法專門控制圖1-1中傳送帶#2、傳送帶#3以及4個夾取副夾板裝置的轉動速度。
在整個生產(chǎn)過程中，為了讓絹紡工藝中傳送帶能配合關鍵設備和裝置的運動速度，所以我們要能夠做到可以隨時調(diào)整各條傳送帶的傳送速度，所以本章提出了利用三相異步電機的變頻調(diào)速方式來調(diào)節(jié)傳送帶的速度，來滿足加快和減緩生產(chǎn)進度和改變原料供給速度。
三相異步電機的轉速計算為：
S為轉差率，S實際較低，在計算時，可以忽略，所以轉速計算公式可以看成。
2.1變頻器概述
本論文中變頻器通過內(nèi)部結構中的整流器將交流電變?yōu)橹绷麟?，再把直流電轉化成降和 都可控制的交流電提供給電機。
變頻器的系統(tǒng)結構如圖3-1。
圖3-1變頻器的系統(tǒng)結構
2.2三相異步電機變頻調(diào)速的原理
三相異步電機的轉速公式：
（2.1）
轉差率公式為：
改變輸入電機的頻率，便達到了改變轉速的目的。忽略定子阻抗壓降，定子的每相電壓為：
（2.2）
降低同時降低，這樣就可以調(diào)節(jié)?；l以上和以下兩種調(diào)速情況我們分別計算各個情況下的最大轉矩和臨界轉差率，對最后仿真結果進行校核,電機中過大會造成轉動扭力過小，會無法帶動傳送帶和設備的轉動。[1]
2.2.1基頻以下的變頻調(diào)速
為避免磁路飽和，因此在降低的同時，應該讓保持為常數(shù)，也為常數(shù)，所以也要減小。電動機的電磁轉矩為： （2.3）
在式（2.3）中對求導， ， 和為：
（2.4）
（2.5）
2.2.2基頻以上變頻調(diào)速
在基頻以上變頻調(diào)速時，保持為常數(shù),頻率增加時，電機的電磁轉矩T為 (2.6)
上式(3.6)可求，得到和
(2.7) 由于較高，則上式（2.7）變?yōu)?
(2.8)
2.3 三相異步電動機變頻調(diào)速仿真模型
由于沒有實際的工作環(huán)境，本論文只能仿真理論上的參數(shù)，下面我們先規(guī)定實驗參數(shù)（頻率60Hz、極數(shù)P為2）的四極異步電動機 來觀察三相異步電動機變頻調(diào)速的可行性?？芍?，改變電源頻率，就能調(diào)節(jié)磁場的旋轉，進而改變電機轉速。
現(xiàn)將電機的工頻設置為60HZ，電壓值設置與電動機的電壓相同。設置其中的參數(shù)，設置仿真的界面如圖3-3，仿真圖形如圖3-4。
圖3-2異步電動機參數(shù)設置
圖2-3變頻調(diào)速仿真模型
由仿真波形圖和自動控制原理可知，調(diào)節(jié)的速度和穩(wěn)定是相互矛盾的，所以要選取一個合適的參考點。
2.4 仿真模擬結果
由于初始設定的頻率（基頻）為60HZ，四極電動機的極對數(shù)p為2，根據(jù)的計算可知應該為1800r/min。
圖2-4未變頻時的仿真結果波形圖
未變頻時通過仿真波形圖可以看出轉速最終穩(wěn)定在1800r/min，穩(wěn)定時間在40ms左右，圖2-4中轉速結果與計算轉速結果一致。
圖2-5變頻時的仿真結果圖（基頻以上的調(diào)速）
改變電源頻率為70Hz，調(diào)速時電壓Un不變，得到圖2-5的圖形。最終轉速為2100r/min，結果滿足這個公式，達到穩(wěn)定所需時間為60ms
圖2-6變頻時的仿真結果圖（基頻以下的調(diào)速）
如果電源頻率變?yōu)?0Hz，為了防止磁路飽和，電源電壓應該適當降低，多次嘗試，我們可得電壓為181V左右時，可得到仿真結果轉速為1500r/min，結果滿足，如圖2-6。
根據(jù)仿真的出來的數(shù)據(jù)可以得出通過改變通入交流電源的頻率來調(diào)整三相異步交流電動機轉速的方法是可行的，而且基頻以下調(diào)節(jié)速度反應更加迅速精準。
2.5三相異步電動機轉速檢測
三相異步電機工作中需要時刻得到其轉速的數(shù)據(jù)，以便于整個生產(chǎn)線正常運轉。對于電機的轉速采集，一般采用簡單的光電測速方法，具體裝置為：在三相異步電機的軸上固定一個圓盤，在其邊緣設置1個大小適當?shù)陌疾郏⑶以趫A盤的一側固定一個發(fā)光的二極管，其位置正好可以對準凹槽處，在另一側和發(fā)光二極管平行的位置處固定一個光敏三極管。電動機轉動時，如果凹槽處轉到發(fā)光二極管的位置時，發(fā)光二極管發(fā)出的光線會通過凹槽照射在光敏三極管上，電路通電，通過傳感器會產(chǎn)生脈沖。通過兩個相鄰脈沖的時間和圓盤的周長來計算電機的轉速，如圖2-7。
圖2-7測速裝置
第3章 副夾板放入和取出的電控設計
第3章 副夾板放入和取出的電控設計
3.1 夾取副夾板工藝設計前后對比
改進以前的夾取副夾板需要人力來完成并且原工藝中只有一臺圓梳機，需要手動將棉條換向，具體如圖3-1，這種夾取方式不僅對工人技術要就高而且十分消耗體力，生產(chǎn)環(huán)境中的噪音和棉絮對人體也有較大的危害。[14]
圖3-1 人力取放副夾板
經(jīng)過同組同學的重新設計，將原有的工人省去，換成兩個夾取裝置，裝置如圖3-2，做到了真正意義上的自動化，但是裝置和圓梳機的配合需要精準的速度控制，所以本章介紹基于PLC控制下的伺服電機調(diào)速方案。
圖3-2 設計后的圓梳機上副夾板夾取工藝
生產(chǎn)工藝系統(tǒng)中的副夾板一共分2種，副夾板#1只在圓梳機#1與中切機的循環(huán)中，副夾板#2僅在圓梳機#2與取精棉裝置的循環(huán)中，具體如圖3-3
圖3-3 工藝中副夾板的流程框圖
3.2電機以及其他裝置的選取
本論文伺服電動機選用三菱MR-ES系列的伺服電機以及驅動器MR-E-10A-KH003MR-ES，定位精度高，接線簡便。其實物圖如3-4，3-5。
圖3-4三菱MR-ES伺服電機
圖3-5伺服電機驅動器
本論文中脈沖信號編碼器可以生成脈沖信號，它的作用就是把速度轉化成脈沖信號。編碼器每次產(chǎn)生一個增量角位移就就會生成等值的電脈沖，該脈沖會反饋給控制伺服電機的PLC系統(tǒng)中，其編碼器結構如圖3-6
圖3-6增量式光電編碼器
歐姆龍的E6B2-CEZ6C編碼器經(jīng)初步分析符合本系統(tǒng)要求。因為在絹紡生產(chǎn)線中傳送帶和夾取裝置的運動方向不會改變，所以PLC的輸入端子中可以輸入圖3-7中的信號。
圖3-7輸出信號
人機界面主要用于控制和監(jiān)視PLC。其工作原理如圖3-8
圖3-8 威綸eMT3070B人機界面工作原理
本論文設計系統(tǒng)中選取威綸eMT3070B人機界面。先利用EasyBuilder Pro8000軟件編輯工程文件，然后下載到人機界面的處理器，該文件能夠控制和監(jiān)控生產(chǎn)線中夾取裝置和傳送帶的速度。運行過程中，人機界面會將PLC測得的副夾板或者運送帶的速度會被存入到儲存單元，在四線路電阻式觸摸屏上顯示出來，便能做到監(jiān)控。威綸eMT3070B如圖3-9
圖3-9人機界面實物圖
3.3 PLC的選取和PID的設計
3.3.1 PLC的選取
本論文PLC采用三菱的FX2N-64MT，脈沖輸出采用FX2N-1PG ，定位控制采用FX2N-10GM。因為FX2N-64MT中只有兩個高速脈沖輸出點，為了控制目標電機位置和運行速度、加速度，必須添加運動控制模塊。原理如圖3-10[3]
圖3-10 FX2N系列PLC構成原理
3.3.2 模糊PID設計
PID算法是微機控制系統(tǒng)中的重要組成部分。根據(jù)偏差的P、I、D進行的控制，稱為PID控制。常規(guī)PID的原理圖如圖3-11
圖3-11 PID控制原理圖
PID調(diào)節(jié)器根據(jù)給定值與實際輸出值之間的控制偏差，將比例P、積分I、微分D適當?shù)慕M合來進行控制。
PID控制規(guī)律為：
（3.1）
為比例系數(shù)；為積分時間常數(shù)；為微分時間常數(shù)。
模擬PID的傳遞函數(shù)：
（3.2）
PC只能識別數(shù)字量所以需要將模擬的PID控制規(guī)律進行離散化，把圖6-1中的r(t)、e（t）、u(t)、c(t)在第N次采樣的數(shù)據(jù)用r(n)、e（n）、u(n)、c(n)來表示，因此式（6.1）整理可得：
（3.3）
我們可以將dt用T來近似代替，所以可得：
（3.4）
（3.5）
式（6.2）可以離散化成分差方程：
（3.6）
根據(jù)式（6.6）不難看出u(n-1)的表達式，即
（3.7）
將式（6.6）和式（6.14）相減，就得到數(shù)字PID增量型控制算：
（3-8）
數(shù)字PID位置型控制算式為
U(n)（3-9)
其中 ；。[2]
模糊PID的設計分為三部分：
根據(jù)《模糊PID控制在伺服電機中的研究》一文可知，模糊PID得設計可分為三個步驟：
1.模糊化：模糊化本質(zhì)上就是將輸入變量的連續(xù)論域變成離散的論域；
2.模糊規(guī)則和模糊推理：規(guī)則內(nèi)容一般為PB代表“+大”；PM代表“+中”；PS代表“+小”；Z代表“零”；NS表示“-小”；NM表示“-中”；NB表示“-大”。模糊控制器的設計核心就是模糊規(guī)則，用模糊語言變量可以表示為（設E為速度，EC為速度差，U為脈沖）：
“若傳送帶速度特別快且速度上升快，則快速降低電動機速度”可以模糊化為： ；“若傳送帶速度特別慢且速度下降快，則快速提高電動機機速度”，其設計原理為：；“若傳送帶速度較快且速度提高快，則降低電機速度”，其設計原理為： ；“若傳送帶速度特別慢且速度下降較快，則應提高電動機速度”，其設計原則為： 。
3.解模糊化：一般解模糊化運用加權平均法最為常用，把論域的元素作為模糊集合的加權系數(shù)，計算它們的乘積，然后再計算該乘積和除以隸屬度和算出平均值X，如式5-1。
(5-1)
平均值X則是其判決結果。[13]
3.4取放副夾板工藝的同步電控設計
為了保證夾取裝置能準確夾取傳送帶上的副夾板，必須需要傳送帶和夾取裝置的運行速度滿足一定的比例關系，所以采用在傳送帶#2和傳送帶#3以及夾取裝置上各安裝一個伺服電機，通過PLC的準確控制傳送帶和夾取裝置的速度來保證夾取裝置能夠準確地夾取傳送帶上的副夾板和將副夾板放入圓梳機的主夾板的卡槽中，簡圖如3-12。
圖3-12相關工藝過程簡圖
3.4.1系統(tǒng)控制圖
本論文采用兩臺伺服電機分別控制傳送帶和夾取裝置和生成脈沖信號編器來檢測速度的方案，PLC控制單元和伺服電機及人機界面等需要相互連接，系統(tǒng)中通過人機界面編寫目標速度輸入到PLC控制器中，PLC系統(tǒng)再進一步控制伺服電機的轉動速度，伺服電機實際轉速又會通過光電編碼器反饋到PLC中，實現(xiàn)一個閉環(huán)系統(tǒng)，如圖3-13。[6]
圖3-13控制示意圖
此外PID控制還要對生產(chǎn)過程中2個伺服電機的實際轉速不斷地進行反饋調(diào)節(jié)， PID控制框圖如圖3-14所示。
圖3-14 PID控制框圖
生產(chǎn)流程方案的控制流程圖如圖3-15
圖3-15 控制流程圖
3.4.2系統(tǒng)電路連接
選用三菱伺服電機驅動器是，會在電路中加入的變壓器。伺服電機雖然本身有自我保護功能，但是為了保證驅動器在斷電后設置參數(shù)時，接入電源的濾波器NF01和NF02不會受到外界電磁干擾，所以還要接入斷路器和，如圖3-16。
圖3-16伺服系統(tǒng)供電電路
控制系統(tǒng)的電源電路如圖3-17
圖3-17系統(tǒng)的電源電路
副夾板夾取裝置的伺服電機驅動器控制電路圖3-18
圖3-18 夾取裝置驅動器連接圖
與夾取裝置相連接傳送帶的伺服電機驅動器控制電路3-19
圖3-19 傳送帶驅動器連接圖
編碼器信號輸入電路如圖3-20
圖3-20 光電編碼器電路圖
第4章 取落棉的電控設計
第4章 取落棉的電控設計
4.1 取落棉裝置的設計前后對比
原有的取落棉工藝是滾筒在圓梳機上單純靠工人進行手工取落棉，如圖4-1，圖4-2。該取落棉工藝中需要額外工人進行專門的操作，浪費了人力同時加大了生產(chǎn)成本。
圖4-1 手工取落棉
圖4-2取落棉的滾筒
本章取落棉的電控設計采用基于PLC控制下的電機正反轉的方案。
圖4-2落棉裝置圖
該裝置為設計后的自動取落棉-置，本裝置利用“牛頭刨床”原理，來完成裝置中①的桿在平面上左右位移的目標，該原理為純機械控制，所以本論文提出一種電機控制方法，即安裝即PLC控制下的電機正反轉。
4.2改進優(yōu)化設計方案
純機械機構會導致滾筒①移動速度不平均，影響產(chǎn)品質(zhì)量，如果通過電氣控制其運動時，更簡便，而且可以讓桿①進行勻速位移，而且靈活性高，響應更快
桿①拉著夾取棉的夾板會在滾筒②轉過一圈后開始牽引棉在平面③上的B處開始位移到達平面③的最右端的A處，同時卸下棉后，開始返回B處，同時等待輪②再轉一圈后重復上以上動作。所以我們要加入一個電機控制桿①來去掉桿④，來達到桿①可以勻速左右移動。我們規(guī)定B→A為正轉方向。所以采用方案如下：
方案一：我們可以提前統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)當滾筒轉動N次后開始取一次落棉，所以設計當滾筒②轉過n圈后，傳感器#2響應，電機開始正轉，當桿①到達A處，則傳感器#1響應，電機停止正轉，開始反轉，達到B處，再次等待輪②轉n圈后激活傳感器#2。
圖4-4 方案一 PLC T型圖
方案二：根據(jù)實際生產(chǎn)圓梳機每運轉10min，就會取一次落棉，所以根據(jù)該特點可以把傳感器#2改成計數(shù)器，如圖8-13，當計數(shù)器T63計數(shù)到600000（600000ms）后,觸點開關T63接通，KM1通電自鎖，之后原理如方案二。
圖4-5 方案二PLC T型圖
4.3線路圖
電機正反轉的電路原理圖如圖4-5
圖4-5 電機正反轉電器原理圖
控制電機正反轉的 PLC整體T型圖，如圖4-6.
圖4-6 電機正反轉PLC連接圖
第5章 總結與展望
第5章 總結和展望
5.1論文總結
絹紡生產(chǎn)作為我國傳統(tǒng)工業(yè)傳承至今，需要我們后人不斷地繼承和發(fā)展，之前的工業(yè)流程復雜和設備落后，需要大量人力勞作，這樣不僅生產(chǎn)效率低，而且生產(chǎn)成本巨大，嚴重的削弱了我國絹紡業(yè)在國際市場的競爭力。因此我們需要利用先進技術使其不斷優(yōu)化與進步。生產(chǎn)自動化是當今生產(chǎn)的主流。本文以將電氣自動化融入絹紡生產(chǎn)流程作為研究，主要工作和創(chuàng)新如下
1.應用三相異步電機的變頻調(diào)速來控制部分傳送帶的運轉速度，來調(diào)節(jié)絹紡生產(chǎn)線的生產(chǎn)進度，來配合關鍵設備的運動。運用SIMULINK仿真驗證了其正確性以及可行性。
2.利用PLC系統(tǒng)下的PID控制安裝在副夾板夾取裝置和傳送帶上的伺服電機來控制關鍵設備裝置的運轉速度，通過PLC的選取和設計和伺服電機的連接來達到設備與裝置間配合精確，來達到夾取副夾板時傳送帶的同步控制。
3.本文利用PLC控制下電機的正反轉來達到取落棉的同步設計的要求。
結合整體設計，分別制作了工藝中棉流程圖5-1和設備布局圖5-2。
圖5--1 工藝中棉流程
圖5-2 生產(chǎn)工藝流程圖
本論文雖然后很多創(chuàng)新，但不足之處也有很多，由于專業(yè)知識的薄弱，對絹紡生產(chǎn)線中整體的電控設計沒有構想，而且絹紡工藝之間的連接有些缺陷，并且對絹紡生產(chǎn)中突發(fā)情況也沒有做到詳細的考慮，后期考慮到可以在電路中添加行程開關，以便應對當夾取裝置夾取副夾板時如果失敗后，副夾板夾取裝置可以繼續(xù)運行，不會發(fā)生頓卡現(xiàn)象。
5.2工作展望
PLC的優(yōu)化設計，通過以后的不斷學習和查閱資料，設計更為科學優(yōu)化的PLC控制系統(tǒng)，并靈活運用各類傳感器，機械臂等先進設備，更為準確靈活的達成生產(chǎn)要求，真正做到從“原料—成品”完全自動化。
優(yōu)化圓梳機和副夾板的設計
1. 能夠讓棉條在圓梳機內(nèi)部完成換向梳理；
2. 將切面機和圓梳機一體化，能夠實現(xiàn)在一臺設備上進行切面和梳棉；
3. 可以將副夾板用帶有磁性的材料制作，方便取放到圓梳機上，也可以通過電磁特性控制副夾板的夾棉和松棉。
參考文獻
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附錄
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致謝
經(jīng)過3個月里面的不斷努力和學習，畢業(yè)設計總算能夠順利完成，在完成畢設期間，我面臨著很多問題，比如專業(yè)不對口，知識儲備量薄弱，但是我沒有放棄，通過閱讀大量有關絹紡工藝的書籍和有關電控期刊，一步一步的克服困難，最終完成了對絹紡生產(chǎn)線中副夾板取放的電控設計和取落棉的電控設計。并且在實地工廠參觀交流的時候，手指還因此負傷。
本論文的成功撰寫,首先要感謝畢設指導老師萬宏講師和付香梅講師的細心指導，其次還要感謝同組時光、沈瑞、周光祥、陳未來同學的對我的耐心幫助，在設計過程中，由于我的工作也包括將他們的設計整合成一個整體，所以4名同學在未完成論文的情況下還給了我很多幫助，最后還要感謝本科4年所有老師的悉心教導培育。
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