一種紗線張力測控系統的製作方法
2023-12-04 09:42:36 1
專利名稱：一種紗線張力測控系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種紗線張力測控系統，屬於紡織機械領域。
背景技術：
在紡織業，如果織造用的紗線張力不均，就不能共同承擔外力，從而造成紗線強度降低，影響紗線製品的產品質量。因此，對紗線的張力進行平穩、定值控制成為能否保證紗線製品質量和提聞生廣效率的關鍵問題。 從20世紀80年代開始，出現了具有有限反饋調節功能的機械式紗線張力控制裝置，這也是目前國內主要使用的精度較低的機械式張力器，此裝置在紗線輥後部增加了一個摩擦片，可在一定程度上調整紗線張力，但反映不靈敏，調節範圍有限，控制精度也不太高，不易保證纏繞過程中的張力精確控制要求。目前國內已研製的一些張力控制系統主要是採用工業控制機為控制核心，磁粉離合器為執行元件，半徑跟隨臂實時反饋紗團半徑變化。可是，磁粉離合器的磁通增長速度取決於激磁線圈的電感量，磁通建立後，磁粉由離散狀態到形成橫過間隙的磁粉鏈時有延時過程；同時，纖維由於自身的伸展性也會延遲張力的建立，這使磁粉離合器帶有滯後的特性，影響整個控制系統的穩定性和精度。有鑑於此，本發明人對此進行研究，發現力矩電動機在低轉速、大轉矩拖動系統中有很廣泛的應用，如果把力矩電動機用在紗線張力測控系統中，作為自動控制裝置來改進張力控制系統的時間滯後性，可以有效地提高系統的控制精度，本案由此產生。
發明內容
本發明的目的是提供一種恆線速、恆張力、精度高、穩定性好且節能省電的紗線張力測控系統。為了實現上述目的，本發明的解決方案是
一種紗線張力測控系統，包括張力傳感器、CPU、力矩電動機、控制器、放大器、多路轉換器、A/D轉換器、D/A轉換器、功放器和上位計算機，其中張力傳感器的輸入端連接絲卷上的紗線，輸出端連接放大器，放大器將壓力傳感器的信號放大後經過多路轉換器和A/D轉換器，到達CPU，CPU將接收到的張力信號與設定值進行PID運算，再將控制信號依次通過控制器、D/A轉換器和功放器，最後到達力矩電動機，力矩電動機根據控制信號作用與絲卷，使絲卷上的紗線張力恆定。CPU通過串口通訊與上位計算機相連，接收上位計算機發送的紗線張力設定值，同時，CPU也向上位計算機發送實際紗線張力測量結果，便於質量跟蹤。所述紗線張力測控系統包括若干個CPU，每個CPU連接有若干個張力傳感器、放大器、D/A轉換器、功放器以及力矩電動機。所述CPU採用AT89C52單片機，是整個張力測控系統的運算和控制中心，按照增量式PID控制算法，採用彙編語言編寫控制程序。所述CPU還包括一外置存儲器，用於存儲系統設定的各個絲卷上紗線的張力值、各個通道的PID控制參數以及其它一些參數。 上位計算機與各個CPU採用RS232通訊方式。所述力矩電動機採用無刷直流伺服電機，其單錠倒筒機構由內置小電腦單獨控制，倒筒轉速1600轉/分。上述紗線張力測控系統運行時，首先通過各個張力傳感器實時測量並顯示各個與與之相連的絲卷紗線的張力，各個放大器將對應連接的張力傳感器信號放大後經過多路轉換器到達A/D轉換器，進行模數轉換，接著將轉換後的數位訊號發送給CPU，CPU將接收到的張力信號與上位計算機發送的設定值進行PID運算後，再通過控制器發送給D/A轉換器，
由D/A轉換器輸出模擬控制電壓信號，再由功放器放大後制動直流力矩電動機，讓其恆定運轉，提供恆定的阻力矩，從而穩定絲卷紗線上的張力大小。整個系統實行閉環反饋控制，先採用張力傳感器進行信號採集，然後再通過CPU控制力矩電動機的阻力矩來穩定紗線上的張力，每個筒管在卷繞紗線的過程中，都會自動跟蹤檢測，隨著紗線層直徑的增大，轉速逐步減小，從而達到從裡到外，紗線線速度始終一致，也即保證了紗線張力始終一致，保證紗線品質；上述紗線張力測控系統適用於卷繞機、絡筒機、整經機、包覆絲機以及其他需要控制紗線張力的設備及機械，可以對每根運行中的各類紗線測試其動態張力，並在張力低於或超過設定值時立即進行動態調整，這樣就把張力波動控制在用戶要求的範圍內，達到紡織行業規定的各項指標，大幅度提高產品質量，而且，還將各個CPU用串行通信的方式與上位機計算機連在一起，實現對各個CPU的設置、控制和數據的處理、顯示，從而同步使用和控制一組紗線張力自動測控系統。此外，採用無刷直流伺服電機並進行了優化設計，每錠採用特殊電機驅動，單錠電機功率約20W左右，空載運行功率淨10W，使整個系統節能省電。以下結合附圖及具體實施例對本發明做進一步詳細描述。
圖I為本實施例紗線張力測控系統結構框圖。
具體實施例方式如圖I所示，一種紗線張力測控系統，包括8個張力傳感器1、1個CPU2、8個力矩電動機3、I個控制器4、8個放大器5、I個多路轉換器6、I個A/D轉換器7、8個D/A轉換器8、8個功放器9和I個上位計算機11，其中各個張力傳感器I的輸入端分別連接與之相連的絲卷10上的紗線，輸出端連接對應的放大器5，放大器5將壓力傳感器I的信號放大後經過多路轉換器6和A/D轉換器7，到達CPU2，CPU2將接收到的張力信號與設定值進行PID運算，再將控制信號依次通過控制器4後，分別傳輸給各個對應的D/A轉換器8和功放器9，最後到達力矩電動機3，力矩電動機3根據控制信號作用於與之相連的絲卷10，使絲卷10上的紗線張力恆定。CPU2通過串口通訊與上位計算機11相連，接收上位計算機11發送的紗線張力設定值，同時，CPU2也向上位計算機11發送實際紗線張力測量結果，便於質量跟蹤。所述紗線測控系統包括若干個CPU2，每個CPU2連接有多個張力傳感器I。在本實施例中，紗線測控系統包括I個CPU2，每個CPU2連接8個張力傳感器I。所述CPU2採用AT89C52單片機，是整個張力測控系統的運算和控制中心，按照增量式PID控制算法，採用彙編語言編寫控制程序。所述CPU2還包括一外置存儲器12，用於存儲系統設定的各個絲卷10上紗線的張力值、各個通道的PID控制參數以及其它一些參數。本實施例採用EEPR0M2864作為CPU2外置存儲器12。上位計算機11與CPU2之間採用RS232通訊方式。所述力矩電動機3採用無刷直流伺服電機，其單錠倒筒機構由內置小電腦單獨控制，倒筒轉速1600轉/分，若紗線牢度足夠，轉速可達5000轉/分。上述紗線張力測控系統運行時，首先通過8個張力傳感器I實時測量並顯示絲卷10紗線的張力，各個放大器5將對應連接的張力傳感器I信號放大後經過多路轉換器6到
達A/D轉換器7，進行模數轉換，接著將轉換後的數位訊號發送給CPU2，CPU2將接收到的張力信號與上位計算機11發送的設定值進行PID運算後，再通過控制器4發送給D/A轉換器8，由D/A轉換器8輸出模擬控制電壓信號，再由功放器9放大後制動直流力矩電動機3，讓其恆定運轉，提供恆定的阻力矩，從而穩定絲卷10紗線上的張力大小。上述實施例和圖式並非限定本發明的產品形態和式樣，任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明的專利範疇。
權利要求
1.一種紗線張力測控系統，其特徵在於包括張力傳感器、CPU、力矩電動機、控制器、放大器、多路轉換器、A/D轉換器、D/A轉換器、功放器和上位計算機，其中張力傳感器的輸入端連接絲卷上的紗線，輸出端連接放大器，放大器將壓力傳感器的信號放大後經過多路轉換器和A/D轉換器，到達CPU，CPU將接收到的張力信號與設定值進行PID運算，再將控制信號依次通過控制器、D/A轉換器和功放器，最後到達力矩電動機，力矩電動機根據控制信號作用於絲卷，使絲卷上的紗線張力恆定；CPU通過串口通訊與上位計算機相連。
2.如權利要求I所述的一種紗線張力測控系統，其特 徵在於所述紗線張力測控系統包括若干個CPU，每個CPU連接有若干個張力傳感器、放大器、D/A轉換器、功放器以及力矩電動機。
3.如權利要求I所述的一種紗線張力測控系統，其特徵在於所述CPU採用AT89C52單片機。
4.如權利要求I所述的一種紗線張力測控系統，其特徵在於所述CPU還包括一外置存儲器。
5.如權利要求I所述的一種紗線張力測控系統，其特徵在於上位計算機與各個CPU採用RS232通訊方式。
6.如權利要求I所述的一種紗線張力測控系統，其特徵在於所述力矩電動機採用無刷直流伺服電機，倒筒轉速1600轉/分。
全文摘要
本發明公開一種紗線張力測控系統，屬於紡織機械領域，包括張力傳感器、CPU、力矩電動機、控制器、放大器、多路轉換器、A/D轉換器、D/A轉換器、功放器和上位計算機，其中張力傳感器的輸入端連接絲卷上的紗線，輸出端連接放大器，放大器將壓力傳感器的信號放大後經過多路轉換器和A/D轉換器，到達CPU，CPU將接收到的張力信號與設定值進行PID運算，再將控制信號依次通過控制器、D/A轉換器和功放器，最後到達力矩電動機，力矩電動機根據控制信號作用於絲卷，使絲卷上的紗線張力恆定，保證紗線品質。
文檔編號G05D15/01GK102749936SQ20121024613
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月17日 優先權日2012年7月17日
發明者張新華, 張若煜 申請人:紹興文理學院