整經機張力自動控制系統的製作方法
2023-05-31 23:20:41 2
專利名稱：整經機張力自動控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及紡織行業的整經機控制，更具體地，是一種整經機張力自動控制系統。
背景技術：
整經機作為紡織行業中的織前準備設備，其工作效果直接影響到後續的織布質量及效率。用於織物的整經機工藝示意圖如圖1所示，紗線1從紗架2輸出後，順次經過帶制動離合器的導輥3、4，普通導輥5、壓輥6、設置於支架8上的導輥7、導輥8後，進一步穿過鋼扣10，並經由被電動機12驅動的卷經筒11，輸出到後續的設備進行處理。整經機的傳動卷繞機構的電動機12所產生的轉矩，需克服空載轉矩和動態轉矩， 剩下的轉矩才是產生張力力矩的，而動態轉矩和空載轉矩在運行中是要隨著卷經筒11和電動機12運行速度的變化而變化的，當電動機12轉矩恆定時，這個變化會引起張力的波動，當張力變小時松卷，張力變大以致經紗線被拉斷。特別是在整經的過程中進行停止和啟動控制時，這個問題顯得更嚴重。所以在整經生產中，必須採取措施以實現張力自動調節控制。傳統的張力控制系統較多，如基於模擬電路的三相全控橋電流負反饋調節系統， 隨著卷經筒上紗線的堆積，其半徑逐漸增大，這使得主電流增大，利用電流負反饋控制信號調節系統。同理，基於三相變頻控制電路，當卷經筒半徑增大而使主電流增大，通過對變頻器參數的設置，利用變頻器具有的矢量控制方式和V/F控制特性以實現張力自動控制。但是，上述傳統的張力控制系統中，準確性和精確度都存在著不足。
實用新型內容本實用新型的目的，在於克服現有張力控制系統中的上述缺陷，從而提供了一種新型的整經機張力自動控制系統。本實用新型的整經機張力自動控制系統，包括檢測單元、與該檢測單元相連接的可編程控制單元、與該可編程控制單元相連接的移相脈衝單元、與該移相脈衝單元相連接的可控矽整流單元以及與該可編程控制單元相連接的反饋單元，所述可編程控制單元進一步連接有調節氣閥。優選地，所述可編程控制單元包括模數轉換器、數據處理器以及數模轉換器。優選地，所述檢測單元包括張力檢測器以及與該張力檢測器相連接的放大電路。優選地，還包括與所述可編程控制單元相連接的參數設定單元以及顯示單元。優選地，所述可控矽整流單元包括勵磁電源電路以及與該電路相連接的多個晶閘管。本實用新型的整經機張力自動控制系統，可通過可編程邏輯控制器的設計以及簡單的外圍電路，使張力系統達到穩定、準確、快速的要求，實現了整經機在卷繞經紗過程中經紗的精確張力自動控制。
圖1為整經機的工作工藝示意圖；圖2為本實用新型的整經機張力自動控制系統的示意圖；圖3為本實用新型的可編程控制單元的組成示意圖；圖4為本實用新型的檢測單元的組成示意圖；圖5為本實用新型的輸入輸出界面組成示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖及具體實施方式
，對本實用新型的組成和工作原理進行詳細說明。如圖2所示，本實用新型的整經機張力自動控制系統，包括檢測單元100、與檢測單元100相連接的可編程控制單元200、與可編程控制單元200相連接的移相脈衝單元 300、與移相脈衝單元300相連接的可控矽整流單元400，該系統還包括與可編程控制單元 200相連接的反饋單元500，並且可編程控制單元200進一步連接有調節氣閥600。更具體地，如圖3所示，可編程控制單元200包括模數轉換器210、數據處理器220 以及數模轉換器230。可編程控制單元200利用可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC)組成，通過程序編制，其可以形成模數轉換、中央處理、數模轉換以及存儲等多個模塊。在本實用新型中，PLC可用於控制模擬量電壓輸出，以控制用於氣壓調節的調節氣閥600，以達到控制離合器30摩擦力的目的；其另一個作用，是利用輸出的電壓調節量，來控制整經機驅動單元20中電動機的轉速，從而最終實現整經機中離合器和直流電機的協調工作，達到張力自動控制的目的。對於可編程控制單元200，將在下文中進行更詳細描述。如圖4所示，檢測單元100包括張力檢測器110以及與該張力檢測器110相連接的放大電路120。張力檢測器110可以是常規的張力傳感器，其檢測出的張力信號經過放大電路120放大後，輸入至可編程控制單元200的模數轉換器210，模數轉換器210將模擬量的張力信號轉換為數位訊號後，進一步輸入到數據處理器220進行處理。移相脈衝電路300用於產生觸發脈衝，其接收到可編程控制單元200經數模轉換輸出的電壓控制信號，對其進行移相處理後，輸出至可控矽整流單元400。可控矽整流單元 400包括勵磁電源電路以及與該電路相連接的多個晶閘管，其中勵磁電源電路用於單相電源整流以及提供失磁保護，並與多個晶間管形成三相全波橋式整流電路。通過可控矽整流單元400，可達到根據輸出的可控電壓信號對直流電動機的轉速進行控制的目的。反饋單元500由測速發電機和張力檢測電路組成，其將整經機當前的各個參數 (發動機轉速、張力等)反饋至可編程控制單元200，從而保證了調速系統在運轉過程中具有良好的機械特性和實際張力自動控制。另外，本實用新型的張力控制系統還可包括輸入輸出界面，以用於參數的輸入以及相關信息的顯示，如圖5所示，該張力控制系統包括與可編程控制單元200相連接的參數設定單元700以及顯示單元800。其中，參數設定單元700用於輸入張力、速度、圈數、長度等參數，顯示單元800可用於顯示系統中實時的張力。以下通過三菱公司的FX2n系列PLC構建可編程控制單元的一個實施例，對本實用新型的原理進行進一步說明。如上所述，PLC張力自動控制系統的輸入輸出量均為模擬量，而PLC的CPU只能處理數字量，因此，本實施例中，利用模擬量輸入模塊FX2n-4AD來進行A/D轉換，並利用模擬量輸出模塊FX2n-4DA來進行D/A轉換，它們都是12位的4通道變換模塊，相對於最大值， 精度可達1%。通過對PLC程序設計，工作時根據設定張力值上下限取平均值，和測量的張力值所產生的差提供二路控制電壓，一路在整經機啟動和停止過程中控制離合器的摩擦力，控制經紗張力不讓其急劇變化。另一路電壓在運行中，用PID控制算法計算。PID控制算法一般指比例項(P) +積分項(I) +微分項(D)，但在實際編程時可以只使用比例項，或使用比例 +積分項，或比例+積分+微分三項都用。積分項的作用是消除系統靜差，微分項可以改善系統的響應速度，積分項有緩和輸出值激烈變化的效果。當計算出所需的調節量，由移相脈衝單元300產生六相雙脈衝移相信號，去觸發控制晶間管，當電樞電壓升到一定值後，通過調速電路繼續進行弱磁控制進行升降速，以此來實現直流電動機轉速的PID閉環控制，使張力棍上的線速維持穩定，進而得到穩定的張力。PID控制算法如下
權利要求1.一種整經機張力自動控制系統，其特徵在於，包括檢測單元、與該檢測單元相連接的可編程控制單元、與該可編程控制單元相連接的移相脈衝單元、與該移相脈衝單元相連接的可控矽整流單元以及與該可編程控制單元相連接的反饋單元，所述可編程控制單元進一步連接有調節氣閥。
2.根據權利要求1所述的整經機張力自動控制系統，其特徵在於，所述可編程控制單元包括模數轉換器、數據處理器以及數模轉換器。
3.根據權利要求1或2所述的整經機張力自動控制系統，其特徵在於，所述檢測單元包括張力檢測器以及與該張力檢測器相連接的放大電路。
4.根據權利要求3所述的整經機張力自動控制系統，其特徵在於，還包括與所述可編程控制單元相連接的參數設定單元以及顯示單元。
5.根據權利要求3所述的整經機張力自動控制系統，其特徵在於，所述可控矽整流單元包括勵磁電源電路以及與該電路相連接的多個晶閘管。
專利摘要本實用新型公開了一種整經機張力自動控制系統，包括檢測單元、與該檢測單元相連接的可編程控制單元、與該可編程控制單元相連接的移相脈衝單元、與該移相脈衝單元相連接的可控矽整流單元以及與該可編程控制單元相連接的反饋單元，所述可編程控制單元進一步連接有調節氣閥。本實用新型的整經機張力自動控制系統，可通過可編程邏輯控制器的設計以及簡單的外圍電路，使張力系統達到穩定、準確、快速的要求，實現了整經機在卷繞經紗過程中經紗的精確張力自動控制。
文檔編號D02H13/14GK202116783SQ201120145539
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月10日 優先權日2011年5月10日
發明者朱宗民 申請人:上海金熊造紙網毯有限公司