細紗成型智能控制系統的製作方法
2023-06-02 04:26:21 2
細紗成型智能控制系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種細紗成型智能控制系統，包括信號採集單元、控制單元和執行單元；所述信號採集單元用於採集鋼領板是否到達初始位置、拉中紗位置、回拉位置和最高位置的信號，所述控制單元，用於接收信號採集單元採集到的信號，將採集到的信號與設定的信號進行比較判定後輸出控制信號，所述執行單元，用於接收控制單元輸出的控制信號，根據接收到的控制信號來控制鋼領板上升和下降。本發明能夠精確的檢測到鋼領板是否準確到達初始位置、拉中紗位置、回拉位置和最高位置，保證每個動作精確到位，克服了由於位置不準確帶來的缺陷。
【專利說明】細紗成型智能控制系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種紗線生產用的細紗機，尤其涉及細紗機的成型控制系統。
【背景技術】
[0002] 細紗機的生產單元是錠子，常以每千錠小時的產量（公斤）來衡量細紗機的生產 水平。紡紗廠生產規模是以擁有細紗機的錠子總數來表示的。每隻錠子上所紡的紗會由於 各種原因而斷頭，常以千錠小時發生的斷頭數表示斷頭率。斷頭率的高低影響勞動生產率、 設備生產率、細紗質量和車間含塵量。細紗機是紡紗生產中耗能最多的機器。細紗機生產 過程中紡滿一個卷裝(管紗）便要停止生產，待落下管紗換上空管後方能繼續紡紗。因此卷 裝的大小影響勞動生產率、設備生產率，還影響能耗。錠速、卷裝、斷頭率三者，相互聯繫 又相互制約，是細紗機技術水平高低的標誌，需要從社會、技術和經濟方面進行綜合考慮， 確定較為恰當的數值。
[0003] 各種細紗機基本上都由餵入機構、牽伸機構、加拈和卷繞機構組成。餵入機構的作 用是將粗紗或條子抽引出來並餵給牽伸機構。牽伸後的須條由前羅拉輸出，經加拈成細紗 後卷繞在紗管上。大多數細紗機的牽伸、加拈和卷繞作用是連續進行的，按所用的加拈和卷 繞機構的不同，分別稱為環錠細紗機、離心錠細紗機、翼錠細紗機、帽錠細紗機和走錠細紗 機。
[0004] 環錠細紗機可連續作用，而且紡紗速度較高，因而逐漸被廣泛採用，代替了絕大部 分走錠細紗機，成為現代應用最多的一種。環錠細紗機由錠子、鋼領和鋼絲圈等組成加拈、 卷繞機構的細紗機。一般為雙面多錠結構，每臺細紗機的錠數為300?500錠，也有800? 1000錠的長車。環錠細紗機有各種型式和規格，以適應棉、毛、麻、絹和化學纖維等的純紡和 混紡，紡制不同號數或支數的細紗。棉紡環錠細紗機的工作過程是：粗紗從由支承器承託的 粗紗管上退繞出來，經過導紗杆和橫動導紗器餵入牽伸裝置進行牽伸。牽伸後的須條由前 羅拉輸出，通過導紗鉤、鋼絲圈經加拈後紡成細紗，卷繞到緊套在錠子上的筒管上。錠子轉 動時，鋼絲圈被紗條帶動沿著鋼領內側圓弧面(俗稱跑道)旋轉。鋼絲圈每轉一轉，就給牽伸 後的須條加上一個拈回。同時，由於鋼絲圈和鋼領的摩擦阻力，使鋼絲圈的轉速滯後於錠子 轉速，遂產生卷繞。
[0005] 環錠細紗機的加捻和成型機構由裝在主軸上的滾盤或滾筒通過錠帶傳動錠子來 驅動。每根錠帶傳動4隻錠子，靠張力裝置保持適當的張力，防止打滑造成錠子轉速的變 化。有的細紗機採用緊貼於錠子錠盤上的龍帶傳動。鋼領裝在鋼領板上，成形機構帶動鋼 領板作升降運動，將細紗按一定規律卷繞在筒管上成為管紗。導紗鉤和大卷裝時採用的氣 圈環有時隨同鋼領板一起按一定規律升降，以控制氣圈張力和減少斷頭。
[0006] 現有細紗機的成型機構控制鋼領板升降的具體過程為：鋼領板從初始位置(設定 為0mm)向上運動，運動到拉中紗位置(相對於初始位置，一般為30-40mm)，然後回拉到回拉 位置(相對於拉中紗位置回位3-5mm)，再上升到最高位置(相對於初始位置，一般為200mm 左右)，鋼領板上升到此位置時，證明紗線滿紗，需要取下紗管，更換新的紗管，更換好紗管 後，鋼領板回位到初始位置，進入下一個循環。現有的細紗機在完成上述過程時存在以下缺 陷： 1、 鋼領板向上運動，通過電機來驅動到達拉中紗位置，而鋼領板是否到到設定的拉中 紗位置是依靠工人通過經驗來判定，而無法知道準確位置，在回位時，就會導致回位不夠準 確，出現質量缺陷； 2、 鋼領板在在上升是是否到達最高位置，也是工人通過經驗來判定，這樣就可能到位 不準確，一旦到位不準確，就可能出現冒紗(紗線超過紗管）或者欠紗(紗線沒有繞滿紗管） 的缺陷，出現紗管重量不一致的缺陷； 3、 鋼領板在回位到初始位置採用的是重鐵塊回位，一旦電機停止轉動，重鐵塊依靠重 力將鋼領板拉回到初始位置，這種回位方式，回位速度不受控制，快速回位，可能造成紗線 被扯斷，而且利用重鐵塊回位，並不能保證鋼領板已經準確的回位到初始位置，一旦回位不 準確，就可能導致下面的動作不到位，引起質量缺陷。
【發明內容】
[0007] 為了克服現有細紗機控制鋼領板動作不能精確到位存在的缺陷，本發明提供了一 種細紗成型智能控制系統，該智能控制系統能夠精確的檢測到鋼領板是否準確到達初始位 置、拉中紗位置、回拉位置和最高位置，保證每個動作精確到位，克服了由於位置不準確帶 來的缺陷。
[0008] 為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是： 一種細紗成型智能控制系統，其特徵在於：包括信號採集單元、控制單元和執行單元； 所述信號採集單元用於採集鋼領板是否到達初始位置、拉中紗位置、回拉位置和最高位置 的信號，所述控制單元，用於接收信號採集單元採集到的信號，將採集到的信號與設定的信 號進行比較判定後輸出控制信號，所述執行單元，用於接收控制單元輸出的控制信號，根據 接收到的控制信號來控制鋼領板上升和下降。
[0009] 所述信號採集單元包括位置傳感器和旋轉編碼器，傳感器有三個，分別安裝在初 始位置、回拉位置和最高位置，所述位置傳感器和旋轉編碼器均連接在控制單元上，所述位 置傳感器用於檢測鋼領板是否準確到達初始位置、回拉位置和最高位置，所述旋轉編碼器 用於計算鋼領板上升和下將的距離，所述位置傳感器將採集到的鋼領板的到達的位置信號 輸入到控制單元中，所述旋轉編碼器將計算到的鋼領板上升和下將的距離信號輸入到控制 單元中。
[0010] 所述位置傳感器為光電式感應開關或者觸髮式開關。
[0011] 所述控制單元為PLC智能控制器，包括位置信號輸入模塊、距離信號輸入模塊、設 定值輸入模塊、比較模塊和控制信號輸出模塊，所述位置信號輸入模塊用於接收鋼領板的 到達的位置信號，所述距離信號輸入模塊用於接收鋼領板上升和下將的距離信號，所述設 定值輸入模塊用於輸入鋼領板上升和下將的距離的設定值，所述比較模塊用於比較距離的 設定值與接收到的距離信號進行比較，所述信號輸出模塊根據比較模塊的比較結果和位置 信號輸入模塊接收到的位置信號輸出不同的控制信號。
[0012] 所述執行單元包括變頻器和電機，變頻器連接與控制單元相連，電機與變頻器相 連，電機驅動鋼領板上升或者下降，變頻器根據控制單元輸出的不同控制信號來控制電機 的轉向和轉速，從而控制鋼領板的上升和下降動作，以及上升和下降的速度。
[0013] 本發明具有以下優點： 1、本發明包括信號採集單元、控制單元和執行單元；所述信號採集單元用於採集鋼領 板是否到達初始位置、拉中紗位置、回拉位置和最高位置的信號，所述控制單元，用於接收 信號採集單元採集到的信號，將採集到的信號與設定的信號進行比較判定後輸出控制信 號，所述執行單元，用於接收控制單元輸出的控制信號，根據接收到的控制信號來控制鋼領 板上升和下降。信號採集單元能夠準確採集到鋼領板是否準確達到初始位置、拉中紗位置、 回拉位置和最高位置，保證鋼領板準確到達每一個位置時，才會進行下一個動作，保證不會 出現由於位置不準確帶來的質量缺陷。本實用新型控制單元根據信號採集單元採集的信號 來控制執行機構的動作，執行機構每執行一個動作都需要根據信號採集單元採集的信號來 執行，充分有效的保證鋼領板準確到達上述四個位置。
[0014] 2、本發明信號採集單元包括位置傳感器和旋轉編碼器，傳感器有三個，分別安裝 在初始位置、回拉位置和最高位置，所述位置傳感器和旋轉編碼器均連接在控制單元上，所 述位置傳感器用於檢測鋼領板是否準確到達初始位置、回拉位置和最高位置，所述旋轉編 碼器用於計算鋼領板上升和下將的距離，所述位置傳感器將採集到的鋼領板的到達的位置 信號輸入到控制單元中，所述旋轉編碼器將計算到的鋼領板上升和下將的距離信號輸入到 控制單元中。當鋼領板位於初始位置、回拉位置和最高位置時，位置傳感器能檢測到鋼領板 是否準確達到這些位置，而旋轉編碼器用於適時記錄鋼領板上升和下降的距離，當鋼領板 位於初始位置時，位置傳感器將信號傳輸給控制單元，然後控制單元輸出控制信號控制執 行機構將鋼領板向上驅動，隨著鋼領板向上運動的過程中，旋轉編碼器記錄和計算鋼領板 上升的距離，當鋼領板上升的距離到設定的上升距離時，控制單元控制執行單元驅動鋼領 板下降到回拉位置，當位於回拉位置的位置傳感器檢測到鋼領板達到位置，且旋轉編碼器 的下降距離與設定的下降距離相等時，控制單元控制執行單元開始驅動鋼領板上升，當編 碼器記錄的距離在200mm左右時，也就是最高位置時，控制單元控制執行單元不再驅動，當 工人更換新的紗管後，啟動整個控制系統，控制單元控制執行單元驅動鋼領板下降直到位 於初始位置的位置傳感器檢測到綱領板且編碼器的距離記錄為〇時，證明鋼領板準確達到 初始位置，可以進行下一個循環，如此循環下去，就可保證鋼領板能夠準確達到各個位置， 保證紡紗質量。
[0015] 3、本發明位置傳感器為光電式感應開關或者觸髮式開關。光電式感應開關通過發 出的光信號來檢測鋼領板是否到達指定位置，觸髮式開關通過鋼領板到達指定位置後觸發 該開關與否來檢測鋼領板是否到達。通過開關的信號就能讓控制單元準確的判斷出鋼領板 的位置，輸出相應的控制信號。
[0016] 4、本發明控制單元為PLC智能控制器，包括位置信號輸入模塊、距離信號輸入模 塊、設定值輸入模塊、比較模塊和信號輸出模塊，所述位置信號輸入模塊用於接收鋼領板的 到達的位置信號，所述距離信號輸入模塊用於接收鋼領板上升和下將的距離信號，所述設 定值輸入模塊用於輸入鋼領板上升和下將的距離的設定值，所述比較模塊用於比較距離的 設定值與接收到的距離信號進行比較，所述信號輸出模塊根據比較模塊的比較結果和位置 信號輸入模塊接收到的位置信號輸出不同的控制信號。本發明通過PLC智能控制器完成位 置信號和距離信號的接受、完成信號的比較，通過比較結果和接收到的位置信號輸出不同 的控制信號來控制執行單元的動作，來完成鋼領板的上升和下降的速度，保證鋼領板準確 到位。
[0017] 5、本發明執行單元包括變頻器和電機，變頻器連接與控制單元相連，電機與變頻 器相連，電機驅動鋼領板上升或者下降，變頻器根據控制單元輸出的不同控制信號來控制 電機的轉向和轉速，從而控制鋼領板的上升和下降動作，以及上升和下降的速度。變頻器根 據接收到的控制信號準確的控制電機的轉速和轉向，就可實現鋼領板上升、下降以及上升 和下降的速度，相對於現有技術採用重力塊回位來說，回位緩慢均勻，不會瞬間回位，也就 不會拉斷紗線。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發明位置傳感器安裝的位置示意圖； 圖2為本發明整體結構示意圖。
[0019] 圖中標記1、最高位置，2、拉中紗位置，3、回拉位置，4、初始位置，5、紗管，6、位置 傳感器，7、機頭，8、上梁，9、下梁，10、機尾。
【具體實施方式】
[0020] 本發明針對現有細紗機的鋼領板不能準確到達初始位置、拉中紗位置、回拉位置 和最高位置帶來的缺陷，提供了一種細紗成型智能控制系統，該控制系統的作用是控制綱 領板的上升和下降過程，且控制其上升和下降的速度，以及保證鋼領板能夠到達上述四個 位置。
[0021] 本發明包括信號採集單元、控制單元和執行單元；所述信號採集單元用於採集鋼 領板是否到達初始位置、拉中紗位置、回拉位置和最高位置的信號，所述控制單元，用於接 收信號採集單元採集到的信號，將採集到的信號與設定的信號進行比較判定後輸出控制信 號，所述執行單元，用於接收控制單元輸出的控制信號，根據接收到的控制信號來控制鋼領 板上升和下降。
[0022] 下面結合具體實施例來詳細闡述本發明的工作原理，實施例僅僅時對本發明進行 闡述說明，本發明並不局限於實施例，本領域內的技術人員在不付出創造性勞動前提下，都 是本發明保護的範圍。
[0023] 實施例1 本實施例是在現有的細紗機綱領板需要到達的初始位置4、回拉位置3和最高位置1各 安裝一個位置傳感器6,用於檢測鋼領板是否準確到位，鋼領板引導紗線在紗管5纏繞。如 圖1所示，細紗機的機頭7、機尾10、上梁8、下梁9組成鋼領板運動的四個位置，這四個位置 位於上梁8、下梁9之間。
[0024] 如圖2所示，本發明需要旋轉編碼器、PLC智能控制器、變頻器和電機，旋轉編碼器 用於計算鋼領板上升和下將的距離，並將計算的距離信號傳輸給PLC智能控制器，PLC控制 器還要接收三個位置傳感器傳輸過來的位置信號，PLC智能控制器通過接收到的鋼領板的 運動的距離信號和鋼領板的位置信號，來判定輸出何種控制信號，從而通過控制變頻器來 控制電機正反轉和轉速，達到控制鋼領板動作的目的。
[0025] 具體控制原理如下：當鋼領板位於初始位置時，位於初始位置的位置傳感器將鋼 領板在初始位置的位置信號傳輸給PLC智能控制器的位置信號輸入模塊，旋轉編碼器將鋼 領板運動的距離信號傳輸給PLC智能控制系統的距離信號輸入模塊，此時PLC智能控制系 統的比較模塊將接受到的距離信號與設定的初始位置的距離信號的值進行比較，接受到的 距離信號為〇時，輸出啟動電機正轉的控制信號，如果接受到的距離信號不為〇或者不是位 於初始位置的位置開關傳輸過來的信號，控制信號輸出模塊不輸出信號，不啟動電機。
[0026] 當鋼領板位於拉中紗位置時，旋轉編碼器將鋼領板運動的距離信號傳輸給PLC智 能控制系統的距離信號輸入模塊，此時PLC智能控制系統的比較模塊將接受到的距離信號 與設定的拉中紗位置的距離信號的值進行比較，接受到的距離信號為設定的距離時，控制 信號輸出模塊輸出啟動電機反轉的控制信號，電機反轉，當旋轉編碼器傳輸過來的距離信 號與設定的回拉位置的距離一致，且位於回拉位置的位置傳感器檢測到鋼領板的位置信號 傳輸給PLC控制系統時，停止電機反轉，反之則繼續反轉。
[0027] 當鋼領板位於最高位置時，位於最高為的位置傳感器將鋼領板位於最高位置的位 置信號傳輸給PLC控制系統，且旋轉編碼器計算的距離信號傳輸給PLC控制系統，比較模塊 比較距離信號與設定的綱領板位於最高位置的距離進行比較，相等時，輸出電機反轉的控 制信號，直到初始位置的傳感器檢測到鋼領板以及旋轉編碼器的距離信號為〇時，輸出停 止電機反轉的控制信號。如此循環下去，就可實現綱領板動作的自動控制，實現綱領板上升 下降的速度的智能控制，且能保證綱領板準確位於四個位置才進行下一步動作，實現了精 確控制。
[0028] 在本實施例中，位置傳感器選擇為光電式感應開關，光電式感應開關通過發出的 光信號來檢測鋼領板是否到達指定位置。
[0029] 在本實施例中採集單元包括旋轉編碼器和光電式感應開關，控制單元為PLC控制 器，執行單元為變頻器和電機。
[0030] 實施例2 本實施例包括信號採集單元、控制單元和執行單元；所述信號採集單元用於採集鋼領 板是否到達初始位置、拉中紗位置、回拉位置和最高位置的信號，所述控制單元，用於接收 信號採集單元採集到的信號，將採集到的信號與設定的信號進行比較判定後輸出控制信 號，所述執行單元，用於接收控制單元輸出的控制信號，根據接收到的控制信號來控制鋼領 板上升和下降。
[0031] 所述信號採集單元包括位置傳感器和旋轉編碼器，傳感器有三個，分別安裝在初 始位置、回拉位置和最高位置，所述位置傳感器和旋轉編碼器均連接在控制單元上，所述位 置傳感器用於檢測鋼領板是否準確到達初始位置、回拉位置和最高位置，所述旋轉編碼器 用於計算鋼領板上升和下將的距離，所述位置傳感器將採集到的鋼領板的到達的位置信號 輸入到控制單元中，所述旋轉編碼器將計算到的鋼領板上升和下將的距離信號輸入到控制 單元中。
[0032] 本實施例的初始位置4、回拉位置3和最高位置1各安裝一個位置傳感器6,用於 檢測鋼領板是否準確到位，鋼領板引導紗線在紗管5纏繞。
[0033] 所述位置傳感器為觸髮式開關，觸髮式開關通過鋼領板到達指定位置後觸發該開 關與否來檢測鋼領板是否到達。
[0034] 所述控制單元包括位置信號輸入模塊、距離信號輸入模塊、設定值輸入模塊、比較 模塊和控制信號輸出模塊，所述位置信號輸入模塊用於接收鋼領板的到達的位置信號，所 述距離信號輸入模塊用於接收鋼領板上升和下將的距離信號，所述設定值輸入模塊用於輸 入鋼領板上升和下將的距離的設定值，所述比較模塊用於比較距離的設定值與接收到的距 離信號進行比較，所述信號輸出模塊根據比較模塊的比較結果和位置信號輸入模塊接收到 的位置信號輸出不同的控制信號。
[0035] 所述執行單元包括液壓驅動系統，液壓驅動系統根據控制單元輸出的控制信號控 制其液壓油流動的方向和速度來控制鋼領板的上升和下降動作，以及上升和下降的速度。
【權利要求】
1. 細紗成型智能控制系統，其特徵在於：包括信號採集單元、控制單元和執行單元；所 述信號採集單元用於採集鋼領板是否到達初始位置、拉中紗位置、回拉位置和最高位置的 信號，所述控制單元，用於接收信號採集單元採集到的信號，將採集到的信號與設定的信號 進行比較判定後輸出控制信號，所述執行單元，用於接收控制單元輸出的控制信號，根據接 收到的控制信號來控制鋼領板上升和下降。
2. 根據權利要求1所述的細紗成型智能控制系統，其特徵在於：所述信號採集單元包 括位置傳感器和旋轉編碼器，傳感器有三個，分別安裝在初始位置、回拉位置和最高位置， 所述位置傳感器和旋轉編碼器均連接在控制單元上，所述位置傳感器用於檢測鋼領板是否 準確到達初始位置、回拉位置和最高位置，所述旋轉編碼器用於計算鋼領板上升和下將的 距離，所述位置傳感器將採集到的鋼領板的到達的位置信號輸入到控制單元中，所述旋轉 編碼器將計算到的鋼領板上升和下將的距離信號輸入到控制單元中。
3. 根據權利要求2所述的細紗成型智能控制系統，其特徵在於：所述位置傳感器為光 電式感應開關或者觸髮式開關。
4. 根據權利要求1所述的細紗成型智能控制系統，其特徵在於：所述控制單元為PLC 智能控制器，包括位置信號輸入模塊、距離信號輸入模塊、設定值輸入模塊、比較模塊和控 制信號輸出模塊，所述位置信號輸入模塊用於接收鋼領板的到達的位置信號，所述距離信 號輸入模塊用於接收鋼領板上升和下將的距離信號，所述設定值輸入模塊用於輸入鋼領板 上升和下將的距離的設定值，所述比較模塊用於比較距離的設定值與接收到的距離信號進 行比較，所述信號輸出模塊根據比較模塊的比較結果和位置信號輸入模塊接收到的位置信 號輸出不同的控制信號。
5. 根據權利要求1、2或4所述的細紗成型智能控制系統，其特徵在於：所述執行單元 包括變頻器和電機，變頻器連接與控制單元相連，電機與變頻器相連，電機驅動鋼領板上升 或者下降，變頻器根據控制單元輸出的不同控制信號來控制電機的轉向和轉速，從而控制 鋼領板的上升和下降動作，以及上升和下降的速度。
【文檔編號】D01H7/52GK104153071SQ201410420184
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月25日 優先權日:2014年8月25日
【發明者】趙茂宇, 宛小紅 申請人:宜賓惠美精紡科技股份有限公司, 宜賓絲麗雅集團有限公司