專利名稱：一種高速彈力絲機的卷繞控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及用于高速彈力絲機上對彈力絲成品進行卷繞控制的裝置。
背景技術：
化纖長絲加工的流程大致可分為以下四道工序將聚酯切片加工成預取向原絲、 將預取向原絲加工成彈力絲、將彈力絲織造成面料、對面料進行處理及染色。其中，在將預 取向原絲加工成彈力絲的工序中，預取向原絲通過高速彈力絲機加工成彈力絲，彈力絲成 品通常需要卷繞在紙筒上，形成標準為5kg/個的錐形絲卷，供后道工序的織機(如噴水織 機、噴氣織機等)織造成化纖或混合面料。隨著織造技術的進步，目前的噴水織機、噴氣織機越來越高速化，彈力絲作為緯線 在這些織機上的抽取速度普遍超過了 lkm/min。如圖1所示，如果彈力絲2在紙筒1上恒速 卷繞從而繞制得很整齊，則在織機進行高速抽絲時，退卷的彈力絲2很容易由于互相重疊 嵌頓而被拉斷。織造過程中緯絲的頻繁斷絲將嚴重影響生產速度，增大操作人員的操作強度。為改善彈力絲的卷繞效果，彈力絲機上的卷取機構普遍采用了防疊卷繞機制。該 卷繞機制如圖2所示，是使彈力絲2在紙筒1上以不同的纏繞間隔卷繞，防止過分整齊而引 起重疊。其控制方法如圖3所示，是在彈力絲通過橫動導絲頭卷繞到紙筒上時，設置一個以 5 10秒為周期變化的擺動速度，擺動幅度在工藝要求的橫動速度附近。傳統的橫動速度 疊加方法的缺點在于由于彈力絲在橫動運行中的疊加周期是固定的，速度疊加幅度也是 固定的，因此疊加中有重復，造成卷繞的復雜度不夠高。彈力絲卷繞到紙筒的兩端部時需要調頭回繞，隨著彈力絲在紙筒上層層疊加卷 繞，會由于彈力絲在紙筒兩端疊加過多而造成卷裝在紙筒端頭發硬甚至凸起的現象，形成 如圖4所示的突肩3。因此目前在高速彈力絲機的卷繞部件上，都會裝一個動程修正部 件，用于定期壓縮修正彈力絲的卷繞幅度，使彈力絲周期性的在不到紙筒兩端的位置就調 頭回繞，防止兩端過硬和凸起。早期采用的時間繼電器控制單步動程修正方法(如巴馬格 Barmag 700及其國內仿制機型宏源Π(6_700機型等)，因為效果不好已被淘汰。目前普遍 采用的是四步法動程修正方法(如宏源或經緯紡機的Π(6-900機型等)，通過PLC輸出點驅 動動程主接觸器和正反轉交流接觸器完成控制。其控制方法如圖5所示，在原點時繞絲范 圍最寬(即原點動程長度最長)，而在修正中設定不同的動程修正壓縮量使繞線范圍變窄。 修正量按四步周期變化，修正速度(斜率)不變，修正過程中有停頓(即相鄰的兩部修正中 有無需修正的部分)。傳統的四步法動程修正方法的缺點在于控制柔性和可編程性不高， 不能完成復雜的控制動作，因此不能完全消除卷裝端頭發硬及凸起。實用新型的內容針對現有高速彈力絲機卷繞控制中的上述不足，申請人經過研究改進，提供一種 高速彈力絲機的卷繞控制裝置，用于高速彈力絲機上成品絲收卷時防疊卷繞及改善硬邊突 肩狀況，生產的彈力絲卷，有更好的成型形狀和退卷效果。[0008]本實用新型的技術方案如下一種高速彈力絲機的卷繞控制裝置，包括MCU運算單元，以及與所述MCU運算單元 連接的電源整流及變換電路、RS485通訊接口電路、數字量隔離輸入電路、數字量隔離輸出 電路、參數停電記憶模塊、動程給定D/A輸出電路及橫動給定D/A輸出電路；所述電源整流 及變換電路分別與所述數字量隔離輸入電路和數字量隔離輸出電路連接。本實用新型的有益技術效果是本實用新型可以完成復雜、柔性的卷繞橫動速度疊加控制，每次疊加的周期、加速 時間、減速時間、疊加的幅度都可以不同，形成永不重復的速度疊加。改善了彈力絲的卷繞 防疊效果，達到高速退卷不斷絲的理想狀態。本實用新型采用MCU運算單元同步控制橫動速度疊加變頻器和動程修正變頻器， 取消了原有的動程主接觸器和正反轉交流接觸器。由于動程修正采用變頻器驅動，提高了 控制柔性和可編程性。因此能完成更為復雜的控制動作。本實用新型在卷繞橫動速度變化的過程中，可以同步控制動程修正的壓縮距離和 壓縮速度，使得橫動速度疊加多時，動程修正也多；橫動速度疊加少時，動程修正也少。并且 使得動程修正的原點完全同步于橫動速度疊加的頂點。改善了卷裝的成型效果，使得卷裝 的兩端和內部平齊，硬度一致。并使得彈力絲在紙筒任何位置卷繞的張力趨于一致。
圖1是彈力絲恒速卷繞疊加整齊的成品卷裝示意圖。圖2是彈力絲經過橫動速度疊加的成品卷裝示意圖。圖3是目前傳統的橫動速度疊加時序圖。圖4是有硬邊及突肩的成品卷裝示意圖。圖5是目前傳統的四步法動程修時序圖。圖6是本實用新型的結構框圖。圖7是集成了實用新型的彈力絲機電控系統框圖。圖8是本實用新型工作過程的時序圖。
具體實施方式
以下結合附圖，通過實施例對本實用新型進行具體說明。如圖6所示，本實用新型包括MCU運算單元4以及與其連接的電源整流及變換電 路1、RS485通訊接口電路2、數字量隔離輸入電路3、數字量隔離輸出電路6、參數停電記憶 模塊5、動程給定D/A輸出電路7及橫動給定D/A輸出電路8 ；電源整流及變換電路1分別 與數字量隔離輸入電路3和數字量隔離輸出電路6連接。上述各電路模塊均為市售商品， 各電路模塊間的連接方式及工作過程均采用現有技術。圖7是集成了上述裝置的彈力絲機電控系統框圖，本實用新型即圖7中所示的卷 繞動程控制器。本實用新型在系統中的連接方式如下電源整流及變換電路1的AC15V、 AC18V 口接電源變壓器的對應接口，RS485通訊接口電路2的輸入端接人機界面的RS485輸 出端，啟停控制模塊和動程原點接近開關PS分別接入數字量隔離輸入電路3，數字量隔離 輸出電路6接動程變頻器V2，動程給定D/A輸出電路7接動程變頻器V2，橫動給定D/A輸出電路8接橫動變頻器VI。圖7所示彈力絲機電控系統中除本實用新型以外的其他模塊、 設備及其連接方式均與現有技術相同。圖8是本實用新型工作過程的時序圖。如圖8所示，本實用新型工作過程中包括 橫動速度疊加擾動和動程修正擾動，且橫動速度疊加擾動的周期和動程修正擾動的周期同 步，每個周期內的橫動速度疊加上升時間和動程壓縮時間相同，每個周期內的橫動速度疊 加下降時間和動程還原時間相同；各周期是隨機變動的，每個周期內的橫動速度疊加上升 時間/動程壓縮時間和橫動速度疊加下降時間/動程還原時間也是隨機變動的。此外，橫 動速度疊加擾動的幅度是隨機變動的，動程修正擾動的修正量也是隨機變動的。實現動程 持續修正無停頓。下面結合圖6 圖8說明本實用新型裝置的工作過程。工作過程如下見圖6，將本實用新型(可稱為卷繞動程控制器，以下簡稱控制器)，作為高速彈力 絲機的電控系統的一個組成部分，集成在本公司開發的高速彈力絲機電控系統內。見圖6、圖7，控制器接受人機界面(彩色觸摸屏)控制，由人機界面設置各種運行 參數，顯示其運行狀態。控制器通過RS485通訊接口電路2接受人機界面設置的周期T、擾 動最大幅度D、動程修正的最大距離L、動程修正的最小距離S等參數。對于整個控制系統， 分別控制左右兩個機臺面，左右面可以互相獨立設置各自的工藝參數，互不影響，以下只對 單獨一面的控制進行描述。人機界面送來的設置參數被記憶在參數停電記憶模塊5內，保 證掉電后再來電時，設定參數不會丟失。見圖6、圖7，當控制器從數字量隔離輸入電路3獲得啟停控制模塊發來的啟動命 令時，首先通過橫動給定D/A輸出電路8向橫動變頻器Vl發出給定量，控制橫動電動機Ml 在20秒左右加速到工藝要求的橫動速度；同時通過動程給定D/A輸出電路7向動程變頻器 V2發出指令，控制動程修正電動機M2向原點運行，當原點到達時，裝在動程修正機構上的 動程原點接近開關PS發出信號，通過數字量隔離輸入電路3傳送給控制器，控制器認為原 點復位完成。見圖8，當橫動速度加速到工藝要求的速度后，控制器通過內部MCU運算單元4，計 算以下參數本次橫動速度疊加上升時間/動程壓縮時間Tul 根據設定的周期T和內部變動 百分比A，計算Tu 1 = A X T，A的范圍為40 % 60 %，使Tu 1每次在周期T/2附近小幅變動；本次橫動速度疊加下降時間/動程還原時間Tdl 根據設定的周期T和內部變動 百分比A，計算Tdl = AX T，A的范圍為40 % 60 %，使Tdl每次在周期T/2附近小幅變動；本次橫動速度疊加擾動幅度Dl 根據設定的擾動最大幅度D和內部偽隨機數百分 比B，計算Dl = BXD, B在0 100%內變動，并且保證相鄰兩次B的數值差距> 40%，避 免連續多次產生變化不大的幅度，提高防疊的效果。本次動程修正擾動修正量Hl 根據設定的動程修正最大距離L、動程修正最小距 離S和內部偽隨機數百分比B，計算Hl = S+ (L-S) X B，B在0 100 %內變動。保證大的干 擾幅度對應大的動程修正，反之也然。使得動程縮小的距離和橫動速度提高的幅度相對應， 保持彈力絲在卷繞過程中，張力基本恒定。見圖6、圖7、圖8，控制器通過內部MCU運算單元4，根據橫動速度疊加擾動幅度Dl及橫動速度疊加上升時間Tul，計算出按比例逐步提高的橫動速度疊加值，將橫動速度疊加 值與工藝要求的速度值之和不斷通過橫動給定D/A輸出電路8送往橫動變頻器VI，控制橫 動電動機Ml逐步提高橫動速度；同時計算橫動速度疊加上升時間Tul內達到動程修正擾 動修正量Hl所需的動程修正速度，通過動程給定D/A輸出電路7送往動程變頻器V2，并通 過數字量隔離輸出電路6發出正轉命令使動程修正電動機M2壓縮動程并控制其啟動停止。 當橫動速度疊加上升時間Tul用盡后，根據橫動速度疊加擾動幅度Dl及橫動速度疊加下降 時間Tdl，用同樣的方法控制橫動電動機M1，按比例逐步減小橫動速度；同時計算橫動速度 疊加下降時間Tdl內從動程修正擾動修正量Hl回歸原點所需的動程修正速度，用同樣的方 法發出反轉命令并控制其啟動停止，控制動程修正電動機M2還原動程。使橫動速度還原到 工藝要求的速度時，動程修正距離也剛好回到原點，完成第一個擾動周期。—個擾動周期完成，重新計算下一次的各項時間、幅度、距離等參數。周而復始運 行，直到通過數字量隔離輸入電路3獲得停機命令為止。以上所述的僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型不限于以上實施例。可 以理解，本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和構思的前提下，可以做出其他改進 和變化。
權利要求一種高速彈力絲機的卷繞控制裝置，其特征在于包括MCU運算單元，以及與所述MCU運算單元連接的電源整流及變換電路、RS485通訊接口電路、數字量隔離輸入電路、數字量隔離輸出電路、參數停電記憶模塊、動程給定D/A輸出電路及橫動給定D/A輸出電路；所述電源整流及變換電路分別與所述數字量隔離輸入電路和數字量隔離輸出電路連接。
專利摘要本實用新型提供了一種高速彈力絲機的卷繞控制裝置，包括MCU運算單元，以及與所述MCU運算單元連接的電源整流及變換電路、RS485通訊接口電路、數字量隔離輸入電路、數字量隔離輸出電路、參數停電記憶模塊、動程給定D/A輸出電路及橫動給定D/A輸出電路；所述電源整流及變換電路分別與所述數字量隔離輸入電路和數字量隔離輸出電路連接。本實用新型用于高速彈力絲機上成品絲收卷時防疊卷繞及改善硬邊突肩狀況，利用本實用新型生產的彈力絲卷，有更好的成型形狀和退卷效果。
文檔編號B65H54/38GK201647741SQ20102014634
公開日2010年11月24日 申請日期2010年3月10日 優先權日2010年3月10日
發明者浦戰鋒 申請人:無錫市百川科技有限公司