CN102286832A - 喷气织机气压调控系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种能够自动调节气压，并且成本低的喷气织机气压调控系统及其方法。本发明的喷气织机气压调控系统，包括储气罐，位于所述储气罐压缩空气进口处的开关电磁阀，位于所述储气罐内的气压传感器，分别与所述开关电磁阀和气压传感器相连的控制单元，所述控制单元用于信号采集运算，根据运算结果控制开关电磁阀的打开和关闭。本发明的喷气织机气压调控系统及其方法，采用价格低廉的开关电磁阀替代昂贵的伺服阀，通过实时调节开关电磁阀阀的开关频率和占空比，使储气罐内的压力达到所需的稳定气压值；不仅满足了喷气织机对气压值稳定度的要求，还大大降低了控制系统的价格成本。

Description

喷气织机气压调控系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种喷气织机设备，尤其是一种喷气织机气压调控系统及其方法。

背景技术

喷气织机对气压的调节和气压的稳定度要求较高，通常都是使用手动调压阀进行调节。每次更换所织物品的品种时，都要按照工艺要求进行气压的调节工作。以双喷机型为例，必须要调节主喷1气压、主喷2气压、辅喷气压共三个调压阀，其他还可能调节剪切1气压、剪切2气压、常喷1气压、常喷2气压等，需要调节的比较多。其他机型比如四喷、六喷需要调节的就更多了。在喷气织机织布的过程中供气的气压经常会出现波动、纬纱纱筒的更换和直径的逐渐减小、钢筘上异形槽内污物的逐渐增加等等原因，都必然会造成引纬工作的不稳定(主要标志为纬纱平均到达角度的变化)。进而可能引起纬停的增加，织机效率下降，影响生产。解决此类问题目前的办法是调机工不停地巡回检查，发现纬停较多的机台时，通过人工手动调节机械压阀的方式调整气压，把纬纱平均到达角度调整到合理的范围内。

理想的解决方式是电控系统检测和采集主、辅气包的气压，根据纬纱平均到达角度和目标到达角度的差别，通过对调节伺服调压阀(电控比例阀)的自动调节，改变气包内的压力，使纬纱平均到达角度和目标到达角度一致。由于电控比例阀(伺服阀)的价格过于昂贵，致使此种方式难以在市场得到广泛的应用，成本原因是制约此项技术推广的关键原因。

发明内容

本发明提供了一种能够自动调节气压，并且成本低的喷气织机气压调控系统及其方法。

实现本发明的目的之一的喷气织机气压调控系统，包括储气罐，位于所述储气罐压缩空气进口处的开关电磁阀，位于所述储气罐内的气压传感器，分别与所述开关电磁阀和气压传感器相连的控制单元，所述控制单元用于信号采集运算，根据运算结果控制开关电磁阀的打开和关闭。

所述控制单元还与喷气织机的控制系统相连，采集纬纱到达角度信号。

所述喷气织机气压调控系统，还包括用于采集织机状态的织机编码器，所述织机编码器分别与所述织机控制系统和控制单元相连。

实现本发明目的之二的喷气织机气压调控方法，包括如下步骤：

(1)在控制单元上设定气压值，打开开关电磁阀对储气罐进行充气，并采集储气罐内的气压值；

(2)当储气罐内的气压接近设定气压值时，控制单元开始通过采集的气压值进行运算，计算出PWM调控信号的占空比，并输出PWM调控信号控制开关电磁阀的打开和关闭，对储气罐进行充气。

所述步骤(2)充气完成后，控制单元停止工作，并实时采集纬纱到达角度以确定织机角度，判断用气阶段，从而启动充气工作。

所述喷气织机气压调控方法，还包括在气压调节过程中，控制单元实时采集织机状态信息，进行提前的气压调控准备。

所述步骤(2)中当储气罐内的气压达到设定气压值的95％时，控制单元开始实时采集储气罐的气压值进行运算，输出PWM调控信号控制开关电磁阀的打开和关闭，对储气罐进行充气。

所述步骤(3)中，计算PWM控制信号的占空比的公式为：

$T=K_m\frac{P_s-P_n}{\mathrm{\Δ}{P}_n}$

其中，T为PWM控制信号的占空比，K_m为调节系数，P_s为设定的气压值，P_n为目前气压值，ΔP_n为上一PWM周期充气后的气压变化值。

本发明的喷气织机气压调控系统及其方法，采用价格低廉的开关电磁阀替代昂贵的伺服阀，通过实时调节开关电磁阀阀的开关频率和占空比，使储气罐内的压力达到所需的稳定气压值。在正常织布时，再根据纬纱平均到达角度按需要对储气罐的压力进行调节。不仅满足了喷气织机对气压值稳定度的要求，还大大降低了控制系统的价格成本。

附图说明

图1为本发明喷气织机气压调控系统的结构示意图。

图2所为本发明喷气织机的织机的角度与用气对应图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的喷气织机气压调控系统，包括储气罐，位于所述储气罐压缩空气进口处的开关电磁阀，位于所述储气罐内的气压传感器，分别与所述开关电磁阀、气压传感器和织机控制系统相连的控制单元，和用于采集织机状态的织机编码器；所述控制单元用于信号采集运算，根据运算结果控制开关电磁阀的打开和关闭；所述织机编码器分别与所述织机控制系统和控制单元相连。

储气罐用于存储需要稳定气压值的压缩空气，开关电磁阀是由控制单元来控制其打开关闭，打开时对气包进行充气。控制单元进行信号的采集运算，根据结果来控制电磁阀的打开频率、占空比，气压传感器用于采集储气罐内的压缩空气的压力。织机编码器主要采集织机的状态，控制单元由此可以进行提前的气压调节准备。

本发明的喷气织机气压调控方法，包括如下步骤：

首先在织机没有工作之前，控制单元根据人机界面输入的气压值P_s，打开可控的进气阀门对气包进行充气，充气时通过气压采集传感器对气包内的气压值进行采集，当气包内的气压值达到设定气压值的95％时，控制单元开始输出PWM控制信号控制可控进气阀门的打开关闭给气包充气，PWM的基准频率为100Hz，根据采集回的气包气压值，通过PI调节公式，计算出PWM信号的占空比。当前气包的气压是P_n-1，经过一个PWM周期的充气后，气压为P_n，气压的变化值为ΔP_n，在下一个周期充气如果采用一样的PWM信号，其气压变化值为ΔP_n+1，那么对于气包内气压的变化来说基本上可以看成是ΔP_n≈ΔP_n-1。由此可以大致推算出下一个PWM周期充气后气包气压的变化，与设定气压进行比较，公式如下：

$T=K_m\frac{P_s-P_n}{P_{n-1}-P_n}\≈K_m\frac{P_s-P_n}{\mathrm{\Δ}{P}_n}$

当T＞1时：取T＝1，即此时的占空比为100％。

当T＜0.01时，取T＝0，即此时的占空比为0％，停止调节，充气完成。

此处K_m为调节系统，通过实验可测定数据。

公式当中K_m的取值大致由用气的电磁阀的数量决定，经过多次的试验确定了如下数据表格，根据数据表格的内容可以查找到K_m的取值。如果使用的电磁阀的数量比较多，那么K_m的值就偏大一些，如果使用的电磁阀的数量少，那么K_m的值就偏小一些。

电磁阀数	0	1	2	3	4	5	6	7
									Km	0.1	0.25	0.32	0.4	0.44	0.5	0.56	0.67

当没有电磁阀用气的时候，即此时主机角度在用气范围外，根据当前气压和设定的气压值进行调节，如果气包气压值低于设定的气压值，则根据上表取K_m＝0.1进行调节，如果气包气压值达到设定气压值，则停止调节，等待下一次用气的调节。

如图2所示的纬纱到达角度与用气对应图，在织机开始工作的过程中，通过织机的工作特性我们可以知道织机的用气具有阶段性。一般来讲，喷气织机在60度到330度之间使用气包内的气体进行引纬工作，其余角度内不用气包内的气体，因此控制单元根据织机当前运转到的角度来进行实时控制，当到达60度时，织机开始进行引纬工作，那么此时气压实时动态调节控制系统开始进行工作，为了确保气压的稳定，首先打开进气阀门进行充气，然后根据上面的公式进行计算PWM信号的占空比，完成充气。

本喷气织机的气压调控系统，目标气压值通过人机界面直接设定，系统实时采集储气罐(主气包、辅气包)的实际压力，经过比较运算后调整开关电磁阀阀的开关频率和占空比，使得储气罐实际压力与设定相同；通过气压传感器反馈回的数据可看其气压值的波动范围为±5％，实际的引纬效果也非常好，可以完全替代传统气压阀调节的方式。

Claims (8)

1.一种喷气织机气压调控系统，其特征在于：包括储气罐，位于所述储气罐压缩空气进口处的开关电磁阀，位于所述储气罐内的气压传感器，分别与所述开关电磁阀和气压传感器相连的控制单元，所述控制单元用于信号采集运算，根据运算结果控制所述开关电磁阀的打开和关闭。

2.根据权利要求1所述的喷气织机气压调控系统，其特征在于：所述控制单元还与喷气织机的控制系统相连，采集纬纱到达角度信号。

3.根据权利要求1或2所述的喷气织机气压调控系统，其特征在于：还包括用于采集织机状态的织机编码器，所述织机编码器分别与所述织机控制系统和控制单元相连。

4.一种权利要求1所述喷气织机气压调控系统的调控方法，包括如下步骤：

(1)在控制单元上设定气压值，打开开关电磁阀对储气罐进行充气，并采集储气罐内的气压值；

(2)当储气罐内的气压接近设定气压值时，控制单元开始通过采集的气压值进行运算，计算出PWM调控信号的占空比，并输出PWM调控信号控制开关电磁阀的打开和关闭，对储气罐进行充气。

5.根据权利要求4所述的喷气织机气压调控方法，其特征在于：所述步骤(2)充气完成后，控制单元停止工作，并实时采集纬纱到达角度以确定织机的角度，判断用气阶段，从而启动充气工作。

6.根据权利要求4所述的喷气织机气压调控方法，其特征在于：还包括在气压调节过程中，控制单元实时采集织机状态信息，进行提前的气压调控准备。

7.根据权利要求4所述的喷气织机气压调控方法，其特征在于：所述步骤(2)中当储气罐内的气压达到设定气压值的95％时，控制单元开始实时采集储气罐的气压值进行运算，输出PWM调控信号控制开关电磁阀的打开和关闭，对储气罐进行充气。

8.根据权利要求4～7任一所述的喷气织机气压调控方法，其特征在于：所述步骤(3)中，计算PWM控制信号的占空比的公式为：

$T=K_m\frac{P_s-P_n}{\mathrm{\Δ}{P}_n}$

其中，T为PWM控制信号的占空比，K_m为调节系数，P_s为设定的气压值，P_n为目前气压值，ΔP_n为上一PWM周期充气后的气压变化值。

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