CN102583110A - 基于多功能数据采集卡的缠绕机大张力控制装置及控制方法 - Google Patents

基于多功能数据采集卡的缠绕机大张力控制装置及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102583110A
CN102583110A CN2012100379324A CN201210037932A CN102583110A CN 102583110 A CN102583110 A CN 102583110A CN 2012100379324 A CN2012100379324 A CN 2012100379324A CN 201210037932 A CN201210037932 A CN 201210037932A CN 102583110 A CN102583110 A CN 102583110A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control
tension
data
mouth
input end
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012100379324A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102583110B (zh
Inventor
李连祥
丰晓雯
高亚男
宋涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Research Institute of Physical and Chemical Engineering of Nuclear Industry
Original Assignee
Research Institute of Physical and Chemical Engineering of Nuclear Industry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Research Institute of Physical and Chemical Engineering of Nuclear Industry filed Critical Research Institute of Physical and Chemical Engineering of Nuclear Industry
Priority to CN 201210037932 priority Critical patent/CN102583110B/zh
Publication of CN102583110A publication Critical patent/CN102583110A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102583110B publication Critical patent/CN102583110B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Filamentary Materials, Packages, And Safety Devices Therefor (AREA)
  • Preliminary Treatment Of Fibers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于多功能数据采集卡的缠绕机大张力控制装置及控制方法，控制装置包括张力传感器、PLC、板卡、分压电路板、I、II、III号制动器电源、I、II、III号制动器、工控机和显示器等部件。控制方法包括初始化内部变量、读取设置参数文件、建立OPC通讯、初始化多功能卡、启动AD采集启动定时器、AD采集结束？触发下一次采集、数据处理、读DI端口、更新控制变量、计算控制输出值、更新DA输出、已触发过程数据保存记录过程数据，刷新显示数据、曲线和读写OPC通讯变量等步骤。本发明张力施加平稳，在惯性、速度变化、纱团直径变化下自动补偿张力。张力机构在大丝束碳纤维施加张力过程中，避免了起毛、卷纱、断裂等缺陷。

Description

基于多功能数据采集卡的缠绕机大张力控制装置及控制方法
技术领域
本发明属于一种高速旋转设备转子缠绕设备及控制方法，具体涉及一种基于多功能数据采集卡的缠绕机大张力控制装置及控制方法。
背景技术
对于高速旋转设备而言，其转子的强度很重要，而在转子的生产中，能否对转子进行准确的张力施加成为技术的关键，能否准确地施加张力对转子本身起着至关重要的作用。
一般常规缠绕机缠绕没有大张力需求，不管是缠绕管道还是缠绕压力容器，最大张力只是控制在50N以下。而碳纤维专用缠绕机的特点就是宽丝束、大张力。张力的来源主要有两个方面：一是系统张力，纤维走纱过程中与导轮的摩擦、纤维与导轮包角形成的摩擦力；二是主动张力，由磁粉制动器自动控制张力的增加。而碳纤维缠绕机缠绕要满足单股纱张力最大达到200N，最小也达到30N。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种基于多功能数据采集卡的缠绕机大张力控制装置及控制方法。
本发明的技术方案是：一种基于多功能数据采集卡的缠绕机大张力控制装置，包括张力传感器的输出信号与PLC的输入端连接，PLC的输出端与板卡的输入端连接。板卡输出端分别与分压电路板和III号制动器电源的输入端连接，分压电路板的输出端分别与I、II号制动器电源的输入端连接，I、II号制动器电源的输入端连接。I、II、III号制动器电源的输出端分别与I、II、III号制动器的输入端连接，板卡的输入、输出端分别与工控机的输出、输入端连接，工控机的输出端与显示器的输入端连接。
一种基于多功能数据采集卡的缠绕机大张力控制装置的控制方法，包括以下步骤：
首先初始化内部变量S1；
对过程中所需的内部变量进行初始化，接着读取设置参数文件S2；
将设置好的各参数读入到程序中，接着建立OPC通讯S3；
将缠绕控制与张力控制间的预设控制参数和状态反馈数据建立OPC通讯，以上三步完成之后，初始化多功能卡S4；
将多功能数据采集卡的相应参数进行初始化，如采样率和采样点数等，接着启动AD采集启动定时器S5；
使得多功能数据采集卡开始AD采集的操作，并运行定时器以较高频率不断触发定时例程，首先检查AI采集是否完成，即AD采集结束？S6；
未完成则退回到上一步，已完成则取得采集值，并触发下一次采集S7；
进行数据处S8；
对采集到的数据进行数据处理，包含剔除脉冲峰值和数据平均两种数字滤波方法，然后读DI端口S9；
读取DI口状态，与保存值比较看是否有变化，有变化则更新相应内部变量，即更新控制变量S10；
接下来由当前张力设定值、实测值和控制参数等，以及上次控制输出值计算本次输出值，即计算控制输出值S11；
并写入AO口输出，即更新DA输出S12；
同时检查是否已触发过程数据保存？S13；
若已触发则记录过程数据S14，若未触发则跳过S14；
直接执行刷新显示数据、曲线S15；
对现实数据和曲线进行实时刷新，读写OPC通讯变量S16。
本发明的有益效果：
基于多功能数据采集卡的缠绕机大张力控制装置可以满足碳纤维的环向及螺旋缠绕的定位精度及张力施加。张力施加平稳，在惯性、速度变化、纱团直径变化下自动补偿张力。张力机构在大丝束碳纤维施加张力过程中，避免了起毛、卷纱、断裂等缺陷。
附图说明
图1是本发明的控制装置结构示意图；
图2是本发明的张力控制方法程序图。
其中：
1I号制动器         2II号制动器
3III号制动器       4I号制动器电源
5II号制动器电源    6III号制动器电源
7张力传感器        8分压电路板
9显示器            10PLC
11板卡             12工控机
具体实施方式
下面，结合附图和实施例对本发明的基于多功能数据采集卡的缠绕机大张力控制装置及控制方法进行详细说明：
如图1所示，一种基于多功能数据采集卡的缠绕机大张力控制装置，包括张力传感器7的输出信号与PLC10的输入端连接，PLC10的输出端与板卡11的输入端连接，板卡11输出端分别与分压电路板8和III号制动器电源6的输入端连接。分压电路板8的输出端分别与I、II号制动器电源4、5的输入端连接，I、II号制动器电源4、5的输入端连接，I、II、III号制动器电源4、5、6的输出端分别与I、II、III号制动器1、2、3的输入端连接。
板卡11的输入、输出端分别与工控机12的输出、输入端连接，工控机12的输出端与显示器9的输入端连接。
其中，板卡11即多功能数据采集卡，本发明采用的多功能数据采集卡，其主要技术指标如下：
16位分辨率，250kS/s采样速率，16路单端或8路差分模拟量输入，单极性/双极性输入范围，2路12位AO，输出范围0～5V/0～10V，16路DI。该多功能数据采集卡的各项指标均满足张力控制对精度、速度和信号接口数量的需求。
如图2所示，在工控机中安装有张力控制软件，对信号进行显示处理，张力控制软件的控制方法，包括以下步骤：
首先初始化内部变量S1；
对过程中所需的内部变量进行初始化，接着读取设置参数文件S2；
将设置好的各参数读入到程序中，接着建立OPC通讯S3；
将缠绕控制与张力控制间的预设控制参数和状态反馈数据建立OPC通讯，以上三步完成之后，初始化多功能卡S4；
将多功能数据采集卡的相应参数进行初始化，如采样率和采样点数等，接着启动AD采集启动定时器S5；
使得多功能数据采集卡开始AD采集的操作，并运行定时器以较高频率不断触发定时例程，首先检查AI采集是否完成，即AD采集结束？S6；
未完成则退回到上一步，已完成则取得采集值，并触发下一次采集S7；
进行数据处理S8；
对采集到的数据进行数据处理，包含剔除脉冲峰值和数据平均两种数字滤波方法，然后读DI端口S9；
读取DI口状态，与保存值比较看是否有变化，有变化则更新相应内部变量，即更新控制变量S10；
接下来由当前张力设定值、实测值和控制参数等，以及上次控制输出值计算本次输出值，即计算控制输出值S11；
并写入AO口输出，即更新DA输出S12；
同时检查是否已触发过程数据保存？S13；
若已触发则记录过程数据S14，若未触发则跳过S14；
直接执行刷新显示数据、曲线S15；
对现实数据和曲线进行实时刷新，读写OPC通讯变量S16；
本发明的工作过程：
张力信号经多功能数据采集卡的A/D采集传入到多功能数据采集卡后，再由其D/A部件转换后，分两路输出，一路输出给分压电路板，按比例将转换后的电压信号分别输出给I、II号制动器电源，I、II号制动器电源分别控制I、II号制动器，由这两个磁粉制动器的制动效果共同控制缠绕过程中的纱线的张力，多功能数据采集卡的另一路直接输出给III号制动器电源，再由它控制III号制动器，由制动器的制动效果来控制纱箱中的纱线的张力。
板卡将张力信号传入工控机经过上述控制流程处理，工控机也会实时将合适的张力要求值传给板卡，实现信息的双向传送，将信号显示在显示器上。
在缠绕过程中，张力控制装置需要与缠绕控制装置进行实时通讯，以便相互配合，具体通讯内容可归纳为3类：
(i)实时控制命令信号，自缠绕控制至张力控制；
(ii)预设控制参数，自缠绕控制至张力控制；
(iii)状态反馈信号，自张力控制至缠绕控制。
为简化系统硬件与软件结构，对3类通讯采用了2种不同的实现方法。实时控制命令信号实时性要求高，采用硬件开关量信号，通过板卡即多功能数据采集卡DI口实现通讯。预设控制参数和状态反馈数据实时性要求低，数量多且模拟量居多，采用内部OPC通讯。
此外，在两部分控制装置间内部通讯中，实时控制命令信号自缠绕控制装置发出，传送至张力控制部分多功能数据采集卡的DI端口。缠绕控制装置的输出电压为24V，而多功能数据采集卡DI/DO口输入输出电压均为5V，因此设计了开关量信号电压转换电路。
在运行过程中，张力传感器和信号线会受到附近电机和各种干扰源的电磁干扰，从而在传感器正常输出信号上叠加各种瞬态干扰信号，因此必须采取相应抗干扰措施。除了在硬件方面实行强弱电分开和对信号线屏蔽保护外，软件方面也需要采取有效措施，通过数据处理方法消除仍然存在的硬件未能隔离的干扰信号。
实际编程中采用了剔除脉冲峰值和数据平均两种数字滤波方法。以较高的采样率连续采集一组数据，可以认为采样期间被测量是恒定的，经过排序，去掉几个最大值和最小值，计算余下数据的平均值，作为真实的检测结果。这样既消除了高幅值的脉冲干扰，又降低了低幅值的随机干扰。
过程中，程序还实现了输出调节幅度动态控制，刚开始张力控制首次施加张力时，以及调整目标张力时，为尽快接近目标张力区域，程序开始大幅度调整控制输出值，而在达到目标张力附近开始常态反馈调节，维持预设张力值时，为避免输出过调，引起张力大幅波动，程序便开始进行小幅度输出调整。
本发明可以满足碳纤维的环向及螺旋缠绕的定位精度及张力施加，张力施加平稳，在惯性、速度变化、纱团直径变化下自动补偿张力。张力机构在大丝束碳纤维施加张力过程中，避免了起毛、卷纱、断裂等缺陷。

Claims (2)

1.一种基于多功能数据采集卡的缠绕机大张力控制装置，其特征在于：包括张力传感器(7)的输出信号与PLC(10)的输入端连接，PLC(10)的输出端与板卡(11)的输入端连接，板卡(11)输出端分别与分压电路板(8)和III号制动器电源(6)的输入端连接，分压电路板(8)的输出端分别与I、II号制动器电源(4、5)的输入端连接，I、II号制动器电源(4、5)的输入端连接，I、II、III号制动器电源(4、5、6)的输出端分别与I、II、III号制动器(1、2、3)的输入端连接，板卡(11)的输入、输出端分别与工控机(12)的输出、输入端连接，工控机(12)的输出端与显示器(9)的输入端连接。
2.一种基于多功能数据采集卡的缠绕机大张力控制装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
首先初始化内部变量S1；
对过程中所需的内部变量进行初始化，接着读取设置参数文件S2；
将设置好的各参数读入到程序中，接着建立OPC通讯S3；
将缠绕控制与张力控制间的预设控制参数和状态反馈数据建立OPC
通讯，以上三步完成之后，初始化多功能卡S4；
将多功能数据采集卡的相应参数进行初始化，如采样率和采样点数等，接着启动AD采集启动定时器S5；
使得多功能数据采集卡开始AD采集的操作，并运行定时器以较高频率不断触发定时例程，首先检查AI采集是否完成，即AD采集结束？S6；
未完成则退回到上一步，已完成则取得采集值，并触发下一次采集S7；
进行数据处理S8；
对采集到的数据进行数据处理，包含剔除脉冲峰值和数据平均两种数字滤波方法，然后读DI端口S9；
读取DI口状态，与保存值比较看是否有变化，有变化则更新相应内部变量，即更新控制变量S10；
接下来由当前张力设定值、实测值和控制参数等，以及上次控制输出值计算本次输出值，即计算控制输出值S11；
并写入AO口输出，即更新DA输出S12；
同时检查是否已触发过程数据保存？S13；
若已触发则记录过程数据S14，若未触发则跳过S14；
直接执行刷新显示数据、曲线S15；
对现实数据和曲线进行实时刷新，读写OPC通讯变量S16。
CN 201210037932 2012-02-21 2012-02-21 基于多功能数据采集卡的缠绕机大张力控制装置及控制方法 Expired - Fee Related CN102583110B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201210037932 CN102583110B (zh) 2012-02-21 2012-02-21 基于多功能数据采集卡的缠绕机大张力控制装置及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201210037932 CN102583110B (zh) 2012-02-21 2012-02-21 基于多功能数据采集卡的缠绕机大张力控制装置及控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102583110A true CN102583110A (zh) 2012-07-18
CN102583110B CN102583110B (zh) 2013-09-25

Family

ID=46472486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201210037932 Expired - Fee Related CN102583110B (zh) 2012-02-21 2012-02-21 基于多功能数据采集卡的缠绕机大张力控制装置及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102583110B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105634297A (zh) * 2016-01-26 2016-06-01 芜湖航天特种电缆厂股份有限公司 电磁粉张力器控制电路
CN108349682A (zh) * 2015-11-04 2018-07-31 西达尔特·洛希亚 随绕线筒直径调节卷绕张力的装置和方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000275125A (ja) * 1999-03-25 2000-10-06 Sony Corp 長尺体の張力モニタリング装置
CN1295145A (zh) * 2000-11-22 2001-05-16 韩光亭 横机氨纶积极给纱的自动控制方法
US20020188411A1 (en) * 1993-11-12 2002-12-12 Entek Ird International Corporation Portable, self-contained data collection systems and methods
KR20030015438A (ko) * 2001-08-14 2003-02-25 엘지이노텍 주식회사 적외선 디텍터의 불균일 보정 시험 장치
CN1869718A (zh) * 2005-05-28 2006-11-29 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 风扇电气性能测试系统及方法
CN201242501Y (zh) * 2008-07-31 2009-05-20 南阳开天工程机械有限公司 便携式液压破碎锤检测仪
CN102354143A (zh) * 2011-08-11 2012-02-15 山西惠特科技有限公司 Plc张紧系统断电延时控制方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020188411A1 (en) * 1993-11-12 2002-12-12 Entek Ird International Corporation Portable, self-contained data collection systems and methods
JP2000275125A (ja) * 1999-03-25 2000-10-06 Sony Corp 長尺体の張力モニタリング装置
CN1295145A (zh) * 2000-11-22 2001-05-16 韩光亭 横机氨纶积极给纱的自动控制方法
KR20030015438A (ko) * 2001-08-14 2003-02-25 엘지이노텍 주식회사 적외선 디텍터의 불균일 보정 시험 장치
CN1869718A (zh) * 2005-05-28 2006-11-29 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 风扇电气性能测试系统及方法
CN201242501Y (zh) * 2008-07-31 2009-05-20 南阳开天工程机械有限公司 便携式液压破碎锤检测仪
CN102354143A (zh) * 2011-08-11 2012-02-15 山西惠特科技有限公司 Plc张紧系统断电延时控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
江恒，等: "多功能数据采集卡及其在旋转机械状态监测中的应用", 《机床与液压》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108349682A (zh) * 2015-11-04 2018-07-31 西达尔特·洛希亚 随绕线筒直径调节卷绕张力的装置和方法
CN108349682B (zh) * 2015-11-04 2019-09-27 西达尔特·洛希亚 随绕线筒直径调节卷绕张力的装置和方法
CN105634297A (zh) * 2016-01-26 2016-06-01 芜湖航天特种电缆厂股份有限公司 电磁粉张力器控制电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN102583110B (zh) 2013-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204346395U (zh) 一种汽车制动盘端面跳动测试系统
CN101758095B (zh) 一种数控拉丝机及其控制方法
CN104024135B (zh) 用于以恒定张力给送金属丝的系统及方法
CN101288934A (zh) 监控压装力和位移的伺服压装机
CN102583110B (zh) 基于多功能数据采集卡的缠绕机大张力控制装置及控制方法
CN103359543A (zh) 一种自动络筒机的上蜡张力装置
CN102642303A (zh) 一种玻璃纤维增强树脂复合材料板簧的制造装置
CN204174459U (zh) 绞纱线密度及质量不匀率测试装置
CN204124946U (zh) 一种绞纱倒筒装置
CN204614662U (zh) 基于张力自动控制的干式空心电抗器绕线设备
CN103630991A (zh) 微张力同心扎纱机
CN107523914B (zh) 一种分条整经机的控制方法
CN203828059U (zh) 一种基于dsp微处理器和微波检测的烟支重量控制装置
CN106381583B (zh) 一种纱管智能检测装置
CN202786913U (zh) 钢帘线放卷张力自动控制装置
CN109292523A (zh) 大容量线缆智能储线装置及其使用方法
CN102031754A (zh) 智能化水平放索方法
CN105035869A (zh) 一种拉丝机张力控制系统
CN108046013B (zh) 一种接纸机控制系统及控制方法
CN106393649A (zh) 一种线缆护套生产时的外径控制方法及外径控制系统
CN101831757A (zh) 双轴向经编机的恒线速送经方法
CN206994407U (zh) 一种卷烟机盘纸拼接余量控制装置
CN115067544A (zh) 一种卷烟滤棒生产过程自动控制系统及控制方法
CN101256115B (zh) 一种吊锭式粗纱锭翼性能参数检测装置
CN208378084U (zh) 一种自动化复绕机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130925

Termination date: 20200221

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee