CN103409827A - 一种半连续高速纺丝机的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半连续高速纺丝机的控制系统，包括中央控制模块、供胶控制模块、丝条成型控制模块、纺丝控制模块和卷绕控制模块，所述中央控制模块分别于供胶控制模块、供胶控制模块、丝条成型控制模块、纺丝控制模块和卷绕控制模块连接，所述纺丝控制模块控制成型丝条行走至相对于纺面的操作面横向设置的纺丝辊上，成型丝条围绕纺丝辊；纺丝控制模块通过控制纺丝辊转动控制纺丝装置进行丝条牵伸、丝条凝固和丝条去酸，在所述的丝条牵伸、丝条凝固和丝条去酸的过程中，纺丝控制模块控制水洗装置对成型丝条进行水洗；纺丝控制模块控制经过丝条牵伸、丝条凝固、丝条去酸和水洗的成型丝条从纺丝辊导出至漏斗内。本发明提高纺速的同时，保证丝条反应行走路程，同时也就能保证丝条反应充分。

Description

一种半连续高速纺丝机的控制系统

技术领域

本发明涉及一种纺丝工艺的控制，更具体地说，本发明涉及一种半连续高速纺丝机的控制系统，属于半连续纺丝机纺丝技术领域。 

背景技术

由纤维素原料提取出纯净的甲纤维素，称为浆粕。用烧碱、二硫化碳处理，得到橙黄色的纤维素黄原酸钠，再溶解在稀氢氧化钠溶液中，成为粘稠的纺丝原液，称为粘胶。粘胶经过滤、熟成、脱泡后，进行湿法纺丝，凝固浴由硫酸、硫酸钠和硫酸锌组成。粘胶中的纤维素黄原酸钠与凝固浴中的硫酸作用而分解，纤维素再生而析出，所得纤维素纤维经水洗、脱硫、漂白、干燥后成为粘胶纤维。粘胶长丝即粘胶纤维的一种，也是由上述工艺制得。 

在纺丝及纺丝后处理过程中，纺丝机的选择有半连续纺丝机和连续纺丝机，从工艺和设备两方面来说，这两种纺丝机存在以下区别： 

1、从生产工艺的角度来说，半连续纺丝机是将纺丝和后处理（后处理包括洗涤、烘干、成筒等步骤）分开，单独完成，半连续纺丝机主要负责纺丝部分；而连续纺丝机是将纺丝和后处理（后处理包括洗涤、烘干、成筒等步骤）工序集中在一起连续完成，连续纺丝负责从纺丝到后处理的所有步骤。

2、从设备结构的角度来说，半连续纺丝机包括供胶机构、喷丝机构、丝条成型机构、纺丝辊机构、清洗机构以及卷绕机构，得到的产品为落入离心缸中的丝饼；而连续纺丝机具有供胶机构、喷丝机构、丝条成型机构、纺丝辊机构、清洗机构，没有卷绕机构，丝条直接进入淋洗、烘干等机构，最后得到卷绕成型的丝筒。 

基于以上两种纺丝机的区别，其各自的优缺点如下： 

1、半连续纺丝机：

优点：由于有单独进行的后处理步骤，且后处理步骤中还有低温脱硫、低温长时间烘干的过程，产品具有强度高、白度高，丝条柔软亮丽的特点；

缺点：纺速低，后处理费用高，增加生产成本。

2、连续纺丝机： 

优点：纺速高，产量提高；纺丝与后处理集中在一起进行，生产成本降低；

缺点：由于丝条是即洗即烘，丝条强度低，白度低，丝条粗糙，质量不如半连续纺丝机的产品；为增加丝条抱合上浆，绣花线染色时浆料需去除，增加下游产品生产成本；对原料（粘胶）质量要求高。

现有技术中最常见的半连续纺丝机为R535半连续纺丝机，包括机架、供胶装置、丝条成型装置、纺丝装置和卷绕装置，纺丝装置中纺丝辊相对于纺面的操作面为纵向设置，其纺丝的主要流程为： 

粘胶通过滤器过滤后用喷丝头喷入酸浴槽内经过反应成型为丝条，丝条通过牵伸盘牵伸至凝固辊，丝条在凝固辊上卷绕一定圈数的距离进行一段时间的反应后再升头至捻面去酸辊，去酸辊上方采用滴水淋洗的方式对丝条进行去酸洗涤，丝条在去酸辊上卷绕一定圈数的距离再导入离心缸，最后得到丝饼。

其中，纺丝辊体主要分为去酸辊和凝固辊，纺丝机的每个锭位分别使用一对凝固辊和一对去酸辊，凝固辊安装在纺面，去酸辊安装在捻面，相互背离，辊体的固定方式均为一端固定，安装方向相对纺丝机纺面的操作面位置成纵向安装。另现R535三缸丝纺丝机的三圆筒排风采用三缸同风道排风方式。 

现有R535A半连续纺丝机其丝条成型部分及纺丝辊结构和安装方式无法进行高速纺丝，其纺丝纺速在70-90m/min左右。同时其设备结构及安装方式等造成纺丝机设备占地面积大、能耗高、工艺流程复杂、维护点多，配件消耗大、产品成本高等缺点。另R535三缸丝的三圆筒三缸同风道排风方式在排风过程中相互形成干扰，造成排风效果差。 

现有技术中最常见的连续纺丝机结构，其前半部分包括机架、供胶装置、丝条成型装置和纺丝装置，纺丝装置中纺丝辊相对于纺面的操作面也为纵向设置。 

国家知识产权局于2000.12.6公开了一件公开号为CN1356409，名称为“单路多丝离心纺和半连续纺丝机及其粘胶纺丝工艺”的发明专利，该发明公开了一种离心式半连续纺丝机，其包括粘胶输送系统、摇摆管组件、刮酸、牵伸盘、凝固辊、去酸辊、升降架及漏斗、离心缸及电锭系统，粘胶输送系统由机头和机尾两端同时进胶的多路粘胶管及其支撑机构组成；摇摆管组件由与多路胶管串接的多路并联的计量泵、虑套、曲管及喷头组成；在双凝固辊的上方丝条行走路径上设有上下安装的由两个去酸辊组成的去酸辊组件；在机器升降架上，装置与丝条数目相同的同步动作的漏斗；其离心缸、电锭系统设置成为每锭多离心缸及与其配套的电锭和控制机构。 

上述发明可同时生产多根丝，大幅度提高了粘胶长丝的产量，但是该发明由于其纺丝机的每个锭位分别使用一对凝固辊和一对去酸辊，凝固辊安装在纺面，去酸辊安装在捻面，相互背离，辊体的固定方式均为一端固定，安装方向相对纺丝机操作面位置成纵向安装。上述结构带来的问题如下： 

1、上述结构限制了辊的长度，粘胶长丝在辊上行走的时间短，粘胶长丝成形时间短，如果要提高纺速，必然会导致粘胶长丝反应时间不够而降低产品质量，所以采用传统的半连续纺丝机效率降低；

2、为了提高效率，通常会同时加工多根丝条，但是多根粘胶长丝缠绕在现有的纺丝辊上时又容易绞丝，造成粘胶长丝断裂，影响粘胶长丝的产品质量；

3、另外，所述的纺丝辊的固定方式为一端固定，这样的固定形式为悬臂式，在纺丝辊转动时，处于一种不稳定的状态，容易发生故障；

4、所有纺丝辊都为一端固定，势必需要结构极其复杂的传动机构来带动纺丝辊的转动，这样也会导致故障率的上升，而且在更换丝线品种，改变转动速度时，需要停车，再进行传动系统中齿轮的更换，这样使得生产效率降低，生产成本增加。

国家知识产权局于1998.9.23公开了一件公开号为CN2292097，名称为“粘胶长丝连续纺丝机”的实用新型专利，该专利涉及一种粘胶长丝连续纺丝机，能连续完成纺丝、水洗、烘干、上油、卷绕等，其纺速可达120m/min，本实用新型在纺丝机机台前设置粘胶过滤装置，利用纺丝机泵轴带动计量泵运转，其结构简单，清洗维修方便，有效地过滤了粘胶中的杂质；纺丝浴盒中将喷丝头置于摆管端部，保证了喷丝头与玻璃管的同心度，能够避免产生毛丝，操作灵活，工效高；玻璃管出口处采用丝条双转向装置，减小了丝条与导丝轮之间的摩擦力，牵伸比分配合理，成丝质量高。 

上述由于丝条是即洗即烘，丝条强度低，白度低，丝条粗糙，质量不如半连续纺丝机的产品；为增加丝条抱合上浆，绣花线染色时浆料需去除，增加下游产品生产成本；对原料（粘胶）质量要求高。另外，上述连续纺丝机的纺丝辊依然是相对于工人操作区域纵向设置，所以其安装方式也是一端固定，还是存在第一篇现有技术专利中的问题。 

国家知识产权局于2008.7.23公开了一件公开号为CN201089811，名称为“粘胶人造丝深浴纺连续纺丝机”，该专利公开了一种粘胶人造丝深浴纺连续纺丝机，解决现有连续纺丝机丝条剩余脂化度高所带来的问题。本实用新型采用的方案是成型管与纺丝小辊之间设置有酸浴槽，从成型管伸出的丝条落入装有酸液的酸浴槽内浸浴后再行至纺丝小辊。本实用新型增加深浴纺，加强丝条的反应程度，降低剩余脂化度，保证人丝品质，并适用于绣花线的生产。 

该工艺属“二次浴”工艺，二次浴酸浓、酸温比一次浴低，故需要增加一套独立酸浴系统，增加酸站投入成本。另外，上述连续纺丝机的纺丝辊依然是相对于工人操作区域纵向设置，所以其安装方式也是一端固定，还是存在第一篇现有技术专利中的问题。 

国家知识产权局于2005.8.31公开了一件公开号为CN2721660，名称为“适用于粘胶长丝一锭位同时纺三丝的半连续离心纺丝机”的实用新型专利，本实用新型公开了一种适用于在半连续离心纺丝机的一个锭位上同时纺出三根丝条的连续离心纺丝机，这种半连续离心纺丝机的每节内能够同时生产出18个丝饼的纺丝机。通过在半连续离心纺丝机的每节安装18个电锭、18个离心缸的部件，能够在不增加设备台数、公用运行成本、占地面积及投资的情况下，节约纺丝机的维修时间，降低单个丝饼的生产成本，提高纺丝机的利用率，且设备维护和操作方便，在系统设备改进后使其生产能力达到原设计能力从原来的每节6个丝饼或12个丝饼达到18个丝饼；同时满足生产质量要求。 

虽然单机每节的产量由于增加电锭、离心缸装置能够提高产量，但是该纺丝机的纺速任然没有提高，如果提高了纺速，又会因为丝条反应不充分影响最终产品的质量。另外，上述半连续纺丝机的纺丝辊依然是相对于工人操作区域纵向设置，所以其安装方式也是一端固定，还是存在第一篇现有技术专利中的问题。 

又如申请号为89217293.2，申请日为1989-09-23，名称为“粘胶丝管中成型高速纺丝装置”，其技术方案为：本实用新型属于粘胶纤维高速纺丝装置,主要由输送管、喷丝头、成型管、浴槽组成。在凝固槽和回液槽间用一细直径的成型管连通,与成型管配套的锥形喷头安装于成型管进口前面的相应位置，成型管出口附近为一导丝器，导丝器与纺丝漏斗之间仅设一个纺丝盘。上述实用新型采用的管中成型技术应用于半连续离心式纺丝机，虽然上述结构能够将纺速提高到每分钟120米，但是最终成型的丝条由于纺速过快会导致丝条反应时间不足，所以该专利仍然没有解决由于纺速过快而带来的丝条反应不充分的问题。 

而现有的半连续纺丝机的速度控制装置只能通过停机调控进行纺丝机速度调节及比例分配，均无法实现在线进行纺丝机速度调节及比例分配；每次停机调节后，又重启导致生产效率低，实现自动化、连续化的生产的效果差。 

例如申请号为200620128045.7的中国实用新型专利“纺丝机速度同步控制器”，公开了一种纺丝机速度同步控制器，包括客户机、服务器，PLC控制器，以及用其控制运行的主计量泵、导丝辊、I牵伸机、II牵伸机，传动电机，I牵伸机、II牵伸机的牵伸辊分别与各自的传动电机串连连接，其特征在于，所述的客户机与服务器连接，服务器通过网线与PLC控制器连接，PLC控制器与总线连接，所述的主计量泵、导丝辊、I、II牵伸机的牵伸辊分别与各自的变频器串连连接，变频器分别与总线连接。本专利的不足之处在于：只能通过停机调控进行纺丝机速度调节及比例分配，无法实现在线进行纺丝机速度调节及比例分配。现有的半连续纺丝机的速度控制装置均无法实现在线进行纺丝机速。 

综上所述，现有的半连续纺丝机存在纺速慢，如果要提高纺速则无法保证丝条反应时间，从而导致丝条质量不高的问题。 

发明内容

本发明旨在解决现有半连续纺丝机生产粘胶长丝中，由结构丝条行走路程短，反应不充分，导致无法提高纺速的问题，提供一种半连续高速纺丝机的控制系统，可以控制纺丝工艺中的各个步骤操作，达到在提高纺速的同时，保证丝条反应行走路程，同时也就能保证丝条反应充分，进而达到保证质量，提高生产效率、降低成本的目的。 

为了实现上述发明目的，其具体的技术方案如下： 

一种半连续高速纺丝机的控制系统，包括中央控制模块、供胶控制模块、丝条成型控制模块、纺丝控制模块和卷绕控制模块，所述中央控制模块分别于供胶控制模块、供胶控制模块、丝条成型控制模块、纺丝控制模块和卷绕控制模块连接，其特征在于：所述纺丝控制模块控制成型丝条行走至相对于纺面的操作面横向设置的纺丝辊上，成型丝条围绕纺丝辊；纺丝控制模块通过控制纺丝辊转动控制纺丝装置进行丝条牵伸、丝条凝固和丝条去酸，在所述的丝条牵伸、丝条凝固和丝条去酸的过程中，纺丝控制模块控制水洗装置对成型丝条进行水洗；纺丝控制模块控制经过丝条牵伸、丝条凝固、丝条去酸和水洗的成型丝条从纺丝辊导出至漏斗内。

所述供胶控制模块控制粘胶纺丝原液依次经过供胶管、过滤器后，输入喷丝头，进行连续供胶，供胶控制模块通过计量泵控制粘胶纺丝原液的输送量。 

所述供胶控制模块控制喷丝头的喷丝板将丝条喷入管中成型装置或者浴槽成型装置后，待丝条凝固后进行丝条成型操作，得到成型丝条。 

所述卷绕控制模块控制经过丝条牵伸、丝条凝固、丝条去酸和水洗的成型丝条经漏斗落入离心缸或者离心盘，卷绕控制模块通过电锭控制器控制电锭带动离心缸或者离心盘转动，形成丝饼。 

所述相对于纺面的操作面横向设置是指当纺丝工人正对卷绕装置时，纺丝辊相对于纺丝工人为横向安装；纺面的操作面是位于纺面区域内的水平工作面。 

所述相对于纺面的操作面横向设置的纺丝辊至少为一根。 

所述纺丝装置还包括辅助辊，所述辅助辊至少为一根，且平行于纺丝辊设置；所述纺丝控制模块控制成型丝条行走至相对于纺面的操作面横向设置的纺丝辊和辅助辊上，成型丝条分别围绕纺丝辊和辅助辊；纺丝控制模块通过控制纺丝辊和辅助辊转动控制纺丝装置进行丝条牵伸、丝条凝固和丝条去酸，在所述的丝条牵伸、丝条凝固和丝条去酸的过程中，纺丝控制模块控制水洗装置对成型丝条进行水洗；纺丝控制模块控制经过丝条牵伸、丝条凝固、丝条去酸和水洗的成型丝条从纺丝辊导出至漏斗内。 

本发明的优点在于： 

1、本发明可以控制纺丝工艺中的各个步骤操作，达到在提高纺速的同时，保证丝条反应行走路程，同时也就能保证丝条反应充分，进而达到保证质量，提高生产效率、降低成本的目的。

2、本发明可以控制相对于纺面的操作面横向设置的纺丝辊，横向设置后的纺丝辊两端固定，所以能够在半连续高速纺丝机的基础上实现纺速的提高，并且保证纺丝辊能稳定的转动，不会发生晃动，避免了纺丝时丝条由于纺丝辊晃动而产生相互缠绕、断丝等问题。同时由于纺丝辊横向设置后即使提高纺速也能够保证丝条反应充分，丝条不会产生毛刺等问题，也保证了丝条在纺丝过程中的均匀性，在保证纺丝质量和提高纺速的前提下，生产效率得到提高。本发明由于纺丝辊相对于纺面的操作面横向设置，所以纺丝辊的结构以及其传动结构得到简化，方便了工人对纺丝辊的操作，使得半连续纺丝机的工艺参数，如：多个纺丝辊的转速等更容易控制。本发明可在现有的R535半连续纺丝机上直接进行改造，所以改造成本低，有利于设备的升级换代。

3、本发明可以控制半连续高速纺丝机横向设置的纺丝辊，便于对每个纺丝辊独立控制，更方便对于每个纺丝辊单独提速。

4、本发明可以控制半连续高速纺丝机横向设置的纺丝辊，便于实时快速调整所生产丝条的规格，如将生产40D的丝条更换为生产60D、120D，150D，200D等，也便于实时快速调整所生产的丝条品种，如复合丝、异形丝、扁平丝等。提速或者变换品种时，不需要停机更换传动齿轮。

5、本发明可以控制半连续高速纺丝机横向设置的纺丝辊，解决了纵向安装时工人操作空间小的问题，且需要增加纺丝辊长度时，只需要稍稍在水平面上将纺丝辊倾斜一定的角度，就可以在不牺牲工人操作空间的同时增加纺丝辊长度，增加丝条行走的时间，使反应更充分，且能够有效防止丝条缠绞在一起。同时，操作工人能够方便的对纺丝辊上的丝条进行操作，避免了现有的纺丝辊上丝条出现问题后，操作工人需要在多个离心缸和电锭之间穿梭，才能到达指定位置对丝条进行处理的问题，节约了工人处理丝条的时间。 

6、本发明可以控制半连续高速纺丝机横向设置的纺丝辊，整个半连续离心纺丝机只需要1根纺丝辊就能实现所有功能，相比于现有技术的半连续纺丝机需要12根、18根或者更多的纺丝辊的技术方案，本实用新型减少了纺丝辊数量、降低了纺丝机的制造成本，且整体的控制系统得到了简化，有利于程序化控制。 

7、本发明可以控制半连续高速纺丝机横向设置的纺丝辊，有利于工艺控制更加优化，也便于控制。 

8、本发明可以控制半连续高速纺丝机横向设置的纺丝辊，丝条在纺丝辊上行进的路程变长，增长了丝条牵伸、凝固和去酸的时间，有利于丝条的成型，特别是对于减少并丝、毛刺、断丝等，具有特别良好的技术效果。 

9、本发明可以控制半连续高速纺丝机横向设置的纺丝辊，减少了纺丝辊的数量，且缩小了整个半连续纺丝机的体积，减小了其占地面积和重量，能降低半连续纺丝机的制造成本。 

10、本发明可以适用于申请人同时申请的一种新型半连续纺丝机生产粘胶长丝的方法，在纺丝工序中，丝条行走并缠绕在至少一根相对于纺面横向设置的纺丝辊，且至少有一根纺丝辊为共同缠绕丝条，这样的纺丝方式解决了现有技术中的半连续纺丝机，特别是R535半连续纺丝机丝条反应不充分，导致无法提高纺速，生产效率和产品质量不能兼顾的问题，通过改变纺丝辊的排布方向，使得纺丝机在提高纺速，且不改变原有设备其他部分结构的同时，丝条能够行走更长的距离，在提高纺速到120米/分钟-170米/分钟的情况下，丝条和酸浴反应更加充分，这样也就兼顾了生产效率和产品质量，在不牺牲产品质量以及不更换新设备的前提下，实现了高速纺丝，简化了工艺流程，工人操作更为简便，设备维护方便，提高了产量，投资成本更低。 

11、本发明采用人机界面与PLC控制连接的纺丝速度控制系统；方便操作人员可对纺丝机主速度进行设定，并可分别对各传动设备电机的运行速度进行比例分配并实现，无级升降各电机运行速度；并且该界面实时显示各电机运行状态，监控方便。同时，采用变频器和工作电机分别为多个，变频器包括供胶泵变频器、升降轴变频器和纺丝辊变频器；所述PLC控制器通过输入输出卡件分别与供胶泵变频器、升降轴变频器和纺丝辊变频器连接；方便操作人员对供胶泵、升降轴和纺丝辊的运行速度进行比例分配并实现，无级升降各电机运行速度。纺丝辊工作电机为两台；每个纺丝辊变频器与一台纺丝辊工作电机连接；两台纺丝辊可以对丝束进行两道不同速度的拉伸成型，操作人员对运行速度进行比例分配。采用输入输出卡件为I/O卡件；I/O卡件成本低，使用效果好，信号传递稳定。 

12、本发明采用智能电锭控制器，只需两按钮实现全部操作，采用三段式阶梯电压可变能耗制动，制动时间控制精准，可任意设定，三相电源同时控制，确保维护安全，具有运行、停止、制动、故障状态多种指示，防腐蚀性能高，外壳体积小，防护等级IP65；采用操作板还设有三个分别用于显示不同运行状态指示灯，所述三个指示灯分别与中央控制模块连接；三个指示灯分别为电源指示灯、运行指示灯和刹车指示灯；具有运行、停止、制动、故障状态多种指示，使用效果好；采用壳体为ABS塑料壳体，密封盖为PC透明塑料密封盖；ABS塑料壳体防腐蚀性能高，外壳体积小，防护等级IP65；PC透明塑料密封盖可以便于观察，让操作工人看到电路的连接情况，方便维护和管理；采用继电器Ⅰ、继电器Ⅱ、继电器Ⅲ、继电器Ⅳ、继电器Ⅴ和继电器Ⅵ均为三相交流继电器；可形成三段式阶梯电压可变能耗制动，制动时间控制精准，可任意设定，三相电源同时控制，确保维护安全。 

附图说明

图1为采用发明的半连续高速纺丝机的侧视的结构示意图 

图2为采用发明的半连续高速纺丝机的主视的结构示意图

图3为采用发明的半连续高速纺丝机纺面的俯视图（即纺面的操作面）

图4为本发明使用的纺丝辊横向设置的半连续高速纺丝机的智能电锭控制器结构示意图

图5为本发明使用的纺丝辊横向设置的半连续高速纺丝机的智能电锭控制器电路框图

图6为本发明使用的纺丝辊横向设置的半连续高速纺丝机的速度控制系统结构示意图

附图标记：

机架1、供胶装置2、丝条成型装置3、纺丝装置4，卷绕装置5，丝条8，纺面101，操作面102，纺丝辊40，水洗装置42，排风装置52。

计量泵201，供胶管202，滤器203。 

喷丝头301，浴槽成型装置302，管中成型装置303，酸浴盒304，成型管305，导丝器306。 

纺丝辊40，辅助辊401，环形槽402，隔离环403，牵伸辊404，凝固辊405，去酸辊406，导丝辊407。 

进水管4201，喷头4202，喷孔4203，浸浴槽4204，压丝轮4205，刮酸水瓷杆4206，丝条8。 

密封盖801，主控板802，中央控制模块803，继电器Ⅰ804，继电器Ⅱ805，继电器Ⅲ806，继电器Ⅳ807，继电器Ⅴ808，继电器Ⅵ809，启动按钮8010和制动按钮8011，指示灯8012，光电隔离器8013，所述启动按钮8010、制动按钮8011和三个指示灯8012均通过光电隔离器8013。 

人机界面901，PLC控制器902，输入输出卡件903，变频器904，工作电机905，WINCC过程监视模块906，预设值模块907。 

具体实施方式

实施例1

一种半连续高速纺丝机的控制系统，包括中央控制模块、供胶控制模块、丝条成型控制模块、纺丝控制模块和卷绕控制模块，所述中央控制模块分别于供胶控制模块、供胶控制模块、丝条成型控制模块、纺丝控制模块和卷绕控制模块连接，所述纺丝控制模块控制成型丝条行走至相对于纺面的操作面横向设置的纺丝辊上，成型丝条围绕纺丝辊；纺丝控制模块通过控制纺丝辊转动控制纺丝装置进行丝条牵伸、丝条凝固和丝条去酸，在所述的丝条牵伸、丝条凝固和丝条去酸的过程中，纺丝控制模块控制水洗装置对成型丝条进行水洗；纺丝控制模块控制经过丝条牵伸、丝条凝固、丝条去酸和水洗的成型丝条从纺丝辊导出至漏斗内。

本发明中，所述供胶控制模块控制粘胶纺丝原液依次经过供胶管、过滤器后，输入喷丝头，进行连续供胶，供胶控制模块通过计量泵控制粘胶纺丝原液的输送量。 

本发明中，所述供胶控制模块控制喷丝头的喷丝板将丝条喷入管中成型装置或者浴槽成型装置后，待丝条凝固后进行丝条成型操作，得到成型丝条。 

本发明中，所述卷绕控制模块控制经过丝条牵伸、丝条凝固、丝条去酸和水洗的成型丝条经漏斗落入离心缸或者离心盘，卷绕控制模块通过电锭控制器控制电锭带动离心缸或者离心盘转动，形成丝饼。 

本发明中，所述相对于纺面的操作面横向设置是指当纺丝工人正对卷绕装置时，纺丝辊相对于纺丝工人为横向安装；纺面的操作面是位于纺面区域内的水平工作面。 

本发明中，所述相对于纺面的操作面横向设置的纺丝辊至少为一根。 

本发明中，所述纺丝装置还包括辅助辊，所述辅助辊至少为一根，且平行于纺丝辊设置；所述纺丝控制模块控制成型丝条行走至相对于纺面的操作面横向设置的纺丝辊和辅助辊上，成型丝条分别围绕纺丝辊和辅助辊；纺丝控制模块通过控制纺丝辊和辅助辊转动控制纺丝装置进行丝条牵伸、丝条凝固和丝条去酸，在所述的丝条牵伸、丝条凝固和丝条去酸的过程中，纺丝控制模块控制水洗装置对成型丝条进行水洗；纺丝控制模块控制经过丝条牵伸、丝条凝固、丝条去酸和水洗的成型丝条从纺丝辊导出至漏斗内。 

本发明应用在申请人同时申请的一种半连续高速纺丝机的纺丝工艺中，包括供胶、丝条成型、纺丝以及卷绕，所述的纺丝由纺丝装置4完成，纺丝装置4包括至少一根相对于纺面101的操作面102横向设置的纺丝辊40，丝条围绕纺丝辊40，在纺丝辊40转动下完成纺丝步骤中的牵伸、凝固和去酸。 

上述方案为本发明的基本技术方案，其工艺中丝条行走于至少一根相对于纺面101的操作面102横向设置的纺丝辊40，能够在半连续高速纺丝机的基础上实现纺速的提高，并且保证纺丝辊40能稳定的转动，不会发生晃动，避免了纺丝时丝条由于纺丝辊40晃动而产生相互缠绕、断丝等问题。同时由于纺丝辊40横向设置后即使提高纺速也能够保证丝条反应充分，丝条不会产生毛刺等问题，也保证了丝条在纺丝过程中的均匀性，在保证纺丝质量和提高纺速的前提下，生产效率得到提高。本发明由于纺丝辊40相对于纺面的操作面102横向设置，所以纺丝辊40的结构以及其传动结构得到简化，方便了工人对纺丝辊的操作，使得半连续纺丝机的工艺参数，如：多个纺丝辊的转速等更容易控制。本发明可在现有的R535半连续纺丝机上直接进行改造，所以改造成本低，有利于设备的升级换代。 

实施例2

在实施例1的基础上，具体的工艺路线为：

粘胶纺丝原液经供胶管202供胶，经过计量泵控制流量，再通过滤器进入喷丝头，由喷丝头上的喷丝板喷出丝条，丝条进入管中成型装置或者浴槽成型装置后凝固成型，成型的丝条行走至相对于纺面的操作面横向设置的纺丝辊，丝条围绕纺丝辊，在纺丝辊转动下完成纺丝步骤中的牵伸、凝固和去酸，在所述的牵伸、凝固和去酸的过程中，丝条还经过水洗装置进行水洗，丝条从纺丝辊导出后经过漏斗，落入由电锭带动的离心缸或者离心盘，形成丝饼。

实施例3

在实施例1的基础上，优选的：

所述的半连续高速纺丝机包括机架，每根所述的纺丝辊的两端分别固定在机架两侧的上方，与驱动装置连接转动。

更进一步的，每根所述的纺丝辊分别与驱动装置连接，可实现独立且实时调速转动。 

上述方案能够更加容易地控制各个纺丝辊的转速配合，可实现实时在线调速，也就能在不更换齿轮和其他传动组件的情况下，在线变换丝条的规格和品种。 

实施例4

在实施例2的基础上，优选的：

所述的计量泵为一进一出的单泵、一进二出的双泵、或者一进多出的泵。

所述的喷丝头的喷丝孔孔径为0.06mm，且形状呈“一”字形、扇形或者圆形。 

所述的管中成型装置中包括成型管，所述的成型管内径Φ为4.9mm，长度为800mm。 

所述的电锭的转速为7450r/min。 

所述的离心缸的转速为7200r/min。 

实施例5

本发明应用在纺丝工艺中的工艺过程和工艺参数：

一种适用于纺丝辊横向设置的半连续高速纺丝机的纺丝工艺，其工序包括粘胶计量与供胶、纺前过滤、丝条成型、纺丝及卷绕：

A 粘胶计量与供胶

所述粘胶计量与供胶工序中，粘胶管的表压为0.1～0.5MPa；

B 纺前过滤

所述纺前过滤工序中，粘胶熟成度NH4Cl值控制在7.0～13ml，落球粘度28～38 mPas，粘胶甲纤含量8.0～8.2%，粘胶含碱5.8～6.1%，500ml粘胶气泡≤25个，粘胶表面张力50～55dyne/cm，10μm以下粘胶粒子≤100个/ml；

C 丝条成型

所述丝条成型工序中，酸浴的组成为：硫酸浓度135～145g/L，硫酸钠浓度230～245g/L，硫酸锌浓度11.0～12.5g/L，酸浴温度55～57℃，酸浴表面张力小于粘胶表面张力；成型管内径Φ5±0.1mm，成型管长800～1200mm；喷丝头的孔径为0.06～0.09mm，且形状呈“一”字形、扇形或圆形；

D 纺丝

所述纺丝工序包括对丝条的凝固、牵伸及去酸，纺丝辊长度700～1800mm，直径Φ50～500mm，每根丝条在纺丝辊上的丝圈数为1圈，纺丝辊上丝距1～120mm，纺丝辊转速为30～1300转/分，凝固反应时间0.1～0.2秒/根，丝条的牵伸率为10～25%；水洗去酸中的水温为：35～60℃，pH值为：7～8；

所述经凝固、去酸、水洗后的丝条，其含酸量在5～30%，生丝条剩余酯化度小于3%。

E卷绕 

所述卷绕工序中，丝条经支架导入漏斗中，并在通过电锭控制的离心缸中卷绕成丝饼，电锭的转速为7450～8900转/分，离心缸的转速为7200～8400r/min。

本发明应用在申请人同时申请的半连续高速纺丝机上，半连续高速纺丝机包括机架1、供胶装置2、丝条成型装置3、纺丝装置4和卷绕装置5，所述纺丝装置4中纺丝辊40相对于纺面101的操作面102横向设置，丝条8缠绕在纺丝辊40上。所述的纺面101的操作面102是位于纺面区域内的水平工作面；所述相对于纺面101的操作面102横向设置是指当纺丝工人正对卷绕装置5时，纺丝辊40相对于纺丝工人为横向安装。

将纺丝辊40横向设置后的半连续纺丝机的传动结构得到简化，将传统的多根纺丝辊40数量减少为至少一根，进而简化了传统的传动结构，方便了工人的在纺丝辊的操作；横向设置的纺丝辊40两端固定，所以能在提高纺速的前提下，保证纺丝辊40能稳定的转动，不发生晃动，避免了纺丝受到影响；在保证纺丝质量和提高纺速的前提下，本申请所述的半连续纺丝机生产效率得到提高。 

本发明采用申请人同时申请的纺丝辊横向设置的半连续高速纺丝机的智能电锭控制器，智能电锭控制器包括壳体801、密封盖802、主控板、回路板和操作板，所述主控板、主回路板和操作板通过密封盖802封存在壳体801内，所述主控板与回路板连接，操作板固定在回路板上；所述主控板上设有中央控制模块803，所述回路板上设有继电器Ⅰ804、继电器Ⅱ805、继电器Ⅲ806、继电器Ⅳ807、继电器Ⅴ808和继电器Ⅵ809；所述中央控制模块803分别与继电器Ⅰ804、继电器Ⅱ805和继电器Ⅲ806连接形成启动模块，所述中央控制模块803分别与继电器Ⅳ807、继电器Ⅴ808和继电器Ⅵ809连接形成制动模块；所述操作板上设有启动按钮8010和制动按钮8011，所述启动按钮8010和制动按钮8011分别与中央控制模块803连接。 

所述操作板还设有三个分别用于显示不同运行状态指示灯8012，所述三个指示灯分别与中央控制模块803连接。 

智能电锭控制器还包括光电隔离器8013，所述启动按钮8010、制动按钮8011和三个指示灯8012均通过光电隔离器8013与中央控制模块803连接；用于交换信息。 

所述三个指示灯8012分别为电源指示灯、运行指示灯和刹车指示灯。 

所述壳体801为ABS塑料壳体，密封盖802为PC透明塑料密封盖。 

所述继电器Ⅰ804、继电器Ⅱ805、继电器Ⅲ806、继电器Ⅳ807、继电器Ⅴ808和继电器Ⅵ809均为三相交流继电器。 

在使用时： 

通电；接通电源，系统工作，“电源”指示灯以1HZ的频率闪烁。说明控制器一切正常，可以进行下一步操作。注：当控制器安装在设备上，只要供电电源正常，“电源”指示灯会一直闪烁。如果“电源”指示灯不亮，说明控制器有故障。

启动；按下“启动”按键，“运行”指示灯亮，控制器的CPU发出信号，启动继电器Ⅰ804、继电器Ⅱ805和继电器Ⅲ806工作，将中频电源供给电锭，电锭得电启动进入工作状态。 

制动；当需要制动时，按下“制动”按键，“制动”指示灯亮，CPU将发出制动指令，断开运行继电器Ⅰ804、继电器Ⅱ805和继电器Ⅲ806后接通制动继电器Ⅳ807、继电器Ⅴ808和继电器Ⅵ809；CPU控制制动模块工作，并按预先设定好的制动方式，开始精确定时直流能耗制动。制动模块按照可控的输出分三段电压方式对电锭进行制动，该方式一方面可节约电能，另一方面可以降低电锭的温升，从而对电锭起到很好的控制和保护作用，大大的提高了电锭的使用寿命，是根据制动后电锭的不同转速施加不同的制动力矩，克服了固定制动电压的弊端如：电机线包发热大且浪费电能。 

当制动时间到达后，自动停止制动模块，断开制动电流，使其处于待机状态。由于采用CPU处理的定时模式，使该控制器的定时精准且具有一致性、可重复性。 

停止；当需要紧急停止该系统时，只需同时按下“启动”和“制动”按键，此时该系统切断所有的输出，既不启动也不制动。 

保护；运行时CPU将对工作回路的电流、电压进行监测。当回路电流过载时，CPU将发出指令，切断电流从而起到保护作用。如果控制器输出端或电锭线圈出现短路情况，控制器的输出保险会熔断，同时也能很好的起到保护作用。在制动时，当发生电机短路故障，制动电源自动停止工作，运行指示灯以快闪的方式告警。如发生保险熔断保护，保险旁的指示灯自动点亮，提示故障排除后更换对应的保险即可。 

本发明采用申请人同时申请的纺丝辊横向设置的半连续高速纺丝机的速度控制系统，速度控制系统包括人机界面901、PLC控制器902、输入输出卡件903、变频器904和工作电机905，所述PLC控制器902通过输入输出卡件903与变频器904连接，所述变频器904与工作电机905连接，所述人机界面901通过工业以太网与PLC控制器902连接，所述人机界面901上设有WINCC过程监视模块906和用于控制工作电机905转速的预设值模块907。 

所述变频器904为多个，变频器904包括供胶泵变频器9041、升降轴变频器9042和纺丝辊变频器9043；所述PLC控制器902通过输入输出卡件905分别与供胶泵变频器9041、升降轴变频器9042和纺丝辊变频器9043连接。 

所述工作电机905为多个，工作电机905包括供胶泵工作电机9051、升降轴工作电机9052和纺丝辊工作电机9053；所述供胶泵变频器9041与供胶泵工作电机9051连接，升降轴变频器9042与升降轴工作电机9052连接，纺丝辊变频器9043与纺丝辊工作电机9053连接。 

所述输入输出卡件903为I/O卡件。 

所述WINCC过程监视模块906通过工业以太网将通讯信号输送至PLC控制器902，收到通讯信号的PLC控制器902读取预设值模块907的预设值，通过内部运算得出各工作电机905需要同步调整的速度值，并将各工作电机905需要同步调整的速度值通过输出卡件输送至与其连接的供胶泵变频器9041、升降轴变频器9042和纺丝辊变频器9043，供胶泵变频器9041、升降轴变频器9042和纺丝辊变频器9043将速度值量化为频率信号后控制与其连接的工作电机905转速，并通过变频器904外部输出端子和输入卡件将反馈的运行状态发送至PLC控制器902，完成工作电机905的速度控制与状态反馈。 

Claims (7)

1.一种半连续高速纺丝机的控制系统，包括中央控制模块、供胶控制模块、丝条成型控制模块、纺丝控制模块和卷绕控制模块，所述中央控制模块分别于供胶控制模块、供胶控制模块、丝条成型控制模块、纺丝控制模块和卷绕控制模块连接，其特征在于：所述纺丝控制模块控制成型丝条行走至相对于纺面的操作面横向设置的纺丝辊上，成型丝条围绕纺丝辊；纺丝控制模块通过控制纺丝辊转动控制纺丝装置进行丝条牵伸、丝条凝固和丝条去酸，在所述的丝条牵伸、丝条凝固和丝条去酸的过程中，纺丝控制模块控制水洗装置对成型丝条进行水洗；纺丝控制模块控制经过丝条牵伸、丝条凝固、丝条去酸和水洗的成型丝条从纺丝辊导出至漏斗内。

2.根据权利要求1所述的一种半连续高速纺丝机的控制系统，其特征在于：所述供胶控制模块控制粘胶纺丝原液依次经过供胶管、过滤器后，输入喷丝头，进行连续供胶，供胶控制模块通过计量泵控制粘胶纺丝原液的输送量。

3.根据权利要求1所述的一种半连续高速纺丝机的控制系统，其特征在于：所述供胶控制模块控制喷丝头的喷丝板将丝条喷入管中成型装置或者浴槽成型装置后，待丝条凝固后进行丝条成型操作，得到成型丝条。

4.根据权利要求1所述的一种半连续高速纺丝机的控制系统，其特征在于：所述卷绕控制模块控制经过丝条牵伸、丝条凝固、丝条去酸和水洗的成型丝条经漏斗落入离心缸或者离心盘，卷绕控制模块通过电锭控制器控制电锭带动离心缸或者离心盘转动，形成丝饼。

5.根据权利要求1所述的一种半连续高速纺丝机的控制系统，其特征在于：所述相对于纺面的操作面横向设置是指当纺丝工人正对卷绕装置时，纺丝辊相对于纺丝工人为横向安装；纺面的操作面是位于纺面区域内的水平工作面。

6.根据权利要求1或5所述的一种半连续高速纺丝机的控制系统，其特征在于：所述相对于纺面的操作面横向设置的纺丝辊至少为一根。

7.根据权利要求6所述的一种半连续高速纺丝机的控制系统，其特征在于：所述纺丝装置还包括辅助辊，所述辅助辊至少为一根，且平行于纺丝辊设置；所述纺丝控制模块控制成型丝条行走至相对于纺面的操作面横向设置的纺丝辊和辅助辊上，成型丝条分别围绕纺丝辊和辅助辊；纺丝控制模块通过控制纺丝辊和辅助辊转动控制纺丝装置进行丝条牵伸、丝条凝固和丝条去酸，在所述的丝条牵伸、丝条凝固和丝条去酸的过程中，纺丝控制模块控制水洗装置对成型丝条进行水洗；纺丝控制模块控制经过丝条牵伸、丝条凝固、丝条去酸和水洗的成型丝条从纺丝辊导出至漏斗内。

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