CN104562416A - 一种电脑提花大圆机控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电脑提花大圆机控制装置及控制方法，包括上位PC机，所述上位PC机的输入端连接有扫描仪，所述上位PC机的输出端连接有选针器驱动以及选针机构，所述上位PC机还连接有下位机，所述下位机是由PLC控制器构成的控制电路，所述下位机的输入端连接有外部输入信号，所述下位机的输出端连接有数字量输出信号，所述下位机还连接有变频器，所述变频器连接有电机，所述电机还连接有大圆机。本发明选用PLC作为控制系统的下位机，其与上位机组态王和变频器通信方便、可靠性高，控制系统响应速度快，抗干扰能力强，性价比高，和单片机系统相比具有极高的可靠性。现场使用证明，系统性能稳定，操作方便，具有很高的推广价值。

Description

一种电脑提花大圆机控制装置及控制方法

技术领域

    本发明涉及一种控制装置，具体涉及一种基于PLC控制器的电脑提花大圆机控制装置及控制方法。

背景技术

纬编针织机的种类与机型有很多，一般大圆机整机主要由编织机构、选针机构、给纱机构、牵拉卷取机构、传动结构和辅助装置构成。

编织机构是针织机的核心，它直接反映针织机的编织方法、编织质量及产品种类；选针机构根据花纹要求对织针进行选择控制，使其进行三功位编织的机构，亦称提花机构。根据机构控制原理，又分为机械式选针机构和电子式选针机构两种；给纱机构将纱线从筒子上退绕下来并输送给编织区域，使编织能连续进行；牵拉卷取机构把刚形成的织物从线圈区域中引出，然后绕成一定形状的卷装；传动机构将动力传到针织机的主轴，再由主轴传至各部分，使其协调工作；辅助装置是为了保证编织正常进行而附加的，包括自动加油装置、除尘装置、断纱、破布、坏针检测自停装置和计数装置等。

随着现代纺织工业的发展，纺织企业对设备的自动化水平、设备的可靠性、易操作性等提出了更高要求。在传统的针织大圆机电气控制系统中，一般使用单片机控制系统，存在着自动化程度低、抗干扰能力弱、人机交互性差等一系列问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种结构简单、操作方便、可靠性高、自动化程度高，提高了大圆机设备的技术性能和生产效率的电脑提花大圆机控制装置。

技术方案：本发明所述的一种电脑提花大圆机控制装置，包括上位PC机，所述PC机上安装有组态王软件，所述上位PC机的输入端连接有扫描仪，所述上位PC机的输出端连接有选针器驱动，所述选针器驱动连接有选针机构，所述上位PC机还连接有下位机，所述下位机是由PLC控制器构成的控制电路，所述下位机的输入端连接有外部输入信号，所述下位机的输出端连接有数字量输出信号，所述下位机还连接有变频器，所述变频器连接有电机，所述电机还连接有大圆机；所述外部输入信号包括按钮信号、编码器信号、传感器信号以及故障报警信号，所述数字量输出信号包括电磁阀信号，照明信号以及运转信号。

作为优化，所述选针机构采用压电陶瓷选针器。

作为优化，所述传感器信号包括上段断纱信号，中段断纱信号，安全门信号。

作为优化，所述PLC控制器采用FX3U系列PLC。

作为优化，所述变频器采用EV1000系列变频器。

作为优化，所述电机的额定功率为4KW，额定转速为720r/min。

作为优化，所述下位机与上位机、下位机与变频器均通过RS485接口通讯连接。

本发明还公开了一种电脑提花大圆机控制装置的控制方法，包括如下步骤：

（1）接通电源后，大圆机进入复位自诊状态，检查是否有故障信号；

（2）确认没有故障后，自动将大圆机参数初始化并进入待编织状态；

（3）用户设定一系列编织参数，如编织圈数、机器转速等，并可选择大圆机的运行模式，运行模式有织布运行、除尘运行、点动运行和清车运行四种；

（4）选择织布运行模式后，机器即进入正常运转状态，布匹达到设定长度后，机器自动停车。

有益效果：本发明选用PLC作为控制系统的下位机，其与上位机和变频器通信方便、可靠性高，控制系统响应速度快，抗干扰能力强，性价比高，和单片机系统相比具有极高的可靠性。具有结构简单、操作方便、可靠性高、自动化程度高等特点，提高了大圆机设备的技术性能和生产效率，具有很高的推广价值。

附图说明

图1为本发明的整体控制系统框图。

图2为本发明的下位机控制原理框图。

图3为本发明的下位机控制主电路图。

图4为本发明的控制流程图。

图5为本发明的组态王监控界面示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示的一种电脑提花大圆机控制装置，包括上位PC机，所述PC机上安装有组态王软件，所述上位PC机的输入端连接有扫描仪，所述上位PC机的输出端连接有选针器驱动，所述选针器驱动连接有选针机构，所述上位PC机还连接有下位机，所述下位机是由PLC控制器构成的控制电路，所述下位机的输入端连接有外部输入信号，所述下位机的输出端连接有数字量输出信号，所述下位机还连接有变频器，所述变频器连接有电机，所述电机还连接有大圆机；所述外部输入信号包括按钮信号、编码器信号、传感器信号以及故障报警信号，所述数字量输出信号包括电磁阀信号，照明信号以及运转信号。

首先要将花纹织物通过扫描仪输入到电脑中，再由花型准备系统将图片上的花型信息转变为花纹意匠图即花型数据，然后将这些能够被选针系统识别的花型数据通过U盘传输到选针器控制系统中，控制选针刀片进行动作。通过上位机组态王系统和下位机PLC的配合，实现对大圆机的编织控制。

上位机主要由PC机和组态王6.55软件组成，通过人机界面实现编织参数的设定，发送控制参数到下位机PLC中，对大圆机的运行状态实时监控。

下位机由PLC控制，实现的主要功能有：接收上位机组态王软件发送的编织参数、控制变频器实现速度控制、控制大圆机实现各种模式的运行。PLC的控制对象主要有照明灯、运转信号灯、变频器及各种电磁阀等。

选针器为大圆机的关键机械结构，选针器控制系统主要用于编织有花纹的织物，本系统设计中由压电陶瓷选针器替代了以往的机械式选针器，减少了更换花型的时间，提高了大圆机的编织生产效率。传感器主要用来检测大圆机运行状态，如：上段断纱、中段断纱、安全门信号等。

PLC选用FX3U系列，它属于第三代微型可编程控制器，内置高达64K大容量的RAM存储器、指令速度快、功能强，性价比高。通过分析大圆机的控制要求，PLC的输入信号包括：启动按钮、停止按钮、点动按钮、清车按钮、光电编码器、各种传感器、上段纱异常、中段纱异常、安全门异常、变频器故障信号、其它报警信号等，共有输入量24个。PLC的输出信号包括：电磁阀、运转信号灯、照明灯等，共有输出量11个。选择FX3U-64MR型PLC，其输入点、输出点均为32个，I/O口留有一定的设计裕量，以便扩展。

图3为下位机控制主电路图。大圆机拖动主电机型号为Y2-160M1-8，额定功率4KW，额定转速为720r/min。大圆机在编织过程中需要实时控制转速，以确保编织平稳进行，故选用变频器对主电机进行调速控制。选用艾默生公司EV1000—470055G型变频器，EV1000系列变频器具有高转矩、高精度、宽调速驱动等特点，能够很好适应纺织行业高温、高湿和高粉尘的工作环境，产品可靠性高。

FX3U PLC作为变频器EV1000的上位机，通过485-BD模块与EV1000变频器的RS485控制端子连接，RS485接口一般采用屏蔽双绞线传输，所以使用了“双绞屏蔽”电缆来进行连接，并通过MODBUS协议实现FX3U PLC和EV1000变频器的通信。

MODBUS协议是基于工业现场总线的通信协议，在我国MODBUS已成为国家标准GB/T19582—2008。该协议通信的底层为RS485信号，采用双绞线连接，在工业控制中被广泛使用，现众多厂家的变频器、PLC通信都采用该协议。在保证较高通讯质量的同时也降低了通讯成本。

由于PLC是通过RS485串行口通信控制变频器的运行，所以EV1000变频器运行命令通道选择串行口运行命令方式，串行口通过传输协议命令设定变频器的运行频率、加减速时间、速度闭环给定等，并可通过上位机命令实现正反转、点动、自由停车、制动、紧急停车等功能。变频器的继电器输出端子TA-TC间为常开触点，作为PLC的输入信号，变频器运行中出现故障时，TA-TC间接通，给PLC发出信号，通过串行通信口给EV1000发出紧急停车命令，使变频器迅速停止。

在变频主电机的轴上安装了光电编码器，将采集到的主电机速度信号送至PLC的高速计数输入端，由PLC的高速计数器计算光电编码器发出的脉冲数，组成一个速度闭环控制系统，保证了变频器的转速控制精度。另外，PLC的高速计数器同时检测机器运行圈数，为计算班产量，总产量提供参数。

本发明的控制过程如图4所示，其控制方法包括如下步骤：

（1）接通电源后，大圆机进入复位自诊状态，检查是否有故障信号；

（2）确认没有故障后，自动将大圆机参数初始化并进入待编织状态；

（3）用户设定一系列编织参数，如编织圈数、机器转速等，并可选择大圆机的运行模式，运行模式有织布运行、除尘运行、点动运行和清车运行四种；

（4）选择织布运行模式后，机器即进入正常运转状态，布匹达到设定长度后，机器自动停车。

该上位机系统由组态王6.55软件构成，三菱FX3U 系列PLC通过EZSOCKET驱动与组态王进行通讯，使用组态王提供的初始化信息文件即EZUser.ini文件，此文件中默认的通讯口是COM1口，上位机系统完成参数设定、参数显示、班次切换、警报记录、警报频次、运行监视和运行控制画面等功能。上位机组态王系统组成共分六个界面模块，如图5所示。

本发明选用PLC作为控制系统的下位机，其与上位机和变频器通信方便、可靠性高，控制系统响应速度快，抗干扰能力强，性价比高，和单片机系统相比具有极高的可靠性。具有结构简单、操作方便、可靠性高、自动化程度高等特点，提高了大圆机设备的技术性能和生产效率，具有很高的推广价值。

以上所述的具体实施例，对本发明专利的技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明专利，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电脑提花大圆机控制装置，包括上位PC机，所述PC机上安装有组态王软件，所述上位PC机的输入端连接有扫描仪，所述上位PC机的输出端连接有选针器驱动，所述选针器驱动连接有选针机构，所述上位PC机还连接有下位机，其特征在于：所述下位机是由PLC控制器构成的控制电路，所述下位机的输入端连接有外部输入信号，所述下位机的输出端连接有数字量输出信号，所述下位机还连接有变频器，所述变频器连接有电机，所述电机还连接有大圆机；所述外部输入信号包括按钮信号、编码器信号、传感器信号以及故障报警信号，所述数字量输出信号包括电磁阀信号，照明信号以及运转信号。

2.根据权利要求1所述的一种电脑提花大圆机控制装置，其特征在于：所述选针机构采用压电陶瓷选针器。

3.根据权利要求1所述的一种电脑提花大圆机控制装置，其特征在于：所述传感器信号包括上段断纱信号，中段断纱信号，安全门信号。

4.根据权利要求1所述的一种电脑提花大圆机控制装置，其特征在于：所述PLC控制器采用FX3U系列PLC。

5.根据权利要求1所述的一种电脑提花大圆机控制装置，其特征在于：所述变频器采用EV1000系列变频器。

6.根据权利要求1所述的一种电脑提花大圆机控制装置，其特征在于：所述电机的额定功率为4KW，额定转速为720r/min。

7.根据权利要求1所述的一种电脑提花大圆机控制装置，其特征在于：所述下位机与上位机、下位机与变频器均通过RS485接口通讯连接。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种电脑提花大圆机控制装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）接通电源后，大圆机进入复位自诊状态，检查是否有故障信号；

（2）确认没有故障后，自动将大圆机参数初始化并进入待编织状态；

（3）用户设定一系列编织参数，如编织圈数、机器转速等，并可选择大圆机的运行模式，运行模式有织布运行、除尘运行、点动运行和清车运行四种；

（4）选择织布运行模式后，机器即进入正常运转状态，布匹达到设定长度后，机器自动停车。