CN105780288B - 改进型多速电子送经系统 - Google Patents

Abstract

改进型多速电子送经系统，包括经编机主体机构、工控机、伺服控制板以及复数个用于控制经编机经轴转动的伺服驱动机构，经编机主体机构包括一主轴、一电子齿轮、一从轴、一主轴电机、一用于检测主轴电机运行状态的主轴编码器以及一主轴电机控制电路，本发明通过设置一电子齿轮，使得伺服控制板在对主轴进行运动控制时，通过电子齿轮的作用，从轴也被带动从而作出相应速度比例的转动，这样可以保持送经量不变的前提下，主轴与经轴之间的传动比持续不断地改变，从而大大提高伺服控制板对主轴速度变化的跟随响应性能，有效地降低经编机开停车过程中的送经张力波动，改善经编停车横条疵点，实现经编负责多样花型，从而提高经编机的性能。

Description

改进型多速电子送经系统

技术领域

本发明涉及经编机领域，尤其是指一种改进型多速电子送经系统。

背景技术

送经系统是使经纱从经轴上退绕下来，按照一定的送经量送入成圈机构的系统。它是针织机械中（经编机、纬编机）最重要的组成部分之一，直接影响经编产品的质量和花型品种。

就目前而言，国内经编企业存在大量上个世纪90年代末进口经编机，大都采用FAG机械式送经系统，或是原配单速EBA电子送经系统无法解决产品多样化问题，且已老化故障率高，亟需升级改造。因此迫切需要在吸收国内外先进技术的基础上，从经编企业实际情况出发，自主开发技术先进、控制方便、性价比较高的多速EBC经编电子送经系统。

当前国内大多数企业是采用积极机械式送经和单速EBA。但是，对于目前流行趋势加快、经编花型多样场合，积极机械式送经产品已经显得很落后，而采用单速EBA对于保证经编效率、质量和维修维护成本的优势是不言而喻的。但是，对于满足经编花型多样且高效率的多速电子送经技术研究甚少，目前存在如下主要技术瓶颈：目前现有送经系统由于对于从轴速度的控制不够准确，使得经编产品在停车时难免出现横条纹现象，从而大大减低了经编产品的品质。

发明内容

本发明提供改进型多速电子送经系统，其主要目的在于克服现有送经系统中存在的从轴速度控制不够准确、容易出现横条纹现象等缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

改进型多速电子送经系统，包括经编机主体机构、工控机、伺服控制板以及复数个用于控制经编机经轴转动的伺服驱动机构，所述经编机主体机构包括一主轴、一电子齿轮、一从轴、一主轴电机、一用于检测主轴电机运行状态的主轴编码器以及一主轴电机控制电路，所述主轴电机的力矩输出端分别与所述主轴以及电子齿轮传动连接，所述电子齿轮的力矩输出端与所述从轴传动连接；所述主轴电机控制电路的使能端连接于所述伺服控制板的一输出端，所述主轴电机控制电路的输出端连接于所述主轴电机的使能端，所述主轴编码器的输出端连接于所述伺服控制板，所述伺服控制板的使能端连接于所述工控机的输出端，所述伺服控制板与各所述伺服驱动机构双向连接。

进一步的，所述伺服控制板包括一ARM微控制器、一DSP数字信号处理器以及一数据储存器，所述工控机的输出端分别连接于所述ARM微控制器及数据储存器的使能端，所述ARM微控制器的输出端分别与所述数据储存器和DSP数字信号处理器的使能端连接。

进一步的，所述ARM微控制器的输出端还分别连接于所述电子齿轮和主轴电机控制电路的使能端连接。

进一步的，每个所述伺服驱动机构均包括一伺服电机、一与该伺服电机的使能端连接的伺服驱动器、一与该伺服电机传动连接的经编机经轴以及一用于检测伺服电机运行状态的经轴编码器，各所述伺服驱动器的使能端一齐连接于所述DSP数字信号处理器的输出端，各所述经轴编码器的输出端一齐连接于所述DSP数字信号处理器的的使能端。

进一步的，所述主轴电机控制电路包括依次电连接的一软启动电路模块、一故障检测保护模块以及一智能功率模块，所述主轴电机的使能端连接于所述智能功率模块的输出端。

进一步的，所述工控机与所述伺服控制板通过光纤连接。

进一步的，所述伺服控制板与各伺服驱动机构通过光纤连接。

进一步的，所述工控机的使能端设置有一触摸屏。

和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于:

1、本发明结构简单、实用性强，通过设置一电子齿轮，并且通过伺服控制板来对其进行控制，因而在伺服控制板在对主轴进行运动控制时，通过电子齿轮的作用，从轴也被带动从而作出相应速度比例的转动，这样可以保持送经量不变，即盘头的送纱线速度不变的前提下，主轴与经轴之间的传动比持续不断地改变，以保证在主轴速度恒定时盘头转速逐渐提升，从而大大提高伺服控制板对主轴速度变化的跟随响应性能，有效地降低经编机开停车过程中的送经张力波动，改善经编停车横条疵点，实现经编负责多样花型，从而提高经编机的性能。

2、在本发明中，通过设置光纤作为所述工控机、所述伺服控制板和各伺服驱动机构进行数据连接及传输的介质，可以满足在这种强电磁干扰、大数据吞吐率的工作环境中，进行实时高速数据传输的控制要求，保证在工控机运行中得以实时刷新伺服控制板与各伺服驱动机构的目标位置指令，且该通讯方式生产成本低、大大节约通讯成本。

3、在本发明中，通过设置所述DSP数字信号处理器，可以作为各经轴编码器位置反馈控制核心，实现比较复杂的控制算法，达到数字化、智能化。

4、在本发明中，通过设置软启动电路模块、一故障检测保护模块以及一智能功率模块，不仅可以针对过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护，而且可以减小启动过程中的浪涌电流对各类电子元器件的冲击。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

图2为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。

参照图1。一种改进型多速电子送经系统1，包括经编机主体机构2、工控机3、伺服控制板4以及复数个用于控制经编机经轴转动的伺服驱动机构5，所述经编机主体机构2包括一主轴20、一电子齿轮21、一从轴22、一主轴电机23、一用于检测主轴电机23运行状态的主轴编码器24以及一主轴电机23控制电路，所述主轴电机23的力矩输出端分别与所述主轴20以及电子齿轮21传动连接，所述电子齿轮21的力矩输出端与所述从轴22传动连接；所述主轴电机控制电路的使能端连接于所述伺服控制板4的一输出端，所述主轴电机控制电路的输出端连接于所述主轴电机23的使能端，所述主轴编码器24的输出端连接于所述伺服控制板4，所述伺服控制板4的使能端连接于所述工控机3的输出端，所述伺服控制板4与各所述伺服驱动机构5双向连接。

参照图1。所述伺服控制板4包括一ARM微控制器40、一DSP数字信号处理器41以及一数据储存器42，所述工控机3的输出端分别连接于所述ARM微控制器40及数据储存器42的使能端，所述ARM微控制器40的输出端分别与所述数据储存器42和DSP数字信号处理器41的使能端连接。

参照图1。所述ARM微控制器40的输出端还分别连接于所述电子齿轮21和主轴电机控制电路25的使能端连接。每个所述伺服驱动机构5均包括一伺服电机51、一与该伺服电机51的使能端连接的伺服驱动器50、一与该伺服电机51传动连接的经编机经轴52以及一用于检测伺服电机51运行状态的经轴编码器53，各所述伺服驱动器50的使能端一齐连接于所述DSP数字信号处理器41的输出端，各所述经轴编码器53的输出端一齐连接于所述DSP数字信号处理器41的的使能端。

参照图1。所述主轴电机控制电路包括依次电连接的一软启动电路模块、一故障检测保护模块以及一智能功率模块25，所述主轴电机23的使能端连接于所述智能功率模块25的输出端。

参照图1。所述工控机3与所述伺服控制板4通过光纤连接。所述伺服控制板4与各伺服驱动机构5通过光纤连接。所述工控机3的使能端设置有一触摸屏。

参照图2。本实施例根据主轴20的转速驱动经轴52转动送纱。经编机运行前，应先将送经工艺参数如送经量、经轴52初始外周长和经纱总圈数等通过数据输入器件输入给伺服控制板4中的32位的ARM微控制器40。经编机运转时，ARM微控制器40通过主轴编码器24连续地采集主轴20位置信号，并根据每个扫描周期内的主轴编码器24脉冲数获得主轴20的转速；同时，DSP数字信号处理器41根据设定的送经量、经轴52初始外周长和主轴20转速等数据计算出当前周期的伺服电机51转速，向伺服驱动机构5发出送经指令。伺服驱动机构5的伺服驱动器50接收到DSP数字信号处理器41的指令速度，控制伺服电机51按指令速度运转，同时伺服电机51通过其内置的编码器将伺服电机51实际转速反馈给伺服驱动器50，实现伺服驱动机构5的内环控制。在本实施例中，通过经轴编码器53可获得经轴52即时外周长计算、伺服电机51指令速度、经轴52测速压辊反馈比较等指标，所述DSP数字信号处理器41通过经轴编码器53反馈的数据可获得当前周期的经轴52即时外周长和实际的即时送经量等参数，并由此计算出下一周期的伺服电机51的指令速度。根据DSP数字信号处理器41的送经输出指令值和测速压辊的反馈实际值之间的偏差e(t)来控制的，当该将偏差e(t)小于或等于预先设定的阈值时，将e(t)的比例、积分、微分线性组合后，采用增量型模糊PID控制算法对被控送经对象进行控制，当该将偏差e(t)大于预先设定的阈值时，将e(t)的比例、积分、微分线性组合后，采用PD控制算法对被控送经对象进行控制。

本实施例中，PD控制为具有比例控制和积分控制的控制方式，相对于P控制没有改变系统的自然频率，但增大了系统的阻尼比，适当的调节微分参数有利于改善系统的动态性能。

在本实施例中，PID控制为具有比例控制的控制方式。实际上在调节时是PI和PD两者都起作用。

与PD,P控制器相比，因为其系统的型别提高了PID控制器对稳定性有显著的改善。又PID控制器增加负的零点具有PD的控制规律，系统的动态性能也有很大的改善。

和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于:

1、本发明结构简单、实用性强，通过设置一电子齿轮21，并且通过伺服控制板4来对其进行控制，因而在伺服控制板4在对主轴20进行运动控制时，通过电子齿轮21的作用，从轴22也被带动从而作出相应速度比例的转动，这样可以保持送经量不变，即盘头的送纱线速度不变的前提下，主轴20与经轴52之间的传动比持续不断地改变，以保证在主轴20速度恒定时盘头转速逐渐提升，从而大大提高伺服控制板4对主轴20速度变化的跟随响应性能，有效地降低经编机开停车过程中的送经张力波动，改善经编停车横条疵点，实现经编负责多样花型，从而提高经编机的性能。

2、在本发明中，通过设置所述DSP数字信号处理器41，可以作为各经轴编码器53位置反馈控制核心，实现比较复杂的控制算法，达到数字化、智能化。

3、在本发明中，通过设置软启动电路模块、一故障检测保护模块以及一智能功率模块，不仅可以针对过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护，而且可以减小启动过程中的浪涌电流对各类电子元器件的冲击。

4、本实施例借助特定模糊算法严格控制从轴22配合主轴20运动，有效避免机器停车横条纹出现。

本实施例采用独特的塑料光纤高速串行总线技术，传输稳定效率高且抗干扰性好。其数据抗干扰性能好、速率高、信号稳定，解决了在恶劣的工业制造环境中提供稳定、可靠的通信线路的难题，实现高速传输工业控制信号和指令，避免因使用金属电缆线路而受电磁干扰导致通信传输中断的危险。同时，该通讯方式成本较低，仅为其他通讯方式的造价的十分之一，从而有效提升系统的价格优势。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (5)

1.改进型多速电子送经系统，其特征在于：

包括经编机主体机构（2），所述经编机主体机构（2）包括一主轴（20）、一电子齿轮（21）、一从轴（22）、一主轴电机（23）、一用于检测主轴电机运行状态的主轴编码器（24）以及一主轴电机控制电路（25），所述主轴电机的力矩输出端分别与所述主轴以及电子齿轮传动连接，所述电子齿轮的力矩输出端与所述从轴传动连接；

还包括工控机（3）、伺服控制板（4）以及复数个用于控制经编机经轴（52）转动的伺服驱动机构（5）；所述经轴（52）设有测速压辊；所述主轴电机控制电路（25）的使能端连接于所述伺服控制板（4）的一输出端，所述主轴电机控制电路（25）的输出端连接于所述主轴电机的使能端，所述主轴编码器（24）的输出端连接于所述伺服控制板（4），所述伺服控制板（4）的使能端连接于所述工控机（3）的输出端，所述伺服控制板（4）与各所述伺服驱动机构（5）双向连接；

所述伺服控制板包括一ARM微控制器（40）、一DSP数字信号处理器（41）以及一数据储存器（42），所述工控机（3）的输出端分别连接于所述ARM微控制器（40）及数据储存器（42）的使能端，所述ARM微控制器（40）的输出端分别与所述数据储存器（42）和DSP数字信号处理器（41）的使能端连接；所述ARM微控制器的输出端还分别与所述电子齿轮和主轴电机控制电路的使能端连接；

所述每个伺服驱动机构（5）均包括一伺服电机（51）、一与该伺服电机的使能端连接的伺服驱动器（50）、一与该伺服电机传动连接的经编机经轴（52）和一用于检测伺服电机运行状态的经轴编码器（53），各所述伺服驱动器的使能端一齐连接于所述DSP数字信号处理器的输出端，各所述经轴编码器的输出端一齐连接于所述DSP数字信号处理器的使能端；

所述伺服控制板（4）根据所述经编机主体机构的主轴（20）的转速通过驱动伺服驱动机构（5）驱动对应的经编机经轴（52）转动送纱，具体包括如下步骤：

所述DSP数字信号处理器（41）根据设定的送经量、经轴初始周长和主轴转速计算出当前周期的伺服电机（51）的转速，向伺服驱动机构（5）发出送经输出指令值；

计算所述送经输出指令值与测速压辊的反馈实际值之间的偏差（e_（t））；

所述DSP数字信号处理器（41）通过经轴编码器（53）获得当前周期的经轴（52）的即时外周长和实际送经量，按照如下算法计算出下一周期的伺服电机（51）的指令速度：

1）当偏差小于或等于预设的阈值时，DSP数字信号处理器（41）采用增量型模糊PID控制算法计算出下一周期的伺服电机（51）的指令速度；

2）当偏差大于预设的阈值时，DSP数字信号处理器（41）采用PD控制算法计算出下一周期的伺服电机（51）的指令速度。

2.如权利要求1所述改进型多速电子送经系统，其特征在于：所述主轴电机控制电路包括依次电连接的一软启动电路模块、一故障检测保护模块以及一智能功率模块，所述主轴电机的使能端连接于所述智能功率模块的输出端。

3.如权利要求1所述改进型多速电子送经系统，其特征在于：所述工控机与所述伺服控制板通过光纤连接。

4.如权利要求1所述改进型多速电子送经系统，其特征在于：所述伺服控制板与各伺服驱动机构通过光纤连接。

5.如权利要求1所述改进型多速电子送经系统，其特征在于：所述工控机的使能端设置有一触摸屏。