CN106154965A - 一种双层绕包机的控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种双层绕包机的控制系统及控制方法，所述系统包括一个核心控制器，一个编织传动驱动器，一个牵引传动驱动器，两个绕包传动驱动器，所述的核心控制器具有485通讯、信息储存与显示、按键操作功能；核心控制器通过485通讯线路与编织传动驱动器、牵引传动驱动器及两绕包传动驱动器并联在一起，并可以与任一编织传动驱动器进行点对点通讯，实现无极调节距及其它信息交换；所述编织传动驱动器的速度及启停运行状态受核心控制器直接控制；牵引传动驱动器跟随编织驱动器运行，以保证编织节距的精度；两个绕包驱动器跟随牵引传动驱动器运行，以保证绕包节距的精度；它结构简单，使用方便，易于维护，便于生产调试，大大降低软硬件生产成本等特点。

Description

一种双层绕包机的控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及的是一种双层绕包机的控制系统及控制方法，属于电线电缆制造技术领域。

背景技术

双层绕包机是高速编织机与绕包机的结合体。通常情况下，为了提高编织线缆的屏蔽性能，在线缆编织前或后配置一台绕包机，将包带绕在编织线缆上。编织前配置绕包机的，是先将包带绕在线缆上，再进行编织；编织后配置绕包机的，是线缆编织完成以后再绕上包带，两者皆可以提高线缆的屏蔽性。双层绕包机是可进行两次绕包的编织机，即线缆编织前绕包一次，然后进行编织，编织结束，再绕包一次。

由于线缆用途广泛、规格众多，对于抗干扰性能要求也不尽相同，有的要求高，有的要求低，所以有的编织线缆不需要绕包，有的编织线缆需要绕包，有的甚至需要绕包两次。双层绕包机就是为满足不同的绕包需要而开发的机器，具有四种工作模式： 没有绕包，只有编织； 编织前先绕包； 编织后再绕包； 双绕包，即编织前后都绕包。

双层绕包机对控制系统的主要要求是：对于编织部分要符合高速编织机的要求，且能无极调节编织节距；对于绕包部分是两绕包必须独立控制，互不干扰，且能够无极调节绕包节距；无论编织速度是恒定的还是变化的，都必须保证编织节距与绕包节距不变。

为实现双层绕包机的所有工作模式与控制要求，一般情况下，采用PLC加触摸屏的方法作为双层绕包机的控制模式。这样做的优点是：由于PLC是大众化的可编程序控制器，广泛应用于自动控制行业，品牌多，可选择的余地大，且是模块化结构，扩展方便。

但现有PLC加触摸屏的控制方法在如下缺点：

一是绕包机包括编织部分与绕包部分，必须编写相应的编织控制程序与绕包控制程序，研发周期长，工作量较大；

二是这种控制方法必须编写两个控制程序，即PLC程序和触摸屏程序，两个程序是分开编写，联机调试，不能单独运行，调试过程比较复杂；

三是这种控制器的硬件成本较高，电气接线较复杂；

四是对于售后服务也带来不便，对维修人员的要求也高，必须是具备一定专业知识的人才能胜任，而且一旦PLC或触摸屏发生故障，必须返回供应商维修，耽误客户生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单，使用方便，易于维护，便于生产调试，能大大降低软硬件生产成本的双层绕包机控制系统及控制方法，它既具备PLC加触摸屏的所有控制功能，又没有PLC加触摸屏控制方法的复杂性。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：一种双层绕包机的控制系统，它包括一个核心控制器，一个编织传动驱动器，一个牵引传动驱动器，两个绕包传动驱动器，所述的核心控制器具有485通讯、信息储存与显示、按键操作功能；核心控制器通过485通讯线路与编织传动驱动器、牵引传动驱动器及两绕包传动驱动器并联在一起，并可以与任一编织传动驱动器进行点对点通讯，实现无极调节距及其它信息交换；所述编织传动驱动器的速度及启停运行状态受核心控制器直接控制；牵引传动驱动器跟随编织驱动器运行，以保证编织节距的精度；两个绕包驱动器跟随牵引传动驱动器运行，以保证绕包节距的精度。

作为优选：所述的核心控制器采用具备485通讯功能、输入输出控制功能、信息存储与显示功能、按键操作功能，可以实现高速编织机所有功能的高速编织机通用控制器；编织传动驱动器采用变频器，牵引传动驱动器采用伺服驱动器，两绕包传动驱动器也采用伺服驱动器；所有伺服驱动器都具备485通讯功能、具备位置控制模式，能够接收编码器脉冲信号；变频器具备485通讯功能，且为保证伺服控制精度及实时性，用编码器作为伺服驱动器的脉冲输入。

作为优选：所述的核心控制器通过485通讯线路与变频器、三只伺服驱动器并联在一起，通过地址分配实现核心控制器与变频器及三只伺服驱动器间相互通讯，完成对它们的控制，第一编码器的脉冲信号作为牵引伺服驱动器的脉冲输入，第二编码器的脉冲信号作为绕包1伺服驱动器的脉冲输入，第三编码器的脉冲信号作为绕包2伺服驱动器的脉冲输入。

作为优选：所述的牵引伺服驱动器的脉冲输入第一编码器安装在编织转盘的驱动轴上，将转盘的旋转速度反馈给牵引伺服驱动器；绕包1伺服驱动器与绕包2伺服驱动器的脉冲输入第二、第三编码器安装在牵引驱动轴上，将牵引轮的旋转速度分别反馈给绕包1伺服驱动器与绕包2伺服驱动器，实现速度跟随，保证节距精度。

一种利用所述双层绕包机的控制系统的控制方法是：根据双层绕包机生产工艺要求和核心控制器运行程序，先设定两绕包伺服驱动器的启停参数，再根据编织设定速度计算出变频器的运行频率，并通过485通讯更新各驱动器的工作参数，设定工作模式；各参数设定完毕，机器开启，变频器控制编织转盘运行，牵引轮跟随转盘运行，两绕包盘跟随牵引轮运行；无论编织转盘速度如何变化，牵引轮、绕包盘的速度总是以设定好的比例关系跟随变化；如果要改变牵引轮、绕包盘跟随速度的比例关系，可以通过设定新的编织节距值与绕包节距值来实现；一旦编织节距值与绕包节距值有变化，核心控制器的程序将根据新的编织节距值计算出牵引伺服驱动器的电子齿轮比，根据新的绕包节距值计算出两绕包伺服驱动器的电子齿轮比，重新开机后，绕包机就以新的节距值运行。

本发明具有结构组成简单、合理，使用操作方便，易维护和生产调试，能大大降低软硬件生产成本等特点；能够很好地完成双层绕包机的所有控制功能，达到理想工作状态。

附图说明

图1是本发明的结构组成框图。

图2是本发明的主程序工作框图。

图3是本发明输入接口信号处理子程序工作框图。

图4是本发明按键命令处理子程序工作框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1所示，本发明所述的一种双层绕包机控制系统，它包括一个核心控制器PU，一只变频器BC，一只牵引伺服驱动器SC1，一只绕包1伺服驱动器SC2，一只绕包2伺服驱动器SC3，一只牵引脉冲输入编码器B1，一只绕包1脉冲输入编码器B2，一只绕包2脉冲输入编码器B3。

本发明所述的核心控制器PU采用高速编织机通用控制器；变频器、伺服驱动器都带485通讯接口。核心控制器PU与变频器BC、牵引伺服驱动器SC1、绕包伺服驱动器SC2、绕包2伺服驱动器SC3通过485通讯线并联在一起；第一编码器B1与牵引伺服驱动器SC1连接，安装在编织动轴上；第二编码器B2与绕包1伺服驱动器SC2连接，第三编码器B3与绕包2伺服驱动器SC3连接，都安装在牵引轮传动轴上。

所述的核心控制器PU直接改变变频器BC的输出频率从而改变电机输出转速，通过传动轴最终控制编织转速；第一编码器B1安装在编织转盘的传动轴上，将编织传动轴的转速以脉冲形式反馈到牵引伺服驱动器SC1上，作为牵引伺服驱动器SC1的脉冲输入信号，使得牵引轮跟随编织传动轴转动；第二编码器B2安装在牵引轮传动轴上，将牵引轮传动轴的转速以脉冲形式反馈给绕包1伺服驱动器SC2，作为绕包1伺服驱动器SC1的脉冲输入信号，使得绕包1跟随牵引轮传动轴转动；第三编码器B3安装在牵引轮传动轴上，将牵引轮传动轴的转速以脉冲形式反馈给绕包2伺服驱动器SC3，作为绕包2伺服驱动器SC3的脉冲输入信号，使得绕包2跟随牵引轮传动轴转动。

所述的核心控制器PU通过485点对点通讯可以改变每个伺服驱动器的电子齿轮比参数，就可以改变牵引轮对编织转盘的转速比，以及两绕包盘对牵引轮的转速比；编织转盘的传动转速由核心控制器PU直接改变，这样，所有驱动器最终都由核心控制器PU控制。通过程序计算更改伺服驱动器电子齿轮比，核心控制器PU可以对它们进行无极调速，实现无极调节距；核心控制器PU也可以使用485通讯改变伺服驱动器的其它参数，决定驱动器是运行还是停止，很容易实现绕包机的各种工作模式。

本发明的控制方法是：根据双层绕包机生产工艺要求，核心控制器PU运行程序，先设定两绕包伺服驱动器的启停参数，再根据编织设定速度计算出变频器BC的运行频率，并通过485通讯更新各驱动器的工作参数，设定工作模式。各参数设定完毕，机器开启，变频器BC控制编织转盘运行，牵引轮跟随转盘运行，两绕包盘跟随牵引轮运行。无论编织转盘速度如何变化，牵引轮、绕包盘的速度总是以设定好的比例关系跟随变化。如果要改变牵引轮、绕包盘跟随速度的比例关系，可以通过设定新的编织节距值与绕包节距值来实现。一旦编织节距值与绕包节距值有变化，核心控制器PU的程序将根据新的编织节距值计算出牵引伺服驱动器SC1的电子齿轮比，根据新的绕包节距值计算出两绕包伺服驱动器SC2、SC3的电子齿轮比，重新开机后，绕包机就以新的节距值运行。

本发明具有以下优点：

一是功能齐全，可靠性高。核心控制器PU采用的是我公司研发生产的高速编织机通用控制器，具有计算速度快、存储量大、响应实时、输入输出接口数量大等优点。一个控制器就相当于一个PLC与一个触摸屏组合，有PLC与触摸屏的功能，无PLC与触摸屏的调试要求与接线要求，并且由于控制器是实时控制系统，响应速度更快，开关机时间更短。高速编织机通用控制器经过时间检验，具有极高的可靠性。变频器BC，伺服驱动器（SC1、SC2、SC3）都是经过市场考验的成熟产品，都有良好的可靠性。

二是控制精度高，响应速度快。由于牵引及绕包采用伺服控制，完全能够满足双层绕包机的编织节距精度要求与绕包节距精度要求。在速度跟随过程中，响应快，没有失步现象。

二是有友好的人机界面。双层绕包机所有工作参数集成在核心控制器PU上，并且都以小键盘按键与菜单显示相结合的方式进行操作，明了易懂，操作人员无需培训或经简单培训就能熟练运用；

三是即插即用，易于维护。核心控制器PU与变频器BC、伺服驱动器（SC1、SC2、SC3）只有两根485连接线，极大地简化了接线要求，也易于维护。核心控制器只有一个信号输入输出接口，允许带电插拔。

本发明的核心控制器PU采用高速编织机通用控制器，硬件不需做任何改变；软件程序做适当改变，原编织机程序完整保留，绕包部分程序以模块化形式增加，集成在一起，固化在核心控制器PU内，上电即运行，断电即停止运行。

图2所示，本发明核心控制器PU主程序工作过程是：

初始化：核心控制器PU有关元件参数初始化，如485串口初始化、中断初始化、存储器串行读写初始化、日历时间初始化等，初始化程序在控制器上电第一时间完成；

读取参数：有编织控制参数、两绕包运行参数等。程序读取参数后，核心控制器PU就进入工作状态，并于设备状态保持一致。

接口信号处理子程序：这是一个子程序集，包括核心控制器PU输入输出接口所有输入信号子程序，有机器上的操作按钮命令，如启动、停止、急停、复位等对应的子程序；有各类报警信息，如断丝断缆、缺油、绕包断带等对应的子程序；输入接口信号处理子程序见图3所示。

按键命令处理子程序：这是一个子程序集，包括核心控制器PU上的所有单键命令与组合键命令对应的子程序。单键命令直接调用对应子程序；组合键命令则根据菜单显示内容以回车键确认为准调用相应的子程序。按键命令处理子程序见图4所示。

Claims (5)

1.一种双层绕包机的控制系统，它包括一个核心控制器（PU），一个编织传动驱动器，一个牵引传动驱动器，两个绕包传动驱动器，其特征在于所述的核心控制器（PU）具有485通讯、信息储存与显示、按键操作功能；核心控制器（PU）通过485通讯线路与编织传动驱动器、牵引传动驱动器及两绕包传动驱动器并联在一起，并可以与任一编织传动驱动器进行点对点通讯，实现无极调节距及其它信息交换；所述编织传动驱动器的速度及启停运行状态受核心控制器（PU）直接控制；牵引传动驱动器跟随编织驱动器运行，以保证编织节距的精度；两个绕包驱动器跟随牵引传动驱动器运行，以保证绕包节距的精度。

2.根据权利要求1所述的双层绕包机控制系统，其特征在于所述的核心控制器（PU）采用具备485通讯功能、输入输出控制功能、信息存储与显示功能、按键操作功能，可以实现高速编织机所有功能的高速编织机通用控制器；编织传动驱动器采用变频器（BC），牵引传动驱动器采用伺服驱动器（SC1），两绕包传动驱动器也采用伺服驱动器（SC2、SC3）；所有伺服驱动器都具备485通讯功能、具备位置控制模式，能够接收编码器脉冲信号；变频器（BC）具备485通讯功能，且为保证伺服控制精度及实时性，用编码器作为伺服驱动器的脉冲输入。

3.根据权利要求2所述的双层绕包机控制系统，其特征在于所述的核心控制器PU通过485通讯线路与变频器（BC）、三只伺服驱动器（SC1、SC2、SC3）并联在一起，通过地址分配实现核心控制器（PU）与变频器（BC）及三只伺服驱动器（SC1、SC2、SC3）间相互通讯，完成对它们的控制，第一编码器（B1）的脉冲信号作为牵引伺服驱动器（SC1）的脉冲输入，第二编码器（B2）的脉冲信号作为绕包1伺服驱动器（SC2）的脉冲输入，第三编码器（B3）的脉冲信号作为绕包2伺服驱动器（SC3）的脉冲输入。

4.根据权利要求3所述的双层绕包机控制系统，其特征在于所述的牵引伺服驱动器（SC1）的脉冲输入第一编码器（B1）安装在编织转盘的驱动轴上，将转盘的旋转速度反馈给牵引伺服驱动器（SC1）；绕包1伺服驱动器（SC2）与绕包2伺服驱动器（SC3）的脉冲输入第二、第三编码器（B2、B3）安装在牵引驱动轴上，将牵引轮的旋转速度分别反馈给绕包1伺服驱动器（SC2）与绕包2伺服驱动器（SC3），实现速度跟随。

5.一种利用权利要求1或2或3或4所述双层绕包机控制系统的控制方法，其特征在于所述的控制方法是：根据双层绕包机生产工艺要求和核心控制器（PU）运行程序，先设定两绕包伺服驱动器的启停参数，再根据编织设定速度计算出变频器（BC）的运行频率，并通过485通讯更新各驱动器的工作参数，设定工作模式；各参数设定完毕，机器开启，变频器（BC）控制编织转盘运行，牵引轮跟随转盘运行，两绕包盘跟随牵引轮运行；无论编织转盘速度如何变化，牵引轮、绕包盘的速度总是以设定好的比例关系跟随变化；如果要改变牵引轮、绕包盘跟随速度的比例关系，可以通过设定新的编织节距值与绕包节距值来实现；一旦编织节距值与绕包节距值有变化，核心控制器（PU）的程序将根据新的编织节距值计算出牵引伺服驱动器（SC1）的电子齿轮比，根据新的绕包节距值计算出两绕包伺服驱动器（SC2、SC3）的电子齿轮比，重新开机后，绕包机就以新的节距值运行。