CN112853555B - 气流纺纱机单锭引纱控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种气流纺纱机单锭引纱控制器,包括数字控制信号输入模块、RS485通讯总线模块、MCU控制模块、逆变驱动模块、电机和位置传感器;RS485通讯总线模块实现信息交互及参数配置;MCU控制模块对逆变驱动模块进行控制;逆变驱动模块根据交变信号形成交变磁场,驱动电机旋转;位置传感器感应磁环N极与S极的交替变化信息,向MCU控制模块反馈电机位置信息;MCU控制模块根据反馈的电流信息和位置信息,再对逆变驱动模块进行控制,从而形成闭环控制。控制器采用闭环控制算法,系统性能稳定,控制精度高;通讯协议精简,方便配置使用;控制器具有运行保护功能、断纱检测功能、停车自锁功能和故障输出功能,能够保证生产安全,减少断纱现象。
Description
技术领域
本发明涉及纺纱控制技术领域,尤其涉及一种气流纺纱机单锭引纱控制器。
背景技术
气流纺纱是利用气流将纤维在高速回转的纺纱杯内凝聚加捻输出成纱的一种新型纺纱技术。气流纺纱机主要包括分梳辊、纺杯、加捻装置等多个部件,分梳辊用来抓取和分梳喂入的棉条纤维,分梳辊的高速回转所产生的离心力可把抓取的纤维甩出;纺杯是个小小的金属杯子,其旋转速度比分梳辊高出10倍以上,由此产生的离心作用,把杯子里的空气向外排;根据流体压强的原理,使棉纤维进入气流杯,并形成纤维流,沿着杯的内壁不断运动。
现有气流纺纱机中使用的控制器系统稳定性不足,控制精度差,故障检测功能不完善,停机时电机继续动作,容易出现断纱现象,无法满足纺织行业对纱线越来越高的质量要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种气流纺纱机单锭引纱控制器,提高运行稳定性及控制精度,停车自锁功能确保停车悬停无动作,避免断纱现象。
为实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种气流纺纱机单锭引纱控制器,包括数字控制信号输入模块、RS485通讯总线模块、MCU控制模块、逆变驱动模块、电机和位置传感器;所述数字控制信号输入模块与所述MCU控制模块连接,用于向所述MCU控制模块输入数字控制信号,给定启停或正/反转信号;所述MCU控制模块通过所述RS485通讯总线模块与上位机进行信息交互、组态联网,读写所述控制器的参数;所述逆变驱动模块与所述MCU控制模块、所述电机分别连接,所述逆变驱动模块用于在所述MCU控制模块的控制下驱动所述电机旋转;所述电机的转轴上设有磁环,所述位置传感器设于所述磁环处,所述位置传感器与所述MCU控制模块连接。
优选地,所述MCU控制模块用于根据数字控制信号向所述逆变驱动模块发出交变信号;所述逆变驱动模块用于根据所述MCU控制模块给出的交变信号形成交变磁场,通过所述交变磁场驱动所述电机旋转,还用于向所述MCU控制模块反馈电流信息;所述位置传感器用于感应所述磁环的N极与S极的交替变化信息,并向所述MCU控制模块反馈所述电机旋转一周对应的位置信息;所述MCU控制模块还用于根据所述逆变驱动模块反馈的电流信息和所述位置传感器反馈的位置信息,再对所述逆变驱动模块进行控制,从而形成闭环控制。
优选地,所述数字控制信号由所述上位机通过所述RS485通讯总线模块发出命令或者由所述控制器的硬件高低电平信号给定。
优选地,所述数字控制信号包括Start1使能信号、Start2使能信号和STOP信号;所述Start1使能信号用于控制所述电机正转,使所述电机按照第一设定速度和圈数或度数运行,完成引纱工艺的储纱环节;所述Start2使能信号用于控制所述电机反转,使所述电机按照第二设定速度和圈数或度数运行,完成引纱工艺的沉纱环节,并在沉纱结束后等待T1时间,再控制所述电机正转,按照设定速度V1运行T2时间,然后按照设定速度V2运行,完成引纱工艺的接纱环节;所述STOP信号用于控制所述电机进入停止状态。
优选地,所述MCU控制模块包括运行保护功能模块、断纱检测功能模块、停车自锁功能模块和故障输出功能模块。
优选地,所述运行保护功能模块用于监测所述控制器运行过程中的电压、电流,做出相应的过压、过流保护动作。
优选地,所述断纱检测功能模块与断纱传感器连接,所述断纱检测功能模块用于监控所述断纱传感器的信号,在出现断纱现象时及时响应,使所述控制器做出断纱停车动作,输出断纱故障信号。
优选地,所述停车自锁功能模块用于在停机时根据所述位置传感器反馈的位置信息判断所述电机的位置,定向输出励磁电流,将所述电机定向定位悬停。
优选地,悬停力量大小由励磁电流值决定,所述励磁电流值由所述MCU控制模块设置;若停机时电机转动力大于悬停力量,所述电机旋转停于新位置,则所述停车自锁功能模块根据所述位置传感器反馈的位置信息重新定位所述电机的悬停位置。
优选地,所述故障输出功能模块用于监测系统运行状态并进行逻辑判断,若监测到系统故障,则输出对应的故障信号。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:气流纺纱机的每一锭都设置一个独立的控制器,控制器采用闭环控制算法,系统性能稳定,控制精度高;通讯协议精简,方便配置使用;控制器具有运行保护功能、断纱检测功能、停车自锁功能和故障输出功能,能够保证生产安全,减少断纱现象。
附图说明
图1为本发明的一种气流纺纱机单锭引纱控制器的电气原理图;
图2为本发明的一种气流纺纱机单锭引纱控制器中MCU控制模块的结构图;
图3为本发明的一种气流纺纱机单锭引纱控制器在纺纱工艺中的控制时序图。
图中,10-数字控制信号输入模块,20-RS485通讯总线模块,30-MCU控制模块,31-运行保护功能模块,32-纱检测功能模块,33-停车自锁功能模块,34-故障输出功能模块40-逆变驱动模块,50-电机,51-磁环,60-位置传感器,70-断纱传感器。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解,兹配合实施例详细说明如下。
请参见图1,图1为本发明的一种气流纺纱机单锭引纱控制器的电气原理图;本发明的一种气流纺纱机单锭引纱控制器,包括数字控制信号输入模块10、RS485通讯总线模块20、MCU控制模块30、逆变驱动模块40、电机50和位置传感器60;数字控制信号输入模块10与MCU控制模块30连接,用于向MCU控制模块30输入数字控制信号,给定启停或正/反转信号;MCU控制模块30通过RS485通讯总线模块20与上位机进行信息交互、组态联网,读写控制器的参数;逆变驱动模块40与MCU控制模块30、电机50分别连接,逆变驱动模块40用于在MCU控制模块30的控制下驱动电机50旋转;电机50的转轴上设有磁环51,位置传感器60设于磁环51处,用于感应磁环51的N极与S极的交替变化信息,位置传感器51与MCU控制模块30连接。
具体地,在控制过程中,数字控制信号输入模块10向MCU控制模块30输入数字控制信号,给定启停或正/反转信号;MCU控制模块30用于根据数字控制信号向逆变驱动模块40发出交变信号;逆变驱动模块40用于根据MCU控制模块30给出的交变信号形成交变磁场,通过交变磁场驱动电机50旋转,还用于向MCU控制模块30反馈电流信息;位置传感器60用于感应磁环51的N极与S极的交替变化信息,并向MCU控制模块30反馈电机50旋转一周对应的位置信息;MCU控制模块30还用于根据逆变驱动模块40反馈的电流信息和位置传感器60反馈的位置信息,再对逆变驱动模块40进行控制,从而形成闭环控制。控制器采用闭环控制算法,系统性能稳定,控制精度高;通讯协议精简,方便配置使用。
控制器通过RS485通讯与上位机进行收发数据、组态联网、设置控制器参数,数字控制信号由上位机通过RS485通讯总线模块20发出命令或者由控制器的硬件高低电平信号给定,采用两种信号输入控制方式满足生产需求。
在一实施例中,数字控制信号包括Start1使能信号、Start2使能信号和STOP信号;Start1使能信号用于控制电机50正转,使电机50按照第一设定速度和圈数或度数运行,完成引纱工艺的储纱环节;Start2使能信号用于控制电机50反转,使电机50按照第二设定速度和圈数或度数运行,完成引纱工艺的沉纱环节,并在沉纱结束后等待T1时间,再控制电机50正转,按照设定速度V1运行T2时间,然后按照设定速度V2运行,完成引纱工艺的接纱环节;STOP信号用于控制电机50进入停止状态。其中,第一设定速度为电机50正转时的运行速度,单位为rpm,例如,第一设定速度可以为800或1200rpm,第一设定圈数或度数为电机50正转的圈数或度数,其精度为1度,第一设定圈数或度数与引纱线的速度相匹配,可以根据引纱工艺中引纱线的速度设定第一设定圈数或度数的具体数值;第二设定速度为电机50反转时的运行速度,单位为rpm,例如,第二设定速度可以为400、800或1200rpm,第二设定圈数或度数为电机50反转的圈数或度数,其精度为1度,第二设定圈数或度数与引纱线的速度相匹配,可以根据引纱工艺中引纱线的速度设定第二设定圈数或度数的具体数值;当剩余反转圈数低于10圈时,电机50将以默认的速度减速运行。T1过程中,电机50处于等待状态,此时,电机50将以锁定电流锁定在设定位置,锁定电流为0-1000mA,最大锁定时间为12s,超时后,控制器会关闭电机50,等待Start2使能信号。在其他实施例中,根据具体使用的电机50允许的电流,锁定电流的数值还可以更大。
请参见图3,图3为本发明一实施例的一种气流纺纱机单锭引纱控制器在纺纱工艺中的控制时序图;纺纱工艺中,控制器上电后处于停止状态,在停止状态下不响应Start2使能信号和STOP信号,收到Start1使能信号则控制电机50进入正转状态,电机50按照第一设定速度和圈数或度数运行(第一设定圈数或度数与引纱线的速度相匹配),完成引纱工艺的储纱环节;储纱环节完成后,进入关闭状态,收到Start2使能信号,则控制电机50进入反转状态,电机50按照第二设定速度和圈数或度数运行(第二设定圈数或度数与引纱线的速度相匹配),完成引纱工艺的沉纱环节,并在沉纱结束后等待T1时间,再控制电机50正转,按照设定速度V1运行T2时间,然后按照设定速度V2运行,完成引纱工艺的接纱环节;不管电机50处于正转状态还是反转状态,一旦控制器收到STOP信号,均会控制电机50关闭,使其进入停止状态,避免断纱现象,保证生产安全。
请结合参见图1和图2,图1为本发明的一种气流纺纱机单锭引纱控制器的电气原理图;图2为本发明的一种气流纺纱机单锭引纱控制器中MCU控制模块的结构图;MCU控制模块30包括运行保护功能模块31、断纱检测功能模块32、停车自锁功能模块33和故障输出功能模块34。
运行保护功能模块31用于监测控制器运行过程中的电压、电流,做出相应的过压、过流保护动作,确保控制器安全运行。
断纱检测功能模块32与断纱传感器连接,断纱检测功能模块32用于监控断纱传感器的信号,在出现断纱现象时及时响应,使控制器做出断纱停车动作,输出断纱故障信号,便于工作人员及时修复故障。
停车自锁功能模块33用于在停机时根据位置传感器60反馈的位置信息判断电机50的位置,定向输出励磁电流,将电机50定向定位悬停。在一实施例中,悬停力量大小由励磁电流值决定,励磁电流值由MCU控制模块30设置;若停机时电机转动力大于悬停力量,电机50旋转停于新位置,则停车自锁功能模块33根据位置传感器60反馈的位置信息重新定位电机50的悬停位置。停车自锁功能模块33能够确保引纱停车时电机50悬停无动作,避免拉断纱线。
故障输出功能模块34用于监测系统运行状态并进行逻辑判断,若监测到系统故障,则输出对应的故障信号,便于工作人员对运行状态进行检测,及时进行故障检修。
本发明的气流纺纱机单锭引线控制器应用于气流纺纱机中,气流纺纱机的每一锭都设置一个独立的控制器,控制器采用闭环控制算法,系统性能稳定,控制精度高;通讯协议精简,方便配置使用;控制器具有运行保护功能、断纱检测功能、停车自锁功能和故障输出功能,能够保证生产安全,减少断纱现象。
本发明已由上述相关实施例加以描述,然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是,已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地,在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰,均属本发明的专利保护范围。
Claims (9)
1.一种气流纺纱机单锭引纱控制器,其特征在于:包括数字控制信号输入模块、RS485通讯总线模块、MCU控制模块、逆变驱动模块、电机和位置传感器;所述数字控制信号输入模块与所述MCU控制模块连接,用于向所述MCU控制模块输入数字控制信号,给定启停或正/反转信号;所述MCU控制模块通过所述RS485通讯总线模块与上位机进行信息交互、组态联网,读写所述控制器的参数;所述逆变驱动模块与所述MCU控制模块、所述电机分别连接,所述逆变驱动模块用于在所述MCU控制模块的控制下驱动所述电机旋转;所述电机的转轴上设有磁环,所述位置传感器设于所述磁环处,所述位置传感器与所述MCU控制模块连接;
所述数字控制信号包括Start1使能信号、Start2使能信号和STOP信号;所述Start1使能信号用于控制所述电机正转,使所述电机按照第一设定速度和圈数或度数运行,完成引纱工艺的储纱环节;所述Start2使能信号用于控制所述电机反转,使所述电机按照第二设定速度和圈数或度数运行,完成引纱工艺的沉纱环节,并在沉纱结束后等待T1时间,再控制所述电机正转,按照设定速度V1运行T2时间,然后按照设定速度V2运行,完成引纱工艺的接纱环节;所述STOP信号用于控制所述电机进入停止状态。
2.如权利要求1所述的气流纺纱机单锭引纱控制器,其特征在于:所述MCU控制模块用于根据数字控制信号向所述逆变驱动模块发出交变信号;所述逆变驱动模块用于根据所述MCU控制模块给出的交变信号形成交变磁场,通过所述交变磁场驱动所述电机旋转,还用于向所述MCU控制模块反馈电流信息;所述位置传感器用于感应所述磁环的N极与S极的交替变化信息,并向所述MCU控制模块反馈所述电机旋转一周对应的位置信息;所述MCU控制模块还用于根据所述逆变驱动模块反馈的电流信息和所述位置传感器反馈的位置信息,再对所述逆变驱动模块进行控制,从而形成闭环控制。
3.如权利要求1或2所述的气流纺纱机单锭引纱控制器,其特征在于:所述数字控制信号由所述上位机通过所述RS485通讯总线模块发出命令或者由所述控制器的硬件高低电平信号给定。
4.如权利要求1所述的气流纺纱机单锭引纱控制器,其特征在于:所述MCU控制模块包括运行保护功能模块、断纱检测功能模块、停车自锁功能模块和故障输出功能模块。
5.如权利要求4所述的气流纺纱机单锭引纱控制器,其特征在于:所述运行保护功能模块用于监测所述控制器运行过程中的电压、电流,做出相应的过压、过流保护动作。
6.如权利要求4所述的气流纺纱机单锭引纱控制器,其特征在于:所述断纱检测功能模块与断纱传感器连接,所述断纱检测功能模块用于监控所述断纱传感器的信号,在出现断纱现象时及时响应,使所述控制器做出断纱停车动作,输出断纱故障信号。
7.如权利要求4所述的气流纺纱机单锭引纱控制器,其特征在于:所述停车自锁功能模块用于在停机时根据所述位置传感器反馈的位置信息判断所述电机的位置,定向输出励磁电流,将所述电机定向定位悬停。
8.如权利要求7所述的气流纺纱机单锭引纱控制器,其特征在于:悬停力量大小由励磁电流值决定,所述励磁电流值由所述MCU控制模块设置;若停机时电机转动力大于悬停力量,所述电机旋转停于新位置,则所述停车自锁功能模块根据所述位置传感器反馈的位置信息重新定位所述电机的悬停位置。
9.如权利要求4所述的气流纺纱机单锭引纱控制器,其特征在于:所述故障输出功能模块用于监测系统运行状态并进行逻辑判断,若监测到系统故障,则输出对应的故障信号。
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