CN1137846C - 纺丝优选分段精密卷绕控制方法 - Google Patents

Abstract

纺丝优选分段精密卷绕控制方法，涉及纺织机械控制技术领域。通过优化选择卷绕比及相关卷绕参数，以计算机控制系统对卷绕过程进行闭环在线实时控制，实现优选分段精密卷绕。不仅可有效地防止重叠，而且丝层间的丝圈布放离散、位置稳定，卷绕周期之间的丝圈排列紧密、密度一致。能在高速纺丝情况下获得成形良好的大容量卷装，高速退绕不会产生断头和脱圈。可用在纺丝机的各种卷绕机构中，适用于卷绕任何线条状材料圆柱形卷装的卷绕机构。

Description

纺丝优选分段精密卷绕控制方法

技术领域    本发明涉及纺织机械控制技术领域，尤其涉及一种纺丝精密卷绕的控制方法。

背景技术    化纤长丝在纺丝机上被绕成圆柱形卷装。在卷装过程中，随着卷绕直径的增大，卷绕比按等轴双曲线连续变化，当卷绕比的最简分数部分达到某些数值时，卷装上的前后丝层的丝圈会连续地绕在同一位置上而出现了一种螺旋形凸出的密集丝带，这就不可避免地出现重叠现象，引起卷绕头的振动、损坏卷装的成形，而且在后道退绕时易发生断头和脱圈。为了防止重叠的发生，有多种可供使用的卷绕方法，例如：复合三角波等卷绕角卷绕法、脉冲防叠等卷绕角卷绕法、逐段精密卷绕法和紧密精密卷绕法等等，使用改变往复导丝次数的方法而产生防叠作用。但它们都存在着一定的不足和缺陷，其中最为突出的问题是不讲究卷装上丝层之间的布放状态，忽视丝圈分布的位置稳定性。由于位置不稳而引起的丝圈走动，将达不到原先预期的防叠效果，使得在高速卷绕时难以获得成形良好的大容量卷装；在后道高速退绕时，则丝圈容易相互纠缠，容易脱圈和造成断头，难以进行顺利退绕。

发明内容    本发明是为了解决上述现有方法存在的不足和缺陷而提出的一种新的卷绕控制方法，旨在有效地防止重叠，提高丝层之间丝圈的稳定性，增大卷装的表观密度及其内外层的一致性。

本发明的优选分段精密卷绕方法，将随卷绕直径的增大而连续变化的卷绕比曲线改变成为经优化选择的若干个恒定卷绕比连接的折线，将等卷绕角卷绕优化分割成若干段卷绕比不变的精密卷绕。卷绕比优化选择的原则是：丝层与丝层之间的丝圈布放具有良好的离散性，使卷绕比的最简分数部分为2/5或3/5、或7/9等，其中的个卷绕周期内往复导丝次数取为5和9等，这样在卷绕周期里第一个丝层受到其后往复丝圈转折点分布均匀离散的丝层多次束缚，从而保证丝圈位置牢固稳定，不会因布放后层丝圈而使前层丝圈发生走动；适当选择卷绕周期之间丝圈的绕丝间距使其靠近，其值取得略大于卷绕在卷装上的每根化纤长丝的最大极限宽度，且内外保持一致，因此，卷绕周期间的丝圈排列紧密，且紧密程度基本一致；卷绕角的大小变化小于等于1.5°，使卷绕速度波动量小而保持足够的恒定性，不致影响化纤长丝的品质指标。根据上述各项技术要点，应在每一个卷绕周期内使卷装多转或少转过一个相同的弧长，即有： $\mathrm{tg\α}=\frac{2H{M}_R}{\mathrm{\π}{d}_K{n}_R\±S/\sin \mathrm{\α}}$ 式中α为卷绕角、H为往复导丝动程、M_R为一个卷绕周期的往复导丝次数、n_R为一个卷绕周期的卷装整转数、而N_R/M_R＝i_R为发生重叠的卷绕比、d_K为卷绕直径、S为相邻的绕丝间距。则可求得各优选分段精密卷绕比i_N(其中N＝0、1、2、…、n)为： $\mathrm{iN}=\mathrm{iR}\±\frac{{\mathrm{Si}}_R}{2H{M}_R\cos \mathrm{\α}\±S}$ 式中Si_R/(2HM_Rcosα±S)＝Δi_R是当避免重叠而在前后卷绕周期相邻丝圈之间保持一个绕丝间距时卷绕比中相对于重叠卷绕比而言所应有的偏离值，它随重叠卷绕比的大小而不同。

本发明采用计算机控制系统实现优选分段精密卷绕。在卷绕过程开始之前，可按化纤长丝纺丝生产现场的工况，键入卷绕速度V、绕丝间距S、最小卷绕角α_L、筒管空管直径d₀、筒管满管直径d_H、接触辊直径D_T、往复导丝动程H、一次往复导丝所需的导丝轴转数J，导丝器传动轴至往复导丝电机之间的传动比Q等工艺参数和机构结构参数以及实时控制算法的系数，并保存在计算机控制系统的存贮器中，由计算机在存贮器中建立各优选分段精密卷绕比i_N和与其相对应的卷绕直径设定值d_N之间的d_N-i_N数据表格以及往复导丝电机的初始转速n_m0，为卷绕过程的实时控制提供信息，从而提高了卷绕控制的实时性；它也可由化纤长丝纺丝卷绕机计算机集散控制系统中的上位机来完成。在卷绕过程控制中，由计算机求出任一瞬时的实际卷绕直径d_X，然后根据在存贮器中已建立的d_N-i_N数据表格查出对应区域应有的优化选择的分段精密卷绕比i_N，计算往复导丝电机的转速设定值n_mG，根据由转速传感器拾取的往复导丝电机转速实测值n_m，调用实时控制算法得到输出信号，送至往复导丝电机变频器调速，从而实现对往复导丝电机的闭环在线实时控制，当实际卷绕直径d_X从筒管空管直径d₀到达筒管满筒直径d_H时，运行过程结束。

本发明所述的优选分段精密卷绕方法和采用计算机控制系统对卷绕全过程进行闭环在线实时控制，得到理想的防叠效果，而且丝层间丝圈布放位置稳定，卷绕周期之间丝圈密度大而内外一致，卷绕速度波动量小，有利于形成成形良好的大容量卷装，在高速退绕时又能顺利退绕，丝圈不会相互纠缠，也不会脱圈或断头。

附图说明    图1为本发明的运行流程图。

图1说明：1.运行开始；2.输入参数；3.取数据表格的初始地址；4.计算；5.搭配参数；6.优化选择卷绕比；7.建立数据表格；8.判别；9.取数据表格的下一个地址；10.计算；11.计算并存贮输出初始值；12.取数据表格的第一个地址；13.测速采样；14.计算；15.判别；16.判别；17.判别；18.查表；19.取数据表格的下一个地址；20.计算；21.调用实时控制算法；22.输出信号实施控制；23.取初始输出值；24.运行结束。

具体实施方法    结合图1给出本发明的实施例：

1.运行开始；

2.按化纤长丝纺丝生产现场，将卷绕速度V、绕丝间距S、最小卷绕角α_L、筒管空管直径d₀、筒管满管直径d_H、接触辊直径D_T、往复导丝动程H、一次往复导丝所需的导丝轴转数J、导丝器传动轴至往复导丝电机之间的传动比Q等工艺参数和机械结构参数以及闭环实时控制算法系数等输入并保存在计算机控制系统的存贮器之中。

3.令优选分段精密卷绕比与卷绕直径设定值的d_N-i_N数据表格中的N＝0；

4.计算筒管空管直径d₀所对应的卷绕比；

5.搭配并选择对应的发生重叠的卷绕比i_R和一个卷绕周期的往复导丝次数M_R；

6.计算经过优化选择的优选分段精密卷绕比i_N；

7.将得出的卷绕直径设定值d_N和优选分段精密卷绕比i_N存入d_N-i_N数据表格之中，为卷绕过程的实时控制提供信息；

8.判别卷绕直径设定值d_N是否小于筒管满管直径d_H；

9.若卷绕直径设定值d_N小于筒管满管直径d_H，则令d_N-i_N数据表格中的N＝N+1；

10.计算卷绕直径设定值d_N，然后重复转入第5步；

11.若卷绕直径设定值d_N大于筒管满管直径d_H，计算并存贮往复导丝电机的初始转速n_mo；

12.令d_N-i_N数据表格中的N＝1；

13.同时对接触辊转速n_T、卷装转速n_K、往复导丝电机实际转速n_m进行采样；

14.求得瞬时实际卷绕直径d_X；

15.判别瞬时实际卷绕直径d_X是否等于筒管空管直径d₀；

16.若d_X不等于d₀，则进一步判别d_X是否小于筒管满管直径d_H；

17.若d_X小于d_H，则进一步判别d_X是否小于卷绕直径设定值d_N；

18.若d_X小于d_N，则在d_N-i_N数据表格中由d_N-1查找出对应的i_N-1值；

19.若d_X大于d_N，则令d_N-i_N数据表格中的N＝N+1，然后再转入第18步，在d_N-i_N数据表格中由d_N-1查找出对应的i_N-1值；

20.计算往复导丝电机转速设定值n_mG；

21.根据往复导丝电机转速设定值n_mG和往复导丝电机转速实测值n_m的偏差调用实时控制算法；

22.得出输出信号通过变频器送至往复导丝电机，然后，再重复第13步，从而实现本发明的往复导丝非线性目标函数；

23.若d_X等于d₀，则取往复导丝电机的初始转速n_mo作为往复导丝电机转速设定值n_mG，接着再进入第21步；

24.若瞬时实际卷绕直径d_X大于筒管满管直径d_H，则运行结束。上述运行流程中的第1步至第10步，可在卷绕过程开始之前，由计算机控制系统或化纤长丝纺丝机的计算机集散控制系统中的上位机完成；第12步至24步，则是在卷绕过程控制中，由计算机控制系统执行。

本发明既可用于纺丝机的旋翼式往复导丝机构，又可用于凸轮式往复导丝机构；既可用于直接传动的卷绕头，又可用于摩擦传动的卷绕头。本发明适用于卷绕任何线条状材料圆柱形卷装的卷绕机构。

Claims (4)

1.纺丝优选分段精密卷绕控制方法，涉及纺织机械控制技术领域，其特征在于将随卷绕直径增大而连续变化的卷绕比曲线改变成为具有恒定卷绕比的连续折线，按公式 $i_N=i_R\±\frac{{\mathrm{Si}}_R}{2H{M}_R\cos \mathrm{\α}\±S}$ 逐个优化选择丝层间丝圈布放的卷线比，式中的I_N为各个优选分段精密卷绕(其中N＝0、1、2、…)，i_R为发生重叠的卷绕比，M_R为一个卷绕周期的往复导丝次数，S为相邻的绕丝间距，H为往复导丝动程，α为卷绕角，使相邻卷绕周期间的丝圈靠近且内外保持一致，卷绕角的变化范围小于等于1.5°。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于采用对卷绕过程进行实时控制、实现优选分段精密卷绕的计算机控制系统。

(1)将卷绕速度V、绕丝间距S、最小卷绕角α_L、筒管空管直径d_o、筒管满管直径d_H、接触辊直径D_T、往复导丝动程H、一次往复导丝所需的导丝轴转数J、导丝器传动轴至往复导丝电机之间的传动比Q等工艺参数和机械结构参数以及实时控制算法的系数输入并保存在计算机控制系统的存贮器中；

(2)在卷绕过程开始之前，通过计算机计算各优选分段精密卷绕比i_N及其对应的卷绕直径设定值d_N、往复导丝电机的初始转速n_m0，并在存贮器中建立d_N-i_N数据表格和存贮n_m0，为实施卷绕过程的实时控制提供比较信息；

(3)在卷绕过程控制中，通过计算机求得任一瞬时的实际卷绕直径d_X，然后根据在存贮器中已建立的d_N-i_N数据表格查出对应区域应有的优化选择的分段精密卷绕比i_N，计算往复导丝电机的转速设定值n_mG，根据实测的往复导丝电机转速n_m，调用实时控制算法得到输出信号，送至往复导丝电机变频器调速，对往复导丝电机实施闭环在线实时控制。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：在卷绕过程开始之前，为实施卷绕过程的实时控制提供比较信息可由卷绕机计算机集散控制系统中的上位机完成。

4.根据权利要求1、2所述的控制方法，其特征在于：可用于纺丝机的旋翼式往复导丝或凸轮式往复导丝机构，也可用于直接传动的卷绕头或摩擦传动的卷绕头，适用于卷绕任何线条材料圆柱形卷装的卷绕机构。

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