CN1239157A - 丝条加热用加热器的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种丝条加热用加热器的控制装置，其在电源发生短时间停电即瞬间停电期间，加热器的温度下降能够在瞬间停电恢复后迅速恢复的控制部，具有根据温度传感器的输出与目标温度的偏差控制输出量的控制装置、检测停电及恢复供电的电源监控器，上述控制装置根据电源监控器检出的停电和停电恢复，对停电恢复时的上述输出量进行控制。

Description

丝条加热用加热器的控制装置

本发明所涉及丝条加热用加热器的控制装置，特别在瞬间停电恢复后，可以使加热器的温度迅速上升到目标温度的。

在纤维机械中根据需要设置有丝条加热用的加热器。该丝条加热用的加热器通过把能进行通常PID控制的温度调节器，连接在加热器的电源装置上进行控制。对纤维机械来说，通常是将同样质量的丝条置于连续移动状态进行加工。

因此，不会发生急骤的温度变化，可以正确进行维持在规定的目标温度上的PID控制。即，由P动作和I动作二者进行控制，P动作是输出与目标温度偏差成比例的输出量；I动作是在目标温度有偏差时，随着时间的，对偏差量进行积累积分，对该量进行修正。几乎不使用对瞬间变化进行修正的D动作。

在进行以P动作和I动作为主体进行控制的温度调节状态下，当停电1秒钟以上时，电路内充电的电力被消耗，使之无法进行控制。之后当发生可立即恢复的1到数十秒的短时间停电(所谓瞬间)时，纤维机械会因惯性继续运行，丝条不会断。在停电恢复时可以再次恢复通常的运行。

温度调节器在上述瞬间停电期间，对应于加热体变冷使温度传感器的输出降低，由通常的PID控制使之恢复到目标温度。但是，如上所述，由于纤维机械的PID控制是以P动作和I动作为主体的，因此，所进行的控制是使加热器的输出量从停电恢复时开始缓缓增加。这样，就存在从瞬时停电恢复开始到返回目标温度所花时间过长的问题。

在电力情况稳定的地区，由于这种瞬时停电不太会发生，因此达到上述瞬间停电恢复时的目标温度的时间差不会构成问题。但是在电力情况很差的地区，由于经常发生瞬间停电，因此如果不将加热器温度迅速复原到目标温度，就会大量产生质量超出规定范围的丝条。

本发明就是鉴于现有的技术所存在的这一问题而进行的，其目的在于提供一种丝条加热用加热器的控制装置，在电源发生短时间停电即瞬间停电时，使该期间加热器的温度降低可以在瞬间停电恢复后迅速复原。

为了达到上述目的本发明采取以下技术方案：

一种丝条加热用加热器的控制装置，该装置具有对丝条加热用的加热器的输出量进行控制的控制部。其特征在于：

上述控制部具有：根据温度传感器的输出与规定温度的偏差，控制上述输出量的控制装置；及检测停电及停电恢复的电源监控器。

上述控制装置根据由上述电源监控器的停电及停电恢复检测，对停电恢复时的上述输出量进行控制。

所记载的丝条加热用加热器的控制装置其特征在于：

上述控制装置具有第1控制模式和第2控制模式。所述第1控制模式根据温度传感器的输出和目标温度的偏差，对上述输出量进行控制；后述第2控制模式其在停电恢复时，发出比在根据上述偏差的所述第1控制方式的上述输出量更输出量的命令。

所记载的丝条加热用加热器的控制装置其特征在于：

上述第2控制模式的上述输出量，依据上述第1控制模式的停电发生前的输出量算出。

所记载的丝条加热用加热器的控制装置其特征在于：

上述控制装置具有根据上述温度传感器的输出，从上述第2控制模式向上述第1控制模式转换的转换手段。

所记载的发明是一种丝条加热用加热器的控制装置，该装置具有对丝条加热用的加热器的输出量进行控制的控制部。其特征在于：

上述控制部具有：根据温度传感器的输出与目标温度的偏差，控制上述输出量的控制装置；检测停电及停电恢复的电源监控器。

上述控制装置根据由上述电源监控器检测的停电及停电恢复结果对停电恢复时的上述输出量进行控制。

所记载的丝条加热用加热器的控制装置，其特征在于：

上述控制装置具有第1控制模式和第2控制模式。第1控制模式根据温度传感器的输出和目标温度的偏差，对上述输出量进行控制；第2控制模式则在停电恢复时，发出比由第1控制模式根据上述偏差得到的上述输出量输出更大输出量的命令。

在电源上只要不发生异常，就通过PID控制等进行的普通的第1控制模式，根据与目标温度的偏差控制输出量。

例如发生1秒以上的停电时，在电路内充电的电力被消耗而无法控制，而当发生立即可恢复的短时间停电(所谓瞬时停电)时，在停电期间加热器的温度会降低。电源恢复时，通过第2控制模式发出比普通的PID控制等输出量输出更大输出量的命令，使加热器温度迅速上升到目标温度。

所记载的丝条加热用加热器的控制装置，其特征在于：

上述第2控制模式的上述输出量依据上述第1控制模式上停电发生前的输出量算出。

通过第1控制模式，对加热器的输出量向着目标温度方向变动。因此，以发生停电时输出量为基准确定第2控制模式的高输出量时，就能确定合适的输出量。基准的确定方法具有由停电发生前的输出量+α来确定的方法。

所记载的丝条加热用加热器的控制装置，其特征在于：

上述控制装置具有根据上述温度传感器的输出从上述第2控制模式向上述第1控制模式转换的转换手段。

通过温度传感器计算出与目标温度的偏差，可以在最接近目标温度的定时上恢复到通常的第1控制模式。

本发明的效果：

根据本发明的效果所记载的发明，可以在瞬间停电恢复时的短时间内使加热器的温度上升到目标温度。因此，可以使因加热不足而发生的不良丝条降到最小限度。

根据所述的发明，由于是将停电发生时的输出量作为基准，末确定高的输出量，所以不论目标温度的高低，都能够在短时间内接近目标温度。

根据所述的发明，由于依据温度传感器的输出转换到PID控制等的第1控制模式，所以可以抑制因第2控制模式的高输出量引起的在目标温度附近的振荡。

本发明的这些和其他目的，优点及特征将通过结合附图对本发明的实施例的描述而得到进一步说明，在这些附图中：

以下参照附图，详细说明本发明的实施例：

图1为丝条加热用加热器的控制装置的机器方框图。

图2为表示控制步骤的流程图。

图3为表示控制状态的工作图。

图4为包括为加热辊的纺丝系统的机器配置图。

图5为具有丝条加热用加热器的加热辊断面图。

下面参照附图说明本发明的实施例。图1为丝条加热用加热器控制装置的机器方框图；图2为表示控制步骤的流程图；图3为表示控制状态的工作图。

在图1中，控制器装置具有：控制部2、与控制部2相连接的电源装置(电源模块)3。在控制部2上连接设定手段4与温度传感器5。在电源装置3上连接加热器6与电源7。

控制部2的硬件机器有：控制装置CPU21、电源掉电也不会使记录消失的存储装置EEPROM22、电源监控器23、相位控制输出部分24等。

CPU(控制装置)21中，作为软件具有有关通常温度控制的第1控制模式25、有关瞬间停电恢复后的过渡温度控制的第2控制模式26、和从第2控制模式26向第1控制模式25转换的转换手段27。

从停电发生到电路内充电的电力消耗而不能控制期间，EEPROM22存储第1控制模式25上求得的最新输出量。当停电恢复时，读入所存储的输出量作为第2控制模式26中计算输出量的基础

电源监控器23用于监控从交流电源7来的交流电压信号的零交叉，检测停电和停电恢复。当在规定时间(例如5个脉冲)未检测出零交叉信号时，表示检测出停电，再次接收到规定的零交叉信号时，则表示检测出停电恢复。

相位控制输出部24用于对可控硅组成的电源装置3进行相位控制，将第1控制模式25或者第2控制模式26控制的输出量调整为占空比。根据该相位控制输出部24所输出的占空比不同的输出量，电源装置3改变使交流电源7通断的定时，对加热器6供给规定的电力

温度传感器5用于检测由加热器所加热的规定部位的温度，输出给控制部2的CPU21。CPU21根据温度传感器5的输出，通过第1控制模式25或者第2控制模式26使相位控制输出部分24发出规定的输出量，以便能够进行在目标温度上对丝条加热。为此，CPU21根据温度传感器5的输出和目标温度的偏差计算出输出量。

设定手段4根据机器的特定情况对下面常数进行最佳设定：由通常的PID控制的温度调整的第1控制模式25中所需要的常数；过渡温度控制的第2控制模式26中所需要的常数；为了设定转换手段24定时的常数。

在通常的机器结构中，根据温度传感器5由PID控制等对加热器6的电源装置3进行控制的第1控制模式25安装在温度调节器内。但是，如上所述的结构，将包括第1控制模式25和第2控制模式26的温度调整功能与具有可以用软件处理的CPU的控制装置21如果安装在一体内。那么，通过在一个机器内的通信就可以很容易进行通常的温度控制和停电时的过渡控制之间的转换。

下面，通过对比图1的机器方框图，并根据图2的流程图说明控制的流程。根据第1控制模式25所进行的通常PID控制，流程起动(Sl)。

通过电源监控器23，判断是否发生了瞬间停电(S2)。在发生了瞬间停电之前，持续通常的PID控制(S2、N0)。当检测到瞬间停电发生时(S2、Yes)，到控制电源降低之前，将第1控制模式25所得到的最新输出量输出并存储在EEPROM22中(S3)。该EEPROM22即使在电源完全降低的状态，也保持存储最新输出量。

通过电源监控器23判断瞬间停电是否已经恢复(S4)。只要没有恢复就持续等待恢复的状态(S4、N0)。当检测出恢复时(S4、Yes)，则变为瞬间停电恢复控制，进行第2控制模式26的控制，发出比由第1控制模式25根据温度传感器5的输出和目标温度的偏差所输出的输出量更高输出量的命令(S5)。

从EEPROM读出在步S3存储的最新输出量，该第2控制模式26的输出量由该最新输出量+α决定。+α相当于只由例如比例于温度传感器5的输出和目标温度的偏差的P动作所求得的输出量。

由温度传感器5监控由该第2控制模式26进行控制而恢复的温度，对该温度与规定温度t进行比较(S6)。该规定温度t例如设定为目标温度的-5％。在达到规定温度t之前由第2控制模式26进行控制(S6、NO)，当达到规定温度t时(S6、Yes)，返回到通常的第1控制模式26(S7)。这里步骤6构成从第2控制模式26向第1控制模式25的转换手段27。而步4的停电恢复检测则构成从第1控制模式25向第2控制模式26的转换手段。

从步骤6到步骤5的循环按规定时间间隔进行，但是第一次循环如上所述只由P动作求得+α，而到第二次以后的循环可以通过PID控制求得+α。另外，在第2控制模式26中，对所有的循环都能从P动作求得+α。

下面通过图3说明上述控制的工作状态。图3(a)表示电源状态，图3(b)表示温度状态，图3(c)表示输出量的状态。

假定在区间A1结束时发生了瞬间停电。如图3(a)所示电源立即掉电关闭，如图3(b)所示从温度传感器5的输出缓缓下降。

假定瞬间停电只持续到区间B，在区间B结束时停电恢复。如图3(a)所示，电源立即升高接通。如图3(c)所示，停电恢复时的第2控制模式上的输出量是发生瞬间停电前的最新输出量h+α的高输出。因此，如图3(b)所示，从温度传感器5的输出急剧恢复。在区间C结束时，从温度传感器5的输出达到低于目标温度β(例如目标温度的-5％)的规定温度时，则通过转换手段27，从第2控制模式26转换到通常的PID控制的第1控制模式25。这样，如区间A2所示，以很少的振荡，稳定在目标温度上。

如果只是由第1控制模式25的PID控制，则如图3(c)的双点划线所示，输出量缓缓增加，如图3(b)的双点划线所示，达到目标温度要花很长时间。根据本发明，则在瞬间停电恢复后的短时间内就可以恢复到目标温度。

下面对纺丝系统进行说明，该纺丝系统中安装有使用上述控制装置的丝条加热用加热器的加热辊作为纤维设备，设置在纺丝机和纺丝卷绕机之间，该系统中还包括有对丝条进行拉伸处理的导丝辊。图4(a)是纺丝系统的正面图，图4(b)是纺丝系统的侧面图。

导丝辊由第1加热辊GR1和第1分离辊SR1为一组及第2加热辊GR2和第2分离辊SR2为一组构成。从图中未画出的纺丝机纺出多条(例如8条)纺出丝，组成宽为W的横向一排的一组YG1，放入到第1加热辊GR1内。然后，在第1加热辊GR1和第1分离辊SR1之间卷绕数次。这时，第1分离辊SR1是倾斜配置的，以便一组纺出丝YG1对第1加热辊GR1可以平稳横向移动。

并且，从第1加热辊GR1抽出的一组纺出丝YG2放入第2加热辊GR。然后，在第2加热辊GR2和倾斜配置的第2分离辊SR2之间卷绕数次。然后从第2加热辊GR2抽出的一组纺出丝YG3在辊轴方向展开，由纺丝卷绕机TK卷绕成个个捆包。

对该加热辊GR1、GR2之间的纺出丝YG2进行拉伸。如果加热辊GR1、GR2的圆周速度比，例如为GR2/GR1＝1.5，则在加热辊GR1、GR2之间拉伸1.5倍。即，拉伸比＝GR2的圆周速度/GR1的圆周速度。尼龙丝及涤纶丝的纺出丝经过具有圆周速度不同的加热辊GR1、GR2的导丝辊后，被拉伸变成FDY(Full Draw Yarn)。

如图4(b)所示，一组纺出丝YG1在第1加热辊GR1和第1分离辊SR1之间卷绕数次，接着在第2加热辊GR2和第2分离辊SR2之间卷绕数次，传送驱动力并被加热，维持规定的拉伸比，并送到图中未画出的纺丝卷绕机。为避免经数次卷绕的一组纺出丝与相邻的纺出丝之间的干扰，在第1加热辊GR1上的一组纺出丝YG1之间必须有一定的距离L1。同样在第2加热辊GR2上的一组纺出丝YG2之间也必须有一定的距离L2。通过该距离L1、L2及卷绕次数可知第1加热辊GR1、第2加热辊GR2是固定的长度M1、M2。

另外，在加热辊GR1、GR2中装有加热器6，在辊的外围部分的适当场所安装有接触式或非接触式的温度计。而且通过上述控制装置1的反馈控制，使辊表面控制到规定的设定温度。

如图5所示，加热辊GR的结构是在旋转轴11上嵌入固定辊主体12，在机架13上固定加热器6。在辊主体12的外围埋设数条在辊的轴方向伸长的并在圆周方向具有等距间的热管15，使之从加热器6来的热量分配在辊周围。另外从热管15到内侧的主体12之间形成环状空间16，加热器6的发热部分插入该空间16中，对热管15供给热量。在辊主体12的发兰盘12a上形成环状狭槽12b，插入温度传感器5。另外，也可以不采用固定式温度传感器5的沟槽检测方式，而采用将温度传感器埋入辊主体12的热管15的附近，并与辊主体12一起旋转的旋转变压器检测方式。

加热器6连接在图1的电源装置3上。温度传感器5连接在图1的控制部2上。对这样的导丝辊来说，即使发生瞬间停电也会依靠惯性传送丝条，由于辊主体12的热容量很大，温度将会慢慢降低。因此，当使用本发明的控制装置时，瞬间停电恢复时辊主体12的温度在短时间内可以恢复到目标温度，从而可以使因加热不足造成的不良丝条达到最小限度。

Claims (4)

1、一种丝条加热用加热器的控制装置，该装置具有对丝条加热用的加热器的输出量进行控制的控制部，其特征在于：

上述控制部具有：根据温度传感器的输出与目标温度的偏差，控制上述输出量的控制装置；及检测停电及停电恢复的电源监控器，

上述控制装置根据由上述电源监控器的停电及停电恢复检测，对停电恢复时的上述输出量进行控制。

2、如权利要求1所记载的丝条加热用加热器的控制装置，其特征在于：

上述控制装置具有：第1控制模式和第2控制模式，所述第1控制模式，根据温度传感器的输出和目标温度的偏差，对上述输出量进行控制；所述第2控制模式，其在停电恢复时，发出比在根据上述偏差的所述第1控制方式下的上述输出量更高输出量的命令。

3、如权利要求2所记载的丝条加热用加热器的控制装置，其特征在于：

上述第2控制模式的上述输出量，依据上述第1控制模式的停电发生前的输出量算出。

4、如权利要求2及3所记载的丝条加热用加热器的控制装置，其特征在于：

上述控制装置具有根据上述温度传感器的输出，从上述第2控制模式向上述第1控制模式转换的转换手段。

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