CN203376631U

CN203376631U - 细纱机纺纱控制系统

Info

Publication number: CN203376631U
Application number: CN201320458608.XU
Authority: CN
Inventors: 仇爱华; 须斌; 卓达; 夏业中; 胡瓒
Original assignee: XINAN NAIDA DRIVE TECHNOLOGY (SHANGHAI) CO LTD
Current assignee: XINAN NAIDA DRIVE TECHNOLOGY (SHANGHAI) CO LTD
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2023-07-30

Abstract

本实用新型公开了一种细纱机纺纱控制系统，包括PLC控制器、至少一组细纱机控制器组以及与该至少一组细纱机控制器组一一对应的至少一个节点控制器，每一细纱机控制器组包括多台细纱机控制器，每一细纱机控制器用于控制一纱锭电机的运转；PLC控制器与所有节点控制器通讯连接；每一节点控制器与所对应的细纱控制器组中的所有细纱机控制器通讯连接。本实用新型能够使操作人员能够及时了解每一台纱锭电机的运行状态，对每一纱锭实现单台控制，减小机械损耗，提高了控制精度。

Description

细纱机纺纱控制系统

技术领域

本实用新型涉及纺织技术，尤其涉及细纱机纺纱控制系统。

背景技术

细纱机是纺纱的主要机器，细纱的产量、质量是纺纱工艺各道工序优劣的综合反映。细纱机的生产单元是锭子，常以每千锭小时的产量来衡量细纱机的生产水平。每只锭子上所纺的纱会由于各种原因而断头，常以千锭小时发生的断头数表示断头率，断头率的高低影响劳动生产率、设备生产率、细纱质量和车间含尘量。能够减少断头率、节约能耗，是细纱机技术水平高低的标志。

现有的细纱机纺纱控制系统采用的是模拟通讯控制纱锭的驱动电机，对所有细纱纱锭进行整体控制。此种控制系统主要具有以下缺点：

1. 操作人员无法及时了解每一纱锭电机的运行状态，一旦某一纱锭电机的运行出现问题，无法得到有效及时地处理。另外，由于无法进行单台控制，一旦某一个纱锭出现问题，无法进行单台修复，这样大大降低了纺纱的效率。另外，由于无法单台控制，断头率也随之升高，影响产品质量；

2. 这种整体控制采用的是机械传动，在传动过程中机械损耗较大;

3.采用模拟量控制，传送的电信号是随着信号的大小的变化而变化的，这个变化的电信号无论在时间上或是在幅度上都是连续的，效率低；另外，控制精度低，控制过程困难。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种便于操作人员实时了解每一台纱锭电机的运行信息的细纱机纺纱控制系统。

本实用新型所要解决的又一技术问题在于提供一种对每一纱锭能够实现单台控制的细纱机纺纱控制系统。

本实用新型所采用的技术方案是：一种细纱机纺纱控制系统，包括PLC控制器、至少一组细纱机控制器组以及与该至少一组细纱机控制器组一一对应的至少一个节点控制器，每一细纱机控制器组包括多台细纱机控制器，每一细纱机控制器用于控制一纱锭电机的运转； PLC控制器与所有节点控制器通讯连接；每一节点控制器与所对应的细纱控制器组中的所有细纱机控制器通讯连接。

上述的细纱机纺纱控制系统，其中，该细纱机纺纱控制系统包括与该至少一组细纱机控制器组一一对应的至少一个细纱机调试器，每一细纱机调试器与所对应的细纱控制器组中的所有细纱机控制器通讯连接。

本实用新型具有以下优点：

1.本实用新型的每台细纱机控制器能够将纱锭电机的运行信息，通过通讯总线、节点控制器上发到PLC控制器，从而使操作人员能够及时了解每一台纱锭电机的运行状态，一旦每台纱锭电机的运行出现问题，都能得到有效及时地处理；细纱机调试器能够将与每一纱锭电机相对应的站号发送给与该纱锭电机相对应的细纱机控制器，从而可实现对细纱机的单台控制；

2.本实用新型的纱锭电机采用的是直流无刷电机，较之交流异步电机增加了控制效率，从而减小了机械传动过程中所产生的机械损耗；

3.本实用新型的PLC控制器与节点控制器之间、细纱机调试器与与其所对应的细纱机控制器之间以及节点控制器与其所对应的细纱机控制器之间均采用的是数字通讯，与模拟通讯相比，其抗干扰能力强，差错可控，容易加密，上报故障准确易解决；

4. 本实用新型通过细纱机控制器能够实现对纱锭电机的速度闭环控制，从而能防止细纱机因无限速保护导致电流过大的风险，使速度更精准更平稳，并且能利用PLC控制器实现良好的人机界面；

5. 细纱机控制器采用的是嵌入式安装，直接安装在纱锭里，节约了空间。

附图说明

图1是本实用新型的细纱机纺纱控制系统的一个实施例的原理框图。

图2是本实用新型的细纱机纺纱控制系统所采用的UART通讯电路的一个实施例的示意图。

图3是本实用新型的细纱机纺纱控制系统所采用的CAN总线接口电路的一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作出进一步说明。

请参考图1。根据本实用新型一实施例的细纱机纺纱控制系统包括PLC控制器1、至少一组细纱机控制器组以及与该至少一组细纱机控制器组一一对应的至少一个节点控制器2，每一细纱机控制器组包括多台细纱机控制器4，每一细纱机控制器4用于控制一纱锭电机5的运转。在本实用新型的一实施方式中，每组细纱机控制器组具有36台细纱机控制器。每台细纱机控制器嵌入安装在纱锭内，从纱锭的外观上无法看出。纱锭电机5为直流无刷电机。

PLC控制器1与所有的节点控制器2均通讯连接；每一节点控制器2与所对应的细纱控制器组中的所有细纱机控制器4通讯连接。优选地，PLC控制器1通过CAN总线通讯方式与所有的节点控制器2通讯连接。每一节点控制器2通过RS-485数字通讯方式与所对应的细纱控制器组中的所有细纱机控制器4通讯连接。

每一纱锭电机5的运转是通过其对应的细纱机控制器4来调试控制的，细纱机控制器4可以控制纱锭电机5的启停、正反转以及对纱锭电机的转速进行闭环设定、对纱锭电机进行故障查询等。每一细纱机控制器4将纱锭电机5的所有运行信息（例如运行速度、工作电压、工作电流等运行参数）通过节点控制器2发送给PLC控制器1，PLC控制器1能够在其电脑界面上显示这些运行信息，从而便于操作人员对每一纱锭电机的运行状态进行远程监控。

在本实用新型的一种优选的实施方式中，该细纱机纺纱控制系统包括与该至少一组细纱机控制器组一一对应的至少一个细纱机调试器3，每一细纱机调试器3与所对应的细纱控制器组中的所有细纱机控制器4通讯连接。最好是，每一细纱机调试器通过RS-485数字通讯方式与所对应的细纱控制器组中的所有细纱机控制器通讯连接。细纱机调试器3用于控制细纱机控制器4的启停。细纱机调试器3将要调试的那一纱锭电机5相对应的站号发送给与该纱锭电机相对应的细纱机控制器4，（当每组细纱机控制器组包括36台细纱机控制器时，对应的站号为1到36），每个站号也对应一台细纱机控制器4，细纱机控制器4收到该站号后对相应的纱锭电机5进行速度控制，从而控制纱锭的运转。如果所有的细纱机控制器4均没有收到站号，36台细纱机控制器就只能同时一起停止或者一起运行。当所有细纱机控制器处于停机状态时，收到站号的细纱机控制器4会启动并工作，然后对相应的纱锭电机5进行速度控制；当所有细纱机控制器处于运行状态时，收到站号的细纱机控制器4会停止。这样细纱机调试器3通过直接对细纱机控制器进行控制，从而实现了对每一台细纱机的控制，降低了机械损耗，提高了纺纱效率。细纱机调试器3也可以同时发送多个站号，比如同时发送站号1和2，那么第一台细纱机控制器和第二台细纱机控制器收到该站号后，就分别控制第一纱锭电机和第二纱锭电机，而其余的34台细纱机控制器维持原来的状态。

节点控制器2主要由单片机芯片、开关电源电路、CAN总线接口电路、UART通讯电路及其他辅助电路（如滤波，倒相，普通I/O等等）构成，其中单片机芯片对开关电源电路、CAN总线接口电路、UART通讯电路及其他辅助电路起到控制作用。

细纱机调试器3主要由单片机芯片、开关电源电路、UART通讯电路、显示屏及按键开关等其他辅助电路（如滤波，倒相, 普通I/O等等）构成，其中单片机芯片对开关电源电路、UART通讯电路、显示屏及按键开关等其他辅助电路起到控制作用。显示屏能够显示操作指令以及站号，用户可利用按键开关对站号进行加减选择。

细纱机控制器4主要由单片机芯片、开关电源电路、UART通讯电路、MOS管驱动电路、霍尔电路及其他辅助电路（如滤波，倒相，普通I/O等等）构成，其中单片机芯片对开关电源电路、UART通讯电路、MOS驱动电路、霍尔电路及其他辅助电路的控制作用。霍尔电路用于检测直流无刷电机的转子位置，MOS驱动电路用于驱动直流无刷电机运转。细纱机控制器控制细纱机的纱锭电机5，能分别与节点控制器2和细纱机调试器3进行数字RS-485通讯。细纱机控制器4采用的是嵌入式安装，与纱锭电机5一起安装在纱锭的底座上。

本实用新型的节点控制器、细纱机调试器和细纱机控制器中均采用了UART通讯电路以实现RS-485数字通讯。图2示出了该UART通讯电路的一个实施例。如图所示，该UART通讯电路采用了RS-485芯片U9，该RS-485芯片U9采用了单一电源+5V工作，额定电流为300 μA，采用半双工通讯方式，它完成将TTL电平转换为RS-485电平的功能。RS-485芯片U9的内部含有一个驱动器和接收器，RO端和DI端分别为接收器的输出端和驱动器的输入端，与单片机连接时只需分别与单片机的UART_RX端和UART_TX端相连即可；

端和DE端分别为接收和发送的使能端，当

端为逻辑0时，芯片处于接收状态；当DE为逻辑1时，芯片处于发送状态，因为RS-485工作在半双工状态，所以只需用单片机的一个管脚TR_EN控制这两个引脚即可；A端和B端分别为接收和发送的差分信号端，当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1；当A的电平低于B端时，代表发送的数据为0。在与单片机连接时只需要一个信号控制RS-485的接收和发送即可。同时将A和B端之间加匹配电阻。

图3是本实用新型的细纱机纺纱控制系统所采用的CAN总线接口电路的一个实施例的示意图。在PLC控制器1及节点控制器2中均设有该CAN总线接口电路。其中，采用了型号为MCP2551 的CAN收发器芯片U1。电阻R21为上拉电阻，CAN收发器芯片U1的TXD端与单片机管脚连接必须同时接上拉电阻，一方面，上拉电阻R21保证单片机中的三极管导通时输出低电平，截止时输出高电平；另一方面，这也是CAN 总线的要求。TXD端的状态决定着高、低电平CAN 电压输入/输出端CANH、CANL的状态。CAN总线规定，总线在空闲期间应呈隐性，即CAN 网络中节点的缺省状态是隐性，这要求CAN收发器芯片U1的TXD端的缺省状态为逻辑1(高电平)。为此，必须通过上拉电阻R21确保在不发送数据或出现异常情况时，TXD端的状态为逻辑1(高电平)。CAN总线的末端必须连接1个120Ω的电阻，与CMF相连接入120Ω电阻，它们对总线阻抗匹配有着重要的作用，不可省略。否则，将大大降低总线数据通信时的可靠性和抗干扰性，甚至有可能导致无法通信。为提高接口电路的抗干扰能力，本实用新型在CAN收发器芯片U1的CANH、CANL端与地之间并联2个1nF的小电容C3、C4，以滤除总线上的高频干扰，防止电磁辐射；在CAN收发器芯片U1的CANH、CANL端与CAN总线之间各串联1个30Ω的电阻R22、R23，以限制电流，保护CAN收发器芯片U1免受过流冲击；在CAN收发器芯片U1的电源端VCC与地端GND之间加入1个100 nF的去耦合电容C2，以降低干扰。

Claims

1.一种细纱机纺纱控制系统，其特征在于，包括PLC控制器、至少一组细纱机控制器组以及与该至少一组细纱机控制器组一一对应的至少一个节点控制器，每一细纱机控制器组包括多台细纱机控制器，每一细纱机控制器用于控制一纱锭电机的运转；

所述的PLC控制器与所有节点控制器通讯连接；

每一节点控制器与所对应的细纱控制器组中的所有细纱机控制器通讯连接。

2.如权利要求1所述的细纱机纺纱控制系统，其特征在于，该细纱机纺纱控制系统包括与该至少一组细纱机控制器组一一对应的至少一个细纱机调试器，每一细纱机调试器与所对应的细纱控制器组中的所有细纱机控制器通讯连接。

3.如权利要求2所述的细纱机纺纱控制系统，其特征在于，所述的PLC控制器通过CAN总线通讯方式与所有的节点控制器通讯连接。

4.如权利要求2所述的细纱机纺纱控制系统，其特征在于，每一细纱机调试器通过RS-485数字通讯方式与所对应的细纱控制器组中的所有细纱机控制器通讯连接。

5.如权利要求2所述的细纱机纺纱控制系统，其特征在于，每一节点控制器通过RS-485数字通讯方式与所对应的细纱控制器组中的所有细纱机控制器通讯连接。

6.如权利要求1所述的细纱机纺纱控制系统，其特征在于，每组细纱机控制器组具有36台细纱机控制器。

7.如权利要求1所述的细纱机纺纱控制系统，其特征在于，每台细纱机控制器嵌入安装在纱锭内。

8.如权利要求1所述的细纱机纺纱控制系统，其特征在于，所述的纱锭电机为直流无刷电机。