CN203474986U

CN203474986U - 清梳联电气控制系统

Info

Publication number: CN203474986U
Application number: CN201320450380.XU
Authority: CN
Inventors: 徐毅; 贾坤; 冯陈顺
Original assignee: Qingdao Hongda Textile Machinery Co Ltd
Current assignee: Qingdao Hongda Textile Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2023-07-26

Abstract

本实用新型提供一种清梳联电气控制系统，包括：抓棉机、开棉机、多仓混棉机、清棉机、输棉管道、梳棉机、风机、金火探、除微尘机、传感器及控制系统，其特点是：控制系统包括中央控制器、人机界面，传感器包括抓棉机行走速度传感器、抓棉深度传感器、混棉管道压力传感器、混棉仓物位传感器、混棉机斜帘速度和平帘速度传感器、输棉管道压力传感器，传感器信号输出端连接到中央控制器的信号输入端，抓棉机、开棉机、多仓混棉机、清棉机的控制器分别与中央控制器连接。实现清梳联系统在线检测、实时调节的自动化控制，避免多仓跑空、储棉量波动过大、后级输棉不稳定、频繁启动停止等情况的发生，保证供棉通畅、输出筵棉连续均匀。

Description

清梳联电气控制系统

技术领域

本实用新型属于纺织设备制造技术领域，涉及清梳联设备的改进，具体说是一种清梳联电气控制系统。

背景技术

清梳联设备是由抓棉机、单轴流开棉机、多仓混棉机、清棉机、输棉管道、梳棉机组合而成的前纺设备，通常还配设有：风机、金火探、除微尘机等辅助设备，清梳联设备承担着从原棉到棉条的生产过程，整个系统分为三个区域，第一区域：抓棉机—多仓混棉机；第二区域：多仓混棉机—清棉机、第三区域：清棉机—输棉管道（梳棉机）。目前清梳联设备各区域之间的控制方式基本上是单纯的要棉供棉的关系，前后级之间无法根据实际情况实时在线调节，单机的参数不当可能引起整个系统运行的异常。

抓棉机到多仓混棉机之间，抓棉机按照设定的行走速度、抓棉深度工作，设定参数不当有可能导致抓棉量不足多仓跑空，或者抓棉量过多造成抓棉机频繁启停工作效率降低，多仓混棉机要棉压力上下限设置不当，就会造成棉仓储棉量波动过大，进而造成向后级输棉的不稳定，平帘斜帘的频繁启动停止，进而造成生产线的供棉不正常。

清棉机的储棉箱内设有一对检测储棉高度的光电传感器，多仓混棉机的平帘和斜帘根据设定的速度频率运行，用户输入的平帘和斜帘速度是根据调试人员经验和现场观察，平帘和斜帘的运行状态效率如何，没有软件跟踪并分析，速度低能导致向后级喂棉不足，出现系统给棉不足的情况，速度高直接导致频繁启停，机台的运行效率下降。

清棉机向梳棉管道供棉，属于清花供棉系统比较核心的部分，直接影响到后级梳棉机输出产品也即整个清梳联设备输出产品—棉条的质量。首先，操作者需输入目标压力值，再根据经验调节比例系数和积分时间，控制器以用户输入的参数为基准，与反馈的压力值比较，通过PID数学模型调节供棉量，对于操作者来说，比例系数和积分时间是比较难于掌握的，参数的设置不当会导致系统运行不平稳。

发明内容

本实用新型针对现有技术存在的上述问题提供一种清梳联电气控制系统，通过闭环控制系统，实时检测各机台的反馈数据、机台效率，自动调整各机台的工艺参数，保持系统稳定，保证供棉通畅、输出筵棉连续均匀，同时减少电

机频繁启停，降低电能消耗，减轻操作人员的负担。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种清梳联电气控制系统，包括：抓棉机、开棉机、多仓混棉机、清棉机、输棉管道、梳棉机、风机、金火探、除微尘机、传感器及控制系统，其特征在于：所述控制系统包括：中央控制器、人机界面，所述的传感器包括：抓棉机行走速度传感器、抓棉深度传感器、混棉管道压力传感器、混棉仓物位传感器、混棉机斜帘速度传感器和平帘速度传感器、输棉管道压力传感器，所述各传感器的信号输出端连接到中央控制器的信号输入端，抓棉机、开棉机、多仓混棉机及清棉机各自配置的控制器分别与中央控制器连接，人机界面连接到中央控制器。

对上述技术方案的改进：所述的混棉管道压力传感器有两个，设置在抓棉机到开棉机之间的输棉管道上或者开棉机到多仓混棉机之间的输棉管道上；所述的混棉仓物位传感器有六个，均为对射式光电传感器，分别设置在多仓混棉机的各储棉仓内；所述的输棉管道压力传感器有两个，设置在清棉机到梳棉机之间的输棉管道上，所述混棉机斜帘速度传感器设置在多仓混棉机的斜帘上部转轴上，所述混棉机平帘速度传感器设置在多仓混棉机平帘一端的转轴上。

对上述技术方案的进一步改进：所述的抓棉机行走速度传感器、抓棉深度传感器、混棉机斜帘速度传感器和平帘速度传感器均为编码器，所述各编码器的输出端连接到中央控制器的测速输入端。

对上述技术方案的进一步改进：所述的中央控制器的核心控制芯片是32位ARM芯片STM32F216，所述的人机界面与中央控制器通过CAN自定义通讯协议交互。

本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型通过闭环控制系统，根据设定的产量和品种实现了清梳联系统在线检测、实时调节的自动化控制，自动化程度高，不需要依赖于人工，且以机器运行效率作为调节的依据，避免了多仓跑空、储棉量波动过大、后级输棉不稳定、频繁启动停止等情况的发生，保持系统稳定，保证供棉通畅、输出筵棉连续均匀。同时，减降低电能消耗，减轻操作人员的负担，有效地提高了整个清梳联系统的工作效率。

附图说明

图1为本实用新型采用现有抓棉机上设置行走速度传感器及抓棉深度传感器的示意图；

图2为本实用新型抓棉机连接的输棉管道上设置混棉管道压力传感器的示意图；

图3为本实用新型清棉机连接的输棉管道上设置输棉管道压力传感器的示意图；

图4为本实用新型多仓混棉机上设置传感器的示意图；

图5为本实用新型清梳联电气控制系统的控制原理框图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述：

参见图1-图5，本实用新型一种清梳联电气控制系统的实施例，包括：抓棉机、开棉机、多仓混棉机、清棉机、输棉管道、梳棉机、风机、金火探、除微尘机、传感器及控制系统。上述控制系统包括：中央控制器、人机界面，所述的传感器包括：抓棉机行走速度传感器2（现有技术，安装于行走电机减速机输出轴）、抓棉深度传感器1（现有技术，安装于升降电机减速机输出轴）、混棉管道压力传感器3、混棉仓物位传感器6、混棉机斜帘速度传感器4、混棉机平帘速度传感器5、输棉管道压力传感器7，所述各传感器的信号输出端连接到中央控制器的信号输入端，抓棉机、开棉机、多仓混棉机及清棉机各自配置的控制器分别与中央控制器连接，人机界面连接到中央控制器。

上述的混棉管道压力传感器3有两个（现有技术为一个），设置在抓棉机到开棉机之间的输棉管道上（或者开棉机到多仓混棉机之间的输棉管道上），两个混棉管道压力传感器3上下排列设置，其输出信号连接到中央控制器的模拟量输入端。设置两个混棉管道压力传感器3可以克服因压力传感器漂移导致的检测误差。

上述的混棉仓物位传感器6有六个，均为对射式光电传感器，分别设置在多仓混棉机的6个储棉仓内，其信号输出端分别连接到中央控制器的开关量输入端。多点检测便于掌握混棉仓各位置的储棉量，也避免光电传感器故障造成漏检。

上述的输棉管道压力传感器7有两个（现有技术为一个），设置在清棉机到梳棉机之间的输棉管道上，两个输棉管道压力传感器7上下排列设置，其输出信号连接到中央控制器的模拟量输入端。设置两个输棉管道压力传感器7可以克服因压力传感器漂移导致的检测误差。

上述混棉机斜帘速度传感器4设置在混棉机斜帘上部的转轴上，所述混棉机平帘速度传感器5设置在混棉机平帘一端的转轴上。

上述的抓棉机行走速度传感器2、抓棉深度传感器1、混棉机斜帘速度传感器4和平帘速度传感器5均为编码器，各编码器的输出端连接到中央控制器的测速输入端。

在本实施例中，中央控制器的核心控制芯片是32位ARM芯片STM32F216。该芯片有144条引脚,具有丰富的各种外围接口电路.可以节省外围电路器件的数量,降低成本,提高可靠性。TM32F216具有32路输入I/O，32路输出I/O，10路测速输入，6路12位模拟量输入，2路12位模拟量输出，2路CAN通信口，1路485通信口，1路I2C通信口。这些硬件资源可以满足本实用新型的需要。在本实施例中，人机界面与中央控制器通过CAN自定义通讯协议交互。在实际使用中清梳联各单机的驱动电机通常用变频器调速，此时，中央控制器可以根据变频器的配置选择对应通信口与中央控制器交互。

参见图5，本实用新型清梳联电气控制系统的具体工作方式，清梳联电气控制系统分为三个区域控制，可以分为三个模块。

1、抓棉机—多仓混棉机（第一区域）的控制：

用户在人机界面上输入清花系统产量，选择智能模式, 上述参数通过CAN自定义通讯协议方式上传给中央控制器。中央控制器先按照默认的抓取深度、行走速度投入运行，同时不断地读取抓棉机行走速度传感器2、抓棉深度传感器1、两个混棉管道压力传感器3的值，以抓棉机的行走时间为基础，通过软件计算抓棉机的效率，保持效率在75%-90%之间。如果多仓混棉机的混棉管道压力持续达不到压力下限值，则自动调整提高抓棉机行走速度，并相应地跟踪抓棉深度。同理，多仓混棉机的混棉管道压力频繁超过上限并且抓棉机实际工作效率不高，则降低抓棉机运行速度，同时相应降低抓棉深度，使清梳联设备的第一区域的喂棉达到相对平衡。出于对机器设备的保护，避免机器在极限状态工作，抓棉机行走速度的最高值控制在19米/分，抓包深度的跟踪以1mm为基准增加或减少，最高深度为5mm。

2、多仓混棉机—清棉机（第二区域）的控制：中央控制器先按照默认的斜帘速度和平帘速度投入运行，同时不断读取六个混棉仓物位传感器6的状态（该物位传感器6的状态体现了棉仓储棉量是否达到设定量），以及斜帘速度传感器、平帘速度传感器的值，通过软件计算棉仓储棉量，计算单位时间内的效率、计算电机的启停次数和单位时间内要棉的频率，判定预设的速度是否合适，当启停次数和要棉频率过于频繁时，降低斜帘和平帘速度，反之，增加斜帘和平帘速度，使清梳联设备的第二区域其达到相对平衡。通常斜帘速度以2HZ或4HZ的幅度调节，平帘速度以1HZ或2HZ的幅度调节。

3、清棉机—输棉管道（第三区域）的控制：

清棉机向输棉管道供棉，属于清花供棉系统比较核心的部分，直接关系到梳棉机输出产品也即棉条的条干均匀度，为保证清棉机输出平稳均匀，清棉机的速度控制按照PID模式进行，中央控制器先按照默认的PID参数控制清棉机的运行速度，同时不断读取输棉管道两个压力传感器的反馈值，计算清棉机给棉电机的运行效率，当输棉管道两个压力传感器7的反馈值波动时通过软件自动优化比例系数和积分时间，改变清棉机的运行速度，控制输棉管道流量的波动，使其基本稳定，以保证后续梳棉机的筵棉连续且均匀，使清梳联设备的最终产品—棉条具有良好的条干均匀度。

清梳联设备的辅助设备如：风机、金火探、除微尘机等，中央控制器只控制其与相应的设备同时启停。

当然，上述说明并非是对发明的限制，本实用新型也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本实用新型的实质范围内，所作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种清梳联电气控制系统，包括：抓棉机、开棉机、多仓混棉机、清棉机、输棉管道、梳棉机、风机、金火探、除微尘机、传感器及控制系统，其特征在于：所述控制系统包括：中央控制器、人机界面，所述的传感器包括：抓棉机行走速度传感器、抓棉深度传感器、混棉管道压力传感器、混棉仓物位传感器、混棉机斜帘速度传感器和平帘速度传感器、输棉管道压力传感器，所述各传感器的信号输出端连接到中央控制器的信号输入端，抓棉机、开棉机、多仓混棉机及清棉机各自配置的控制器分别与中央控制器连接，人机界面连接到中央控制器。

2.按照权利要求1 所述的清梳联电气控制系统，其特征在于：所述的混棉管道压力传感器有两个，设置在抓棉机到开棉机之间的输棉管道上或者开棉机到多仓混棉机之间的输棉管道上；所述的混棉仓物位传感器有六个，均为对射式光电传感器，分别设置在多仓混棉机的各储棉仓内；所述的输棉管道压力传感器有两个，设置在清棉机到梳棉机之间的输棉管道上，所述混棉机斜帘速度传感器设置在多仓混棉机的斜帘上部转轴上，所述混棉机平帘速度传感器设置在多仓混棉机平帘一端的转轴上。

3.按照权利要求1 或2所述的清梳联电气控制系统，其特征在于：所述的抓棉机行走速度传感器、抓棉深度传感器、混棉机斜帘速度传感器和平帘速度传感器均为编码器，所述各编码器的输出端连接到中央控制器的测速输入端。

4.按照权利要求1 或2所述的清梳联电气控制系统，其特征在于：所述的中央控制器的核心控制芯片是32位ARM芯片STM32F216，所述的人机界面与中央控制器通过CAN自定义通讯协议交互。

5.按照权利要求3所述的清梳联电气控制系统，其特征在于：所述的中央控制器的核心控制芯片是32位ARM芯片STM32F216，所述的人机界面与中央控制器通过CAN自定义通讯协议交互。