CN203786537U - 一种用于3股帘子线直捻机的电气控制系统及同步装置 - Google Patents

一种用于3股帘子线直捻机的电气控制系统及同步装置 Download PDF

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Abstract

一种用于3股帘子线直捻机的电气控制系统及同步装置,包括PLC可编程控制器,PLC可编程控制器与多个锭位单元电连接,锭位单元中设有单片机控制器,单片机控制器与PLC可编程控制器电连接,PLC可编程控制器与锭子变频器电连接,锭子变频器同时与第一锭子的第一永磁同步电机和第二锭子的第二永磁同步电机电连接,以锭子变频器同时驱动第一永磁同步电机和第二永磁同步电机同步旋转;其中速度给定来自PLC可编程控制器,启停方式采用I/O接点控制。本实用新型通过采用一个锭子变频器驱动两台永磁同步电机,保证2个锭位加捻速度始终一致,从而保证左右锭位捻度相同,效率高、节约能源、绿色环保,采用开环控制方式,提高系统的稳定性。

Description

—种用于3股帘子线直捻机的电气控制系统及同步装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及于直捻机控制领域,特别是一种用于3股帘子线直捻机的电气控制系统及同步装置。
背景技术
[0002] 帘子线主要用于汽车轮胎做骨架。它要求原丝经过加捻后的帘子线的强力保持率要大于94%以上,抢度偏差小于±8 ;目前3股帘子线加抢方法有3种:第一是传统环锭加捻方法,3根单丝先初捻,然后再复捻。由于是2次加捻它强力保持率最高只能达到90%,产量低下,操作不方便。第二是2台异步电动机经同步带传动强行达到速度一致的加捻方法,由于锭子转速最高可以达到10000转/分,由于在同步状态下,各自驱动力不一致,会造成其中一个异步电动机处于发电状态,从而故障率高,安装和维修都不方便,例如中国专利文献CN101429693公开了一种三股丝直接加捻成线的方法及捻线装置,即为通过同步带保持速度一致。第三是3根单丝先分别加捻再合股加捻的加捻方法,它效率低,多一次加捻会降低帘子线的强力保持率。
发明内容
[0003] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于3股帘子线直捻机的电气控制系统及同步装置,可以解决现有技术中3股帘子线加捻方法中强力保持率不达标,捻度偏差大,产量低,安装、维护不方便等问题,尤其是解决两个锭子之间的高速运转下的同步问题。
[0004] 为解决上述技术问题,本实用新型所采用的技术方案是:一种用于3股帘子线直捻机的电气控制系统,包括PLC可编程控制器,PLC可编程控制器与多个锭位单元电连接,锭位单元中设有单片机控制器,单片机控制器与PLC可编程控制器电连接,PLC可编程控制器与锭子变频器电连接,锭子变频器同时与第一锭子的第一永磁同步电机和第二锭子的第二永磁同步电机电连接,以锭子变频器同时驱动第一永磁同步电机和第二永磁同步电机同步旋转。
[0005] 所述的单片机控制器与用于第一锭子的第一外纱张力控制器电连接;单片机控制器还与用于第二锭子的第二外纱张力控制器电连接。
[0006] 所述的单片机控制器与第一断丝检测器和第二断丝检测器电连接。
[0007] 所述的PLC可编程控制器通过通信模块与各个锭位单元电连接;
[0008] PLC可编程控制器通过通信模块与卷绕变频器电连接,卷绕变频器驱动卷绕电动机,安装于卷绕电动机或卷绕电动机的传动机构上的卷绕编码器与卷绕变频器电连接,构成闭环控制;
[0009] PLC可编程控制器通过通信模块与超喂变频器电连接,超喂变频器驱动超喂电动机,安装于超喂电动机或超喂电动机的传动机构上的超喂编码器与超喂变频器电连接,构成闭环控制;[0010] PLC可编程控制器通过通信模块与横动伺服驱动器电连接,横动伺服驱动器驱动横动伺服电机,安装于横动伺服电机的编码器与横动伺服驱动器电连接,构成闭环控制。[0011 ] 所述的通信模块为PR0FIBUS-DP总线通信模块。
[0012] 所述的单片机控制器采用德州仪器TI320F2407。
[0013] 一种用于3股帘子线直捻机的锭子同步装置,包括第一锭子和第二锭子,单片机控制器与锭子变频器电连接,锭子变频器同时与第一锭子的第一永磁同步电机和第二锭子的第二永磁同步电机电连接。
[0014] 第一单丝经过第一外纱张力控制器与第一锭子内的第二单丝合捻,2合股线依次经第一超喂装置、第二外纱张力控制器与第二锭子内的第三单丝合捻,3合股捻线经超喂装置、横动装置后在卷绕装置卷绕。
[0015] 本实用新型提供的一种用于3股帘子线直捻机的电气控制系统及同步装置与现有技术相比具有以下优点:
[0016] 1、本实用新型通过西门子Profibus总线通讯的设计,使得通讯效率大大提高,设备整体性能良好,自动化程度高,故障率低。
[0017] 2、本实用新型采用触摸屏作为人机界面,人机界面可视化程度高,所有总线节点和报警点都能在人机界面上显示,若设备出现故障,操作员在监控画面上就可以看到故障点,维修方便。
[0018] 3、本实用新型采用变频器与编码器组成的闭环控制系统,使3轴传动的速度控制精度闻、运行稳定。
[0019] 4、本实用新型采用数字控制技术输出张力值,控制精度高、运行稳定。
[0020] 5、本实用新型通过采用一个锭子变频器驱动两台永磁同步电机,保证2个锭位加捻速度始终一致,从而保证左右锭位捻度相同,效率高、节约能源、绿色环保,进一步的,采用开环控制方式,提高系统的稳定性。
[0021] 6、本实用新型能大幅提高帘子线的强力保持率。
[0022] 7、本实用新型后期维护方便,降低了工人劳动强度,节省了大量的维修成本。
附图说明
[0023] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明:
[0024] 图1为本实用新型的电气控制系统结构示意图。
[0025] 图2为本实用新型的连接结构示意图。
[0026] 图中:PLC可编程控制器I,通信模块2,触摸屏3,操作面板4,控制电源5,卷绕变频器6,卷绕电动机7,卷绕编码器8,超喂变频器9,超喂电动机10,超喂编码器11,横动伺服驱动器12,横动伺服电机13,锭位单元14,单片机控制器15,第一外纱张力控制器16,启停按键板17,断丝检测器18,第二外纱张力控制器19,控制参数设置20,锭子变频器21,第一控制接触器22,第二控制接触器22’,第一永磁同步电机23,第二永磁同步电机23’,第一锭子24,第二锭子25,第一单丝26,第二单丝27,超喂装置28,第一超喂装置28’,横动装置29,卷绕装置30,2合股线31,第三单丝32,3合股线33。
具体实施方式[0027] 实施例1:
[0028] 如图1中,一种用于3股帘子线直捻机的电气控制系统,包括PLC可编程控制器1,PLC可编程控制器I与多个锭位单元14电连接,本例中采用42个锭位单元14。优选的,PLC可编程控制器I为西门子S7-200、300系列。
[0029] 优选的,PLC可编程控制器I通过PR0FIBUS-DP总线的通信模块2与各个部件实现通信,PR0FIBUS-DP模块采用西门子EM277。
[0030] PLC可编程控制器I还与触摸屏3、操作面板4和控制电源5电连接。其中触摸屏3采用西门子MP277,操作面板4包含按钮、指示灯和安全开关。
[0031] 在每个锭位单元14中设有单片机控制器15,单片机控制器15与PLC可编程控制器I电连接,速度给定来自PLC可编程控制器I,PLC可编程控制器I与锭子变频器21电连接,锭子变频器21同时与第一锭子24的第一永磁同步电机23和第二锭子25的第二永磁同步电机23’电连接,以锭子变频器21同时驱动第一永磁同步电机23和第二永磁同步电机23’同步旋转;所述的单片机控制器15采用德州仪器TI320F2407。采用一台锭子变频器21同时控制两台永磁同步电机可以确保信号一致,配合永磁同步电机的同步性能,从而确保第一锭子24和第二锭子25转速保持一致,并克服现有技术中的缺陷,生产的3股帘子线强力保持率达标,捻度偏差符合要求,产量提高,安装、维护方便。
[0032] 所述的单片机控制器15与第一永磁同步电机23和第二永磁同步电机23’之间为开环控制。采用开环控制的可以提高系统的稳定性,避免出现闭环控制中的系统振荡,且控制和调试方便,非常适用两台高速永磁同步电机的工况。
[0033] 本实用新型采用矢量控制Scalar方法和通过设置精确合适的参数来驱动锭子变频器21 ;速度给定来自PLC可编程控制器I的Profibus-DP总线通讯;启停方式采用I/O接点控制。启动时锭子变频器21先直流励磁让永磁同步电机转到合适位置,然后提升输出频率驱动两台第一永磁同步电机23和第二永磁同步电机23’同步运转,达到3股帘子线加捻工艺要求。
[0034] 优选的如图1、2中,所述的单片机控制器15与用于第一锭子24的第一外纱张力控制器16电连接;单片机控制器15还与用于第二锭子25的第二外纱张力控制器19电连接。采用由单片机控制器15控制的两个外纱张力控制器除了可以控制直捻的进给速度,以提高强力保持率,同时两个外纱张力控制器还可以控制第一锭子24和第二锭子25的气圈大小,以降低能耗,更多的控制方法可以参见中国专利文献CN102212905A —种用于直捻机的外纱张力调节方法。
[0035] 优选的如图1中,所述的单片机控制器15与第一断丝检测器18和第二断丝检测器18’电连接。由此结构,可以判断多股捻和在一起的合股线是否断丝,从而确保产品质量。更多的结构,可以参见中国专利文献CN102212905A用于判断纱线是否断丝的检测装置。
[0036] 优选的如图1中,所述的PLC可编程控制器I通过通信模块2与各个锭位单元14电连接;
[0037] PLC可编程控制器I通过通信模块2与卷绕变频器6电连接,卷绕变频器6驱动卷绕电动机7,安装于卷绕电动机7或卷绕电动机7的传动机构上的卷绕编码器8与卷绕变频器6电连接,构成闭环控制;[0038] PLC可编程控制器I通过通信模块2与超喂变频器9电连接,超喂变频器9驱动超喂电动机10,安装于超喂电动机10或超喂电动机10的传动机构上的超喂编码器11与超喂变频器9电连接,构成闭环控制;
[0039] PLC可编程控制器I通过通信模块2与横动伺服驱动器12电连接,横动伺服驱动器12驱动横动伺服电机13,安装于横动伺服电机13的编码器与横动伺服驱动器12电连接,构成闭环控制。
[0040] 由此结构,实现对上述卷绕装置、超喂装置、横动装置和3轴传动的精确控制。
[0041] 本实用新型的工作过程如下:
[0042] 1、闭合总电源开关。主回路和控制电源5得电。
[0043] 2、在触摸屏3上按工艺要求输入锭速、捻度、定长、外纱张力值、超喂比等参数。
[0044] 3、按操作面板4上的备用按钮,总接触器吸合,锭子变频器21、卷绕变频器6和超喂变频器9得电、横动伺服驱动器12得电。
[0045] 4、按操作面板4上的启动按钮,卷绕变频器6驱动卷绕电动机7、超喂变频器9驱动超喂电动机10、横动伺服驱动器12驱动横动伺服电机13运转起来,使整个传动系统稳定运行工作。
[0046] 5、第一外纱张力控制器16和第二外纱张力控制器19按触摸屏3输入的参数要求输出张力值。
[0047] 6、在任何一个锭位单元14的第一锭子24和第二锭子25上按机械、工艺要求挂上原丝。
[0048] 7、按下右侧第二锭位启停按键板17的启停ON键吸合第一控制接触器22和第二控制接触器22’使能锭子变频器21可以控制第一永磁同步电机23和第二永磁同步电机23,。
[0049] 8、锭子变频器21先直流励磁让永磁同步电机转到合适位置。然后提升输出频率驱动2台并联运行高速永磁同步电机同步运转。
[0050] 9、2个锭位一组的单片机控制器15实时控制2台高速永磁同步电机同步运转。
[0051] 10、锭位加捻原丝到定长后自动同步停车。
[0052] 实施例2:
[0053] 如图2中,一种用于3股帘子线直捻机的锭子同步装置,包括第一锭子24和第二锭子25,单片机控制器15与锭子变频器21电连接,锭子变频器21同时与第一锭子24的第一永磁同步电机23和第二锭子25的第二永磁同步电机23’电连接,以锭子变频器21同时驱动第一永磁同步电机23和第二永磁同步电机23’同步旋转。
[0054] 所述的单片机控制器15与第一永磁同步电机23和第二永磁同步电机23’之间为开环控制。
[0055] 本实用新型中采用一台交流变频器同时驱动2台高速永磁同步电动机并保证在启动、运转、停车阶段始终保持同步的控制方式,其加捻方式见图2。第一单丝26经过第一外纱张力控制器16与第一锭子24内的第二单丝27合股加捻,2合股线31依次经第一超喂装置28’、第二外纱张力控制器19与第二锭子25内的第三单丝32合捻,合股捻线33即3股帘子线经超喂装置28、横动装置29排线后在卷绕装置30卷绕成成品卷装。
[0056] 以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例,并非对本实用新型作任何限制,凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等同结构变化,均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于3股帘子线直捻机的电气控制系统,包括PLC可编程控制器(I),PLC可编程控制器(I)与多个锭位单元(14)电连接,其特征是:锭位单元(14)中设有单片机控制器(15),单片机控制器(15)与PLC可编程控制器(I)电连接,PLC可编程控制器(I)与锭子变频器(21)电连接,锭子变频器(21)同时与第一锭子(24)的第一永磁同步电机(23)和第二锭子(25)的第二永磁同步电机(23’)电连接,以锭子变频器(21)同时驱动第一永磁同步电机(23)和第二永磁同步电机(23’ )同步旋转。
2.根据权利要求1所述的一种用于3股帘子线直捻机的电气控制系统,其特征是:所述的单片机控制器(15)与用于第一锭子(24)的第一外纱张力控制器(16)电连接;单片机控制器(15)还与用于第二锭子(25)的第二外纱张力控制器(19)电连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于3股帘子线直捻机的电气控制系统,其特征是:所述的单片机控制器(15)与第一断丝检测器(18)和第二断丝检测器(18’ )电连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于3股帘子线直捻机的电气控制系统,其特征是:所述的PLC可编程控制器(I)通过通信模块(2 )与各个锭位单元(14 )电连接; PLC可编程控制器(I)通过通信模块(2 )与卷绕变频器(6 )电连接,卷绕变频器(6 )驱动卷绕电动机(7),安装于卷绕电动机(7)或卷绕电动机(7)的传动机构上的卷绕编码器(8)与卷绕变频器(6)电连接,构成闭环控制; PLC可编程控制器(I)通过通信模块(2 )与超喂变频器(9 )电连接,超喂变频器(9 )驱动超喂电动机(10),安装于超喂电动机(10)或超喂电动机(10)的传动机构上的超喂编码器(11)与超喂变频器(9)电连接,构成闭环控制; PLC可编程控制器(I)通过通信模块(2)与横动伺服驱动器(12)电连接,横动伺服驱动器(12)驱动横动伺服电机(13),安装于横动伺服电机(13)的编码器与横动伺服驱动器(12)电连接,构成闭环控制。
5.根据权利要求4所述的一种用于3股帘子线直捻机的电气控制系统,其特征是:所述的通信模块(2)为PROFIBUS-DP总线通信模块。
6.根据权利要求1所述的一种用于3股帘子线直捻机的电气控制系统,其特征是:所述的单片机控制器(15)采用德州仪器TI320F2407。
7.一种用于3股帘子线直捻机的同步装置,包括第一锭子(24)和第二锭子(25),其特征是:单片机控制器(15)与锭子变频器(21)电连接,锭子变频器(21)同时与第一锭子(24)的第一永磁同步电机(23)和第二锭子(25)的第二永磁同步电机(23’ )电连接。
8.根据权利要求7所述的一种用于3股帘子线直捻机的同步装置,其特征是:第一单丝(26 )经过第一外纱张力控制器(16 )与第一锭子(24)内的第二单丝(27 )合捻,2合股线(31)依次经第一超喂装置(28’)、第二外纱张力控制器(19)与第二锭子(25)内的第三单丝(32 )合捻,3合股捻线经超喂装置(28 )、横动装置(29 )后在卷绕装置(30 )卷绕。
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