TWI436178B - 具有擺頻功能之可程式邏輯控制器及其方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種擺頻方法,且特別是有關於一種利用可程式邏輯控制器執行之擺頻方法。
在人們日常生活中,紡織產品可以說是不可或缺的民生必需品,而紡織機械的精密集成度顯著地影響紡織品的優劣。近年來,隨著人們生活水平的提高,越來越多人對服飾、日常生活用品的品質要求越來越高,因而高精密集成的紡織機械在近幾年來,一直處於不斷上升的趨勢。因此,對紡織工藝中的紗錠成型過程的精確掌控也就顯得尤爲重要。
在紡織機械捲繞過程中,紗錠成型可以分由兩個獨立的運動叠加而成,一者為恒速(constant speed)旋轉運動,用以旋轉紙統,另一者為往復(traverse)運動,用以來回擺盪紗線。透過兩個運動的叠加,紗線在紙筒表面形成菱形網狀運動軌跡。如果兩個運動都是勻速運動,則勢必在紗線相交處形成鼓包,不利於捲繞成型,甚至會影響下一道工序,降低了生産效率。
對此,相關廠商研發出一種紡織產業專用的變頻器,其內嵌了擺頻功能,以改變往復運動的頻率,可有效解決上述問題。然而,只有在紡織行業專用的變頻器中才會內嵌上述擺頻功能,故此類變頻器無法應用於其他工作上,因而限制了此類變頻器的應用範圍。
在紡織機械捲繞過程中,紗錠成型可以分由兩個獨立的運動叠加而成,一者為恒速(constant speed)旋轉運動,用以旋轉紙統,另一者為往復(traverse)運動,用以來回擺盪紗線。透過兩個運動的叠加,紗線在紙筒表面形成菱形網狀運動軌跡。如果兩個運動都是勻速運動,則勢必在紗線相交處形成鼓包,不利於捲繞成型,甚至會影響下一道工序,降低了生産效率。
對此,相關廠商研發出一種紡織產業專用的變頻器,其內嵌了擺頻功能,以改變往復運動的頻率,可有效解決上述問題。然而,只有在紡織行業專用的變頻器中才會內嵌上述擺頻功能,故此類變頻器無法應用於其他工作上,因而限制了此類變頻器的應用範圍。
有鑑於此,本發明之技術態樣提供一種具有擺頻功能之可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC)以及利用可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法,以克服上述先前技術所遭遇之困難。
本發明之一目的在於利用一可程式邏輯控制器來實現擺頻的方法,藉此,紡織業之專用變頻器可無須內嵌擺頻功能之裝置,故可提升此類變頻器的應用範圍。
依據本發明之一實施方式,一種具有擺頻功能之可程式邏輯控制器包含一擺頻一次下降模組、一擺頻二次下降模組、一擺頻一次上升模組、一擺頻二次上升模組、及一控制模組。擺頻一次下降模組係用以將一變頻器之一擺頻最大振幅頻率降低至一擺頻最大跳躍頻率。擺頻二次下降模組係用以將擺頻最大跳躍頻率降低至一擺頻最小振幅頻率。擺頻一次上升模組係用以將擺頻最小振幅頻率提升至一擺頻最小跳躍頻率。擺頻二次上升模組係用以將擺頻最小跳躍頻率提升至擺頻最大振幅頻率。控制模組係用以循環執行擺頻一次下降模組、擺頻二次下降模組、擺頻一次上升模組、以及擺頻二次上升模組。其中擺頻一次上升模組及擺頻二次上升模組之執行時間之總和定義為一擺頻上升時間,擺頻一次下降模組與擺頻二次下降模組之執行時間之總和定義為一擺頻下降時間,擺頻上升時間與擺頻下降時間不同。
依據本發明之另一實施方式,一種藉由可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法,其主要包含下述步驟。利用一擺頻一次下降模組將一變頻器之一擺頻最大振幅頻率降低至一擺頻最大跳躍頻率。利用一擺頻二次下降模組將擺頻最大跳躍頻率降低至一擺頻最小振幅頻率。利用一擺頻一次上升模組將擺頻最小振幅頻率提升至一擺頻最小跳躍頻率。利用一擺頻二次上升模組將擺頻最小跳躍頻率提升至擺頻最大振幅頻率。利用一控制模組循環執行擺頻一次下降模組、擺頻二次下降模組、擺頻一次上升模組、以及擺頻二次上升模組。
藉由以上技術手段,本發明之實施方式所提供之可程式邏輯控制器可實現紡織業所需的擺頻曲線,以控制變頻器達到所需的擺頻,而使得變頻器無須內嵌任何擺頻功能之裝置。藉此,本發明可有效克服紡織業專用變頻器的應用限制。換個角度來說,本發明可利用可程式邏輯控制器搭配一般變頻器來實現紡織業所需的擺頻功能,而無須使用專用變頻器。
以上所述僅係用以闡明本發明之目的、達成此目的之技術手段以、以及其所產生的功效等等,本發明之具體細節將於下文中的實施方式及相關圖式中詳細介紹。
本發明之一目的在於利用一可程式邏輯控制器來實現擺頻的方法,藉此,紡織業之專用變頻器可無須內嵌擺頻功能之裝置,故可提升此類變頻器的應用範圍。
依據本發明之一實施方式,一種具有擺頻功能之可程式邏輯控制器包含一擺頻一次下降模組、一擺頻二次下降模組、一擺頻一次上升模組、一擺頻二次上升模組、及一控制模組。擺頻一次下降模組係用以將一變頻器之一擺頻最大振幅頻率降低至一擺頻最大跳躍頻率。擺頻二次下降模組係用以將擺頻最大跳躍頻率降低至一擺頻最小振幅頻率。擺頻一次上升模組係用以將擺頻最小振幅頻率提升至一擺頻最小跳躍頻率。擺頻二次上升模組係用以將擺頻最小跳躍頻率提升至擺頻最大振幅頻率。控制模組係用以循環執行擺頻一次下降模組、擺頻二次下降模組、擺頻一次上升模組、以及擺頻二次上升模組。其中擺頻一次上升模組及擺頻二次上升模組之執行時間之總和定義為一擺頻上升時間,擺頻一次下降模組與擺頻二次下降模組之執行時間之總和定義為一擺頻下降時間,擺頻上升時間與擺頻下降時間不同。
依據本發明之另一實施方式,一種藉由可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法,其主要包含下述步驟。利用一擺頻一次下降模組將一變頻器之一擺頻最大振幅頻率降低至一擺頻最大跳躍頻率。利用一擺頻二次下降模組將擺頻最大跳躍頻率降低至一擺頻最小振幅頻率。利用一擺頻一次上升模組將擺頻最小振幅頻率提升至一擺頻最小跳躍頻率。利用一擺頻二次上升模組將擺頻最小跳躍頻率提升至擺頻最大振幅頻率。利用一控制模組循環執行擺頻一次下降模組、擺頻二次下降模組、擺頻一次上升模組、以及擺頻二次上升模組。
藉由以上技術手段,本發明之實施方式所提供之可程式邏輯控制器可實現紡織業所需的擺頻曲線,以控制變頻器達到所需的擺頻,而使得變頻器無須內嵌任何擺頻功能之裝置。藉此,本發明可有效克服紡織業專用變頻器的應用限制。換個角度來說,本發明可利用可程式邏輯控制器搭配一般變頻器來實現紡織業所需的擺頻功能,而無須使用專用變頻器。
以上所述僅係用以闡明本發明之目的、達成此目的之技術手段以、以及其所產生的功效等等,本發明之具體細節將於下文中的實施方式及相關圖式中詳細介紹。
以下將以圖式揭露本發明之複數實施方式,為明確說明起見,許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而,應瞭解到,這些實務上的細節不應用以限制本發明。換言之,在本發明部分實施方式中,這些細節是非必要的。此外,為簡化圖式起見,一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
第1圖繪示依據本發明一實施方式之具有擺頻功能之可程式邏輯控制器之功能方塊圖。第2圖繪示第1圖之可程式邏輯控制器所欲實現的頻率-時間分佈圖。如以上兩圖所示,此可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC) 100可包含一擺頻一次下降模組120、一擺頻二次下降模組130、一擺頻一次上升模組140、一擺頻二次上升模組150、及一控制模組110。於本實施方式中,擺頻一次下降模組120係用以將一變頻器180之一擺頻最大振幅頻率降304低至一擺頻最大跳躍頻率308。擺頻二次下降模組130係用以將擺頻最大跳躍頻率308降低至一擺頻最小振幅頻率306。擺頻一次上升模組140係用以將擺頻最小振幅頻率306提升至一擺頻最小跳躍頻率310。擺頻二次上升模組150係用以將擺頻最小跳躍頻率310提升至擺頻最大振幅頻率304。控制模組110係用以循環執行擺頻一次下降模組120、擺頻二次下降模組130、擺頻一次上升模組140、以及擺頻二次上升模組150。
藉由上述技術手段,本實施方式所提供之可程式邏輯控制器100可藉由重複依序執行擺頻一次下降模組120、擺頻二次下降模組130、擺頻一次上升模組140、以及擺頻二次上升模組150以實現紡織業所需的擺頻曲線,從而控制變頻器180達到所需的擺頻,而使得變頻器180無須內嵌任何擺頻功能之裝置。藉此,本發明可有效克服紡織業專用變頻器的應用限制。換個角度來說,此可程式邏輯控制器100可搭配一般變頻器來實現紡織業所需的擺頻功能,而無須使用專用變頻器。
本發明之實施方式所述之可程式邏輯控制器100為一種電子裝置,其主要係根據外部的輸入裝置之狀態,例如:按鍵、開關、感應器等等,並根據本發明之單一或複數實施方式所揭露之模組及指令,藉由微處理器(microprocessor)執行邏輯或數學運算,以產生相對應的輸出訊號至變頻器180。上述之模組及指令均可藉由PLC程式設計的語言來實現,例如階梯圖(Ladder Diagram)程式語言。藉此,本發明之實施方式可控制變頻器180實現所需的擺頻功能。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器100可包含一擺頻時間計算模組230,其係用以根據一時間比例與一擺頻週期總時間316決定擺頻上升時間312及擺頻下降時間314。上述之時間比例為擺頻上升時間312與擺頻下降時間314之比值。上述之擺頻上升時間312定義為擺頻一次上升模組140與該擺頻二次上升模組150之執行時間的總和,亦即,由擺頻最小振幅頻率306上升至擺頻最大振幅頻率304所需的時間。上述擺頻下降時間314定義為擺頻一次下降模組120與擺頻二次下降模組130之執行時間的總和,亦即,由擺頻最大振幅頻率304降低至擺頻最小振幅頻率306所需的時間。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器100可進一步包含一寄存器240,其係用以產生一亂數,以隨機改變擺頻上升時間312與擺頻下降時間314之時間比例。舉例而言,使用者可自行設定一時間比例最大值及一時間比例最小值,其中,由於時間比例應介於0至100之間,故最大值及最小值亦應分別為0至100之間。擺頻時間計算模組230可將寄存器240所產生的亂數除以100,以得到一餘數,若此餘數大於時間比例最大值,則將此最大值指定為時間比例;若此餘數小於時間比例的最小值,則將此最小值指定為時間比例。
藉由上述技術手段,擺頻時間計算模組230可因為寄存器240所產生的不同亂數,而隨機時間比例,進而隨機提供不同的擺頻上升時間312與擺頻下降時間314。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器100可進一步包含一跳躍時間決定模組250,其係用以設定一跳躍時間318,此跳躍時間318為擺頻一次下降模組120或擺頻一次上升模組140之執行時間,亦即,由擺頻最大振幅頻率304降低至擺頻最大跳躍頻率308所需的時間或是由擺頻最小振幅頻率306上升至擺頻最小跳躍頻率310所需的時間。為了簡化圖式起見,第2圖中僅在擺頻最大振幅頻率304降低至擺頻最大跳躍頻率308之區段繪示出跳躍時間318,惟,應可理解到,在擺頻最小振幅頻率306上升至擺頻最小跳躍頻率310之區段亦可存在一跳躍時間318。
藉由跳躍時間318的設定,可彌補變頻器180所驅動的往復運動機構因為慣性所造成的遲滯,以利適應高速化捲繞工序,且滿足下一道工序中高速退繞的要求。
第3圖繪示第1圖所示之振幅頻率計算模組之指令示意圖。大體而言,振幅頻率計算模組210可至少包含一乘法指令212、一加法指令214、及一減法指令216。乘法指令212係用以將一中心頻率302(請併參閱第2圖)乘以擺頻振幅百分比402,以得到擺頻振幅偏離頻率404。加法指令214係用以將中心頻率302加上擺頻振幅偏離頻率404,以得到擺頻最大振幅頻率304。減法指令216係用以將中心頻率302減去擺頻振幅偏離頻率404,以得到擺頻最小振幅頻率306。換言之,本實施方式之擺頻最大振幅頻率304為中心頻率302加上擺頻振幅偏離頻率404;本實施方式之擺頻最小振幅頻率306為中心頻率302減去擺頻振幅偏離頻率404;本實施方式擺頻振幅偏離頻率404為中心頻率302乘以一擺頻振幅百分比402。
藉由以上技術手段,振幅頻率計算模組210可依序執行乘法指令212、加法指令214、及減法指令216,以得到擺頻最大振幅頻率304及擺頻最小振幅頻率306。於部分實施方式中,使用者可自行設定擺頻振幅百分比402,以決定擺頻最大振幅頻率304及擺頻最小振幅頻率306。
第4圖繪示第1圖所示之跳躍頻率計算模組之指令示意圖。大體而言,跳躍頻率計算模組220可至少包含一乘法指令222、一減法指令224及一加法指令226。乘法指令222係用以將擺頻振幅偏離頻率404乘以一擺頻跳躍百分比502,以得到一擺頻跳躍偏離頻率504。減法指令224係用以將擺頻最大振幅頻率304減去擺頻跳躍偏離頻率504,以得到擺頻最大跳躍頻率308。加法指令係用以將擺頻最小振幅頻率306加上擺頻跳躍偏離頻率504,以得到擺頻最小跳躍頻率310。換言之,本實施方式之擺頻最大跳躍頻率308為擺頻最大振幅頻率304減掉擺頻跳躍偏離頻率504;本實施方式之擺頻最小跳躍頻率310為擺頻最小振幅頻率306加上擺頻跳躍偏離頻率504;本實施方式之擺頻跳躍偏離頻率504為擺頻振幅偏離頻率404乘以擺頻跳躍百分比502。
藉由上述技術手段,跳躍頻率計算模組220可依序執行乘法指令222、減法指令224、及加法指令226,以得到擺頻最大跳躍頻率308及擺頻最小跳躍頻率310。於部分實施方式中,使用者可自行設定擺頻跳躍百分比502,以決定擺頻最大跳躍頻率308及擺頻最小跳躍頻率310。
第5圖繪示第1圖所示之跳躍頻率計算模組之指令示意圖。大體而言,擺頻時間計算模組230可至少包含一加法指令232、一乘法指令234、一除法指令236及另一除法指令238。加法指令232係用以將時間比例602加上1,以得到一數據604,其中,上述時間比例602係代表擺頻上升時間312與擺頻下降時間314之比值。乘法指令234係用以將擺頻週期總時間316乘以時間比例602,以得到一數據606。除法指令236係用以將數據606除以數據604,以得到擺頻上升時間312。除法指令238係用以將擺頻週期總時間316除以數據604,以得到擺頻下降時間314。
藉由上述技術手段,擺頻時間計算模組230可根據時間比例602與擺頻週期總時間316以得到擺頻上升時間312與擺頻下降時間314。於部分實施方式中,使用者可調整時間比例602,以設定所需的擺頻上升時間312及擺頻下降時間314。
請回頭參閱第1圖,於部分實施方式中,可程式邏輯控制器100可進一步包含一初始上升模組160,其係用以將變頻器180之一準備頻率320提升至一中心頻率302,並將中心頻率302進一步提升至擺頻最大振幅頻率304,以利進行後續的擺頻功能。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器可進一步包含一停止模組170,其係用以將變頻器180之擺頻最小振幅頻率306降低至零,以停止變頻器180之運作。
第6圖繪示由第1圖之可程式邏輯控制器100所控制之變頻器180輸出的頻率-時間圖。如圖所示,在可程式邏輯控制器100的控制下,變頻器180輸出頻率之波形與第2圖所示之波形一致。因此,本發明之可程式邏輯控制器100可實現傳統紡織業之擺頻功能。
第7圖繪示依據本發明一實施方式之藉由可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法之流程圖,其至少包含下列步驟。於步驟708中,利用一擺頻一次下降模組將一變頻器之一擺頻最大振幅頻率降低至一擺頻最大跳躍頻率。於步驟710中,利用一擺頻二次下降模組將擺頻最大跳躍頻率降低至一擺頻最小振幅頻率。於步驟714中,利用一擺頻一次上升模組將擺頻最小振幅頻率提升至一擺頻最小跳躍頻率。於步驟716中,利用一擺頻二次上升模組將擺頻最小跳躍頻率提升至擺頻最大振幅頻率。利用一控制模組循環執行擺頻一次下降模組、擺頻二次下降模組、擺頻一次上升模組、以及擺頻二次上升模組,換言之,在執行步驟716後,會回到步驟708,再次將擺頻最大振幅頻率降低至擺頻最大跳躍頻率,然後依序執行上述步驟710、714、及716。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法可進一步包含下列步驟:利用一擺頻時間計算模組根據一時間比例與一擺頻週期總時間決定擺頻上升時間及擺頻下降時間。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法可進一步包含下列步驟:利用一寄存器產生一亂數,以隨機改變時間比例,上述時間比例為擺頻上升時間與擺頻下降時間之比值。舉例而言,使用者可自行設定一時間比例最大值及一時間比例最小值,其中,由於時間比例應介於0至100之間,故最大值及最小值亦應分別為0至100之間。擺頻時間計算模組230可將寄存器240所產生的亂數除以100,以得到一餘數,若此餘數大於時間比例最大值,則將此最大值指定為時間比例;若此餘數小於時間比例的最小值,則將此最小值指定為時間比例。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法可進一步包含下列步驟:利用一跳躍時間決定模組決定擺頻一次上升模組或擺頻一次下降模組之執行時間。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法可進一步包含下列步驟。利用一振幅頻率計算模組之乘法指令將一中心頻率乘以一擺頻振幅百分比,以得到一擺頻振幅偏離頻率。利用振幅頻率計算模組之加法指令將中心頻率加上擺頻振幅偏離頻率,以得到擺頻最大振幅頻率。利用振幅頻率計算模組之減法指令將中心頻率減去擺頻振幅偏離頻率,以得到擺頻最小振幅頻率。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法可進一步包含下列步驟。利用跳躍頻率計算模組之乘法指令將擺頻振幅偏離頻率乘以一擺頻跳躍百分比,以得到一擺頻跳躍偏離頻率。利用跳躍頻率計算模組之減法指令將擺頻最大振幅頻率減去擺頻跳躍偏離頻率,以得到擺頻最大跳躍頻率。利用跳躍頻率計算模組之加法指令將擺頻最小振幅頻率加上擺頻跳躍偏離頻率,以得到擺頻最小跳躍頻率。
於部分實施方式中,在步驟710將擺頻最大跳躍頻率降低至一擺頻最小振幅頻率之後,可程式邏輯控制器可進一步進入步驟712,判斷是否繼續擺頻,若欲繼續擺頻,則執行步驟714;若不繼續擺頻,則進入步驟718中,由一停止模組將頻率降至零,使變頻器停止運轉。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法可進一步包含下列步驟。於步驟702中,啟動可程式邏輯控制器,以提升至一準備頻率。於步驟704中,藉由初始上升模組將準備頻率提升至中心頻率。於步驟706中,藉由初始上升模組將中心頻率提升至擺頻最大振幅頻率,以利於進入後續的步驟708、710、714、716之擺頻動作。
雖然本發明已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
第1圖繪示依據本發明一實施方式之具有擺頻功能之可程式邏輯控制器之功能方塊圖。第2圖繪示第1圖之可程式邏輯控制器所欲實現的頻率-時間分佈圖。如以上兩圖所示,此可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC) 100可包含一擺頻一次下降模組120、一擺頻二次下降模組130、一擺頻一次上升模組140、一擺頻二次上升模組150、及一控制模組110。於本實施方式中,擺頻一次下降模組120係用以將一變頻器180之一擺頻最大振幅頻率降304低至一擺頻最大跳躍頻率308。擺頻二次下降模組130係用以將擺頻最大跳躍頻率308降低至一擺頻最小振幅頻率306。擺頻一次上升模組140係用以將擺頻最小振幅頻率306提升至一擺頻最小跳躍頻率310。擺頻二次上升模組150係用以將擺頻最小跳躍頻率310提升至擺頻最大振幅頻率304。控制模組110係用以循環執行擺頻一次下降模組120、擺頻二次下降模組130、擺頻一次上升模組140、以及擺頻二次上升模組150。
藉由上述技術手段,本實施方式所提供之可程式邏輯控制器100可藉由重複依序執行擺頻一次下降模組120、擺頻二次下降模組130、擺頻一次上升模組140、以及擺頻二次上升模組150以實現紡織業所需的擺頻曲線,從而控制變頻器180達到所需的擺頻,而使得變頻器180無須內嵌任何擺頻功能之裝置。藉此,本發明可有效克服紡織業專用變頻器的應用限制。換個角度來說,此可程式邏輯控制器100可搭配一般變頻器來實現紡織業所需的擺頻功能,而無須使用專用變頻器。
本發明之實施方式所述之可程式邏輯控制器100為一種電子裝置,其主要係根據外部的輸入裝置之狀態,例如:按鍵、開關、感應器等等,並根據本發明之單一或複數實施方式所揭露之模組及指令,藉由微處理器(microprocessor)執行邏輯或數學運算,以產生相對應的輸出訊號至變頻器180。上述之模組及指令均可藉由PLC程式設計的語言來實現,例如階梯圖(Ladder Diagram)程式語言。藉此,本發明之實施方式可控制變頻器180實現所需的擺頻功能。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器100可包含一擺頻時間計算模組230,其係用以根據一時間比例與一擺頻週期總時間316決定擺頻上升時間312及擺頻下降時間314。上述之時間比例為擺頻上升時間312與擺頻下降時間314之比值。上述之擺頻上升時間312定義為擺頻一次上升模組140與該擺頻二次上升模組150之執行時間的總和,亦即,由擺頻最小振幅頻率306上升至擺頻最大振幅頻率304所需的時間。上述擺頻下降時間314定義為擺頻一次下降模組120與擺頻二次下降模組130之執行時間的總和,亦即,由擺頻最大振幅頻率304降低至擺頻最小振幅頻率306所需的時間。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器100可進一步包含一寄存器240,其係用以產生一亂數,以隨機改變擺頻上升時間312與擺頻下降時間314之時間比例。舉例而言,使用者可自行設定一時間比例最大值及一時間比例最小值,其中,由於時間比例應介於0至100之間,故最大值及最小值亦應分別為0至100之間。擺頻時間計算模組230可將寄存器240所產生的亂數除以100,以得到一餘數,若此餘數大於時間比例最大值,則將此最大值指定為時間比例;若此餘數小於時間比例的最小值,則將此最小值指定為時間比例。
藉由上述技術手段,擺頻時間計算模組230可因為寄存器240所產生的不同亂數,而隨機時間比例,進而隨機提供不同的擺頻上升時間312與擺頻下降時間314。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器100可進一步包含一跳躍時間決定模組250,其係用以設定一跳躍時間318,此跳躍時間318為擺頻一次下降模組120或擺頻一次上升模組140之執行時間,亦即,由擺頻最大振幅頻率304降低至擺頻最大跳躍頻率308所需的時間或是由擺頻最小振幅頻率306上升至擺頻最小跳躍頻率310所需的時間。為了簡化圖式起見,第2圖中僅在擺頻最大振幅頻率304降低至擺頻最大跳躍頻率308之區段繪示出跳躍時間318,惟,應可理解到,在擺頻最小振幅頻率306上升至擺頻最小跳躍頻率310之區段亦可存在一跳躍時間318。
藉由跳躍時間318的設定,可彌補變頻器180所驅動的往復運動機構因為慣性所造成的遲滯,以利適應高速化捲繞工序,且滿足下一道工序中高速退繞的要求。
第3圖繪示第1圖所示之振幅頻率計算模組之指令示意圖。大體而言,振幅頻率計算模組210可至少包含一乘法指令212、一加法指令214、及一減法指令216。乘法指令212係用以將一中心頻率302(請併參閱第2圖)乘以擺頻振幅百分比402,以得到擺頻振幅偏離頻率404。加法指令214係用以將中心頻率302加上擺頻振幅偏離頻率404,以得到擺頻最大振幅頻率304。減法指令216係用以將中心頻率302減去擺頻振幅偏離頻率404,以得到擺頻最小振幅頻率306。換言之,本實施方式之擺頻最大振幅頻率304為中心頻率302加上擺頻振幅偏離頻率404;本實施方式之擺頻最小振幅頻率306為中心頻率302減去擺頻振幅偏離頻率404;本實施方式擺頻振幅偏離頻率404為中心頻率302乘以一擺頻振幅百分比402。
藉由以上技術手段,振幅頻率計算模組210可依序執行乘法指令212、加法指令214、及減法指令216,以得到擺頻最大振幅頻率304及擺頻最小振幅頻率306。於部分實施方式中,使用者可自行設定擺頻振幅百分比402,以決定擺頻最大振幅頻率304及擺頻最小振幅頻率306。
第4圖繪示第1圖所示之跳躍頻率計算模組之指令示意圖。大體而言,跳躍頻率計算模組220可至少包含一乘法指令222、一減法指令224及一加法指令226。乘法指令222係用以將擺頻振幅偏離頻率404乘以一擺頻跳躍百分比502,以得到一擺頻跳躍偏離頻率504。減法指令224係用以將擺頻最大振幅頻率304減去擺頻跳躍偏離頻率504,以得到擺頻最大跳躍頻率308。加法指令係用以將擺頻最小振幅頻率306加上擺頻跳躍偏離頻率504,以得到擺頻最小跳躍頻率310。換言之,本實施方式之擺頻最大跳躍頻率308為擺頻最大振幅頻率304減掉擺頻跳躍偏離頻率504;本實施方式之擺頻最小跳躍頻率310為擺頻最小振幅頻率306加上擺頻跳躍偏離頻率504;本實施方式之擺頻跳躍偏離頻率504為擺頻振幅偏離頻率404乘以擺頻跳躍百分比502。
藉由上述技術手段,跳躍頻率計算模組220可依序執行乘法指令222、減法指令224、及加法指令226,以得到擺頻最大跳躍頻率308及擺頻最小跳躍頻率310。於部分實施方式中,使用者可自行設定擺頻跳躍百分比502,以決定擺頻最大跳躍頻率308及擺頻最小跳躍頻率310。
第5圖繪示第1圖所示之跳躍頻率計算模組之指令示意圖。大體而言,擺頻時間計算模組230可至少包含一加法指令232、一乘法指令234、一除法指令236及另一除法指令238。加法指令232係用以將時間比例602加上1,以得到一數據604,其中,上述時間比例602係代表擺頻上升時間312與擺頻下降時間314之比值。乘法指令234係用以將擺頻週期總時間316乘以時間比例602,以得到一數據606。除法指令236係用以將數據606除以數據604,以得到擺頻上升時間312。除法指令238係用以將擺頻週期總時間316除以數據604,以得到擺頻下降時間314。
藉由上述技術手段,擺頻時間計算模組230可根據時間比例602與擺頻週期總時間316以得到擺頻上升時間312與擺頻下降時間314。於部分實施方式中,使用者可調整時間比例602,以設定所需的擺頻上升時間312及擺頻下降時間314。
請回頭參閱第1圖,於部分實施方式中,可程式邏輯控制器100可進一步包含一初始上升模組160,其係用以將變頻器180之一準備頻率320提升至一中心頻率302,並將中心頻率302進一步提升至擺頻最大振幅頻率304,以利進行後續的擺頻功能。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器可進一步包含一停止模組170,其係用以將變頻器180之擺頻最小振幅頻率306降低至零,以停止變頻器180之運作。
第6圖繪示由第1圖之可程式邏輯控制器100所控制之變頻器180輸出的頻率-時間圖。如圖所示,在可程式邏輯控制器100的控制下,變頻器180輸出頻率之波形與第2圖所示之波形一致。因此,本發明之可程式邏輯控制器100可實現傳統紡織業之擺頻功能。
第7圖繪示依據本發明一實施方式之藉由可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法之流程圖,其至少包含下列步驟。於步驟708中,利用一擺頻一次下降模組將一變頻器之一擺頻最大振幅頻率降低至一擺頻最大跳躍頻率。於步驟710中,利用一擺頻二次下降模組將擺頻最大跳躍頻率降低至一擺頻最小振幅頻率。於步驟714中,利用一擺頻一次上升模組將擺頻最小振幅頻率提升至一擺頻最小跳躍頻率。於步驟716中,利用一擺頻二次上升模組將擺頻最小跳躍頻率提升至擺頻最大振幅頻率。利用一控制模組循環執行擺頻一次下降模組、擺頻二次下降模組、擺頻一次上升模組、以及擺頻二次上升模組,換言之,在執行步驟716後,會回到步驟708,再次將擺頻最大振幅頻率降低至擺頻最大跳躍頻率,然後依序執行上述步驟710、714、及716。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法可進一步包含下列步驟:利用一擺頻時間計算模組根據一時間比例與一擺頻週期總時間決定擺頻上升時間及擺頻下降時間。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法可進一步包含下列步驟:利用一寄存器產生一亂數,以隨機改變時間比例,上述時間比例為擺頻上升時間與擺頻下降時間之比值。舉例而言,使用者可自行設定一時間比例最大值及一時間比例最小值,其中,由於時間比例應介於0至100之間,故最大值及最小值亦應分別為0至100之間。擺頻時間計算模組230可將寄存器240所產生的亂數除以100,以得到一餘數,若此餘數大於時間比例最大值,則將此最大值指定為時間比例;若此餘數小於時間比例的最小值,則將此最小值指定為時間比例。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法可進一步包含下列步驟:利用一跳躍時間決定模組決定擺頻一次上升模組或擺頻一次下降模組之執行時間。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法可進一步包含下列步驟。利用一振幅頻率計算模組之乘法指令將一中心頻率乘以一擺頻振幅百分比,以得到一擺頻振幅偏離頻率。利用振幅頻率計算模組之加法指令將中心頻率加上擺頻振幅偏離頻率,以得到擺頻最大振幅頻率。利用振幅頻率計算模組之減法指令將中心頻率減去擺頻振幅偏離頻率,以得到擺頻最小振幅頻率。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法可進一步包含下列步驟。利用跳躍頻率計算模組之乘法指令將擺頻振幅偏離頻率乘以一擺頻跳躍百分比,以得到一擺頻跳躍偏離頻率。利用跳躍頻率計算模組之減法指令將擺頻最大振幅頻率減去擺頻跳躍偏離頻率,以得到擺頻最大跳躍頻率。利用跳躍頻率計算模組之加法指令將擺頻最小振幅頻率加上擺頻跳躍偏離頻率,以得到擺頻最小跳躍頻率。
於部分實施方式中,在步驟710將擺頻最大跳躍頻率降低至一擺頻最小振幅頻率之後,可程式邏輯控制器可進一步進入步驟712,判斷是否繼續擺頻,若欲繼續擺頻,則執行步驟714;若不繼續擺頻,則進入步驟718中,由一停止模組將頻率降至零,使變頻器停止運轉。
於部分實施方式中,可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法可進一步包含下列步驟。於步驟702中,啟動可程式邏輯控制器,以提升至一準備頻率。於步驟704中,藉由初始上升模組將準備頻率提升至中心頻率。於步驟706中,藉由初始上升模組將中心頻率提升至擺頻最大振幅頻率,以利於進入後續的步驟708、710、714、716之擺頻動作。
雖然本發明已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100...可程式邏輯控制器
110...控制模組
120...擺頻一次下降模組
130...擺頻二次下降模組
140...擺頻一次上升模組
150...擺頻二次上升模組
160...初始上升模組
170...停止模組
180...變頻器
210...振幅頻率計算模組
212...乘法指令
214...加法指令
216...減法指令
220...跳躍頻率計算模組
222...乘法指令
224...減法指令
226...加法指令
230...擺頻時間計算模組
232...加法指令
234...乘法指令
236...除法指令
238...除法指令
240...寄存器
250...跳躍時間決定模組
302...中心頻率
304...擺頻最大振幅頻率
306...擺頻最小振幅頻率
308...擺頻最大跳躍頻率
310...擺頻最小跳躍頻率
312...擺頻上升時間
314...擺頻下降時間
316...擺頻週期總時間
318...跳躍時間
320...準備頻率
402...擺頻振幅百分比
404...擺頻振幅偏離頻率
502...擺頻跳躍百分比
504...擺頻跳躍偏離頻率
602...時間比例
604...數據
606...數據
702-718...步驟
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂,所附圖式之說明如下:
第1圖繪示依據本發明一實施方式之具有擺頻功能之可程式邏輯控制器之功能方塊圖。
第2圖繪示第1圖之可程式邏輯控制器所欲實現的頻率-時間分佈圖。
第3圖繪示第1圖所示之振幅頻率計算模組之指令示意圖。
第4圖繪示第1圖所示之跳躍頻率計算模組之指令示意圖。
第5圖繪示第1圖所示之跳躍頻率計算模組之指令示意圖。
第6圖繪示由第1圖之可程式邏輯控制器所控制之變頻器輸出的頻率-時間圖。
第7圖繪示依據本發明一實施方式之藉由可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法之流程圖。
第1圖繪示依據本發明一實施方式之具有擺頻功能之可程式邏輯控制器之功能方塊圖。
第2圖繪示第1圖之可程式邏輯控制器所欲實現的頻率-時間分佈圖。
第3圖繪示第1圖所示之振幅頻率計算模組之指令示意圖。
第4圖繪示第1圖所示之跳躍頻率計算模組之指令示意圖。
第5圖繪示第1圖所示之跳躍頻率計算模組之指令示意圖。
第6圖繪示由第1圖之可程式邏輯控制器所控制之變頻器輸出的頻率-時間圖。
第7圖繪示依據本發明一實施方式之藉由可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法之流程圖。
100...可程式邏輯控制器
110...控制模組
120...擺頻一次下降模組
130...擺頻二次下降模組
140...擺頻一次上升模組
150...擺頻二次上升模組
160...初始上升模組
170...停止模組
180...變頻器
210...振幅頻率計算模組
220...跳躍頻率計算模組
230...擺頻時間計算模組
240...寄存器
250...跳躍時間決定模組
Claims (12)
- 一種具有擺頻功能之可程式邏輯控制器,其包含:
一擺頻一次下降模組,用以將一變頻器之一擺頻最大振幅頻率降低至一擺頻最大跳躍頻率;
一擺頻二次下降模組,用以將該擺頻最大跳躍頻率降低至一擺頻最小振幅頻率;
一擺頻一次上升模組,用以將該擺頻最小振幅頻率提升至一擺頻最小跳躍頻率;
一擺頻二次上升模組,用以將該擺頻最小跳躍頻率提升至該擺頻最大振幅頻率;以及
一控制模組,用以循環執行該擺頻一次下降模組、該擺頻二次下降模組、該擺頻一次上升模組、及該擺頻二次上升模組;
其中該擺頻一次上升模組及該擺頻二次上升模組之執行時間之總和定義為一擺頻上升時間;
其中該擺頻一次下降模組與該擺頻二次下降模組之執行時間之總和定義為一擺頻下降時間,該擺頻上升時間與該擺頻下降時間不同。 - 如請求項1所述之具有擺頻功能之可程式邏輯控制器,更包含一擺頻時間計算模組,用以根據一時間比例與一擺頻週期總時間決定該擺頻上升時間及該擺頻下降時間。
- 如請求項2所述之具有擺頻功能之可程式邏輯控制器,更包含一寄存器,用以產生一亂數,以隨機改變該時間比例。
- 如請求項1所述之具有擺頻功能之可程式邏輯控制器,更包含一跳躍時間決定模組,用以設定一跳躍時間,該跳躍時間為該擺頻一次下降模組或該擺頻一次上升模組之執行時間。
- 如請求項1所述之具有擺頻功能之可程式邏輯控制器,更包含一振幅頻率計算模組,用以執行一乘法指令、一加法指令、及一減法指令;
其中該乘法指令係用以將一中心頻率乘以一擺頻振幅百分比,以得到一擺頻振幅偏離頻率;
其中該加法指令係用以將該中心頻率加上該擺頻振幅偏離頻率,以得到該擺頻最大振幅頻率;
其中該減法指令係用以將該中心頻率減去該擺頻振幅偏離頻率,以得到該擺頻最小振幅頻率。 - 如請求項5所述之具有擺頻功能之可程式邏輯控制器,更包含一跳躍頻率計算模組用以執行一乘法指令、一減法指令、及一加法指令;
其中該乘法指令係用以將該擺頻振幅偏離頻率乘以一擺頻跳躍百分比,以得到該擺頻跳躍偏離頻率;
其中該減法指令係用以將該擺頻最大振幅頻率減掉該擺頻跳躍偏離頻率,以得到該擺頻最大跳躍頻率;
其中該加法指令係用以將該擺頻最小振幅頻率加上該擺頻跳躍偏離頻率,以得到該擺頻最小跳躍頻率。 - 一種藉由可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法,其步驟包含:
利用一擺頻一次下降模組將一變頻器之一擺頻最大振幅頻率降低至一擺頻最大跳躍頻率;
利用一擺頻二次下降模組將該擺頻最大跳躍頻率降低至一擺頻最小振幅頻率;
利用一擺頻一次上升模組將該擺頻最小振幅頻率提升至一擺頻最小跳躍頻率;
利用一擺頻二次上升模組將該擺頻最小跳躍頻率提升至該擺頻最大振幅頻率;以及
利用一控制模組循環執行該擺頻一次下降模組、該擺頻二次下降模組、該擺頻一次上升模組、及該擺頻二次上升模組。 - 如請求項7所述之藉由可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法,更包含利用一擺頻時間計算模組根據一時間比例與一擺頻週期總時間決定該擺頻上升時間及該擺頻下降時間;
其中,該擺頻上升時間定義為該擺頻一次上升模組與該擺頻二次上升模組之執行時間之總和;
其中,該擺頻下降時間定義為該擺頻一次下降模組與該擺頻二次下降模組之執行時間之總和。 - 如請求項8所述之藉由可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法,更包含利用一寄存器產生一亂數,以隨機改變該時間比例。
- 如請求項7所述之藉由可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法,更包含利用一跳躍時間決定模組設定該擺頻一次上升模組或該擺頻一次下降模組之執行時間。
- 如請求項7所述之藉由可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法,更包含:
利用一振幅頻率計算模組之一乘法指令將一中心頻率乘以一擺頻振幅百分比,以得到一擺頻振幅偏離頻率;
利用該振幅頻率計算模組之一加法指令將該中心頻率加上該擺頻振幅偏離頻率,以得到該擺頻最大振幅頻率;以及
利用該振幅頻率計算模組之一減法指令將該中心頻率減去該擺頻振幅偏離頻率,以得到該擺頻最小振幅頻率。 - 如請求項11所述之藉由可程式邏輯控制器所執行之擺頻方法,更包含:
利用一跳躍頻率計算模組之一乘法指令將該擺頻振幅偏離頻率乘以一擺頻跳躍百分比,以得到一擺頻跳躍偏離頻率;
利用該跳躍頻率計算模組之一減法指令將該擺頻最大振幅頻率減去該擺頻跳躍偏離頻率,以得到該擺頻最大跳躍頻率;
利用該跳躍頻率計算模組之一加法指令將該擺頻最小振幅頻率加上該擺頻跳躍偏離頻率,以得到該擺頻最小跳躍頻率。
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