TWI680884B

TWI680884B - 用於印花設備的控制系統及其控制方法

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Publication number: TWI680884B
Application number: TW106141455A
Authority: TW
Inventors: 鍾博文
Original assignee: 大陸商長勝紡織科技發展（上海）有限公司; 鍾博文
Priority date: 2017-01-23
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2020-01-01
Also published as: TW201827240A; CN108340673A; CN108340673B; WO2018133256A1

Abstract

一種控制系統，其用於一印花設備，且該印花設備包括一印刷單元，該印刷單元包括由一交流伺服獨立驅動的一印刷色組和一中心輥，該控制系統包括：一資訊採集和獲取裝置及一控制器。資訊採集和獲取裝置用於採集和獲取與該印刷單元上的部件的運動有關的參數資訊。控制器包括一運動控制器。其中，運動控制器通過一通信線路與交流伺服中的每一個連接，用於控制該印花設備的主軸和中心輥的同步控制。

Description

用於印花設備的控制系統及其控制方法

本發明涉及紡織工業的印染機械，尤其涉及印花設備的控制系統及其控制方法。

傳統的印花設備主要採用人工手動控制，操作複雜，工作效率低，導致產能低下。因此，期望通過採用現代控制系統，在機械結構中融入高端電子和通信技術，以便提供更方便高效的印花設備。

為了解決以上問題至少之一，提出了本發明。

因此，本發明的一個目的是提供一種用於印花設備的控制系統及其控制方法。

根據本發明的一個方面，提供一種印花設備的控制系統，該印花設備包括印刷單元，印刷單元包括由交流伺服獨立驅動的印刷色組和中心輥，該控制系統包括：資訊採集和獲取裝置，用於採集和獲取與印刷單元上的部件的運動有關的參數資訊；和控制器，包括運動控制器，其中，所述運動控制器通過通信線路與所述交流伺服中的每一個連接，用於控制印花設備的主軸和中心輥的同步控制。

根據本發明的另一方面，提供一種印花設備的控制方法，該印花設備包括印刷單元，印刷單元包括由交流伺服獨立驅動的印刷色組和中心輥，該控制方法包括：資訊採集和獲取步驟，用於採集和獲取與印刷單元上的部件的運動有關的參數資訊；和控制步驟，由通過通信線路與所述交流伺服中的每一個連接的運動控制器控制印花設備的主軸和中心輥的同步控制。

參照示例性實施例的如下詳細描述並結合附圖和根據附帶的權利要求書，可以更全面地明白本發明的其它目的、特徵和細節。

本領域技術人員通過參照下面列出的附圖閱讀相應實施例的如下詳細描述，將會明白相應實施例以及各種另外的實施例的好處。此外，下面所討論的附圖的各個特徵沒有必要按比例繪製。附圖中的各個特徵和元件的尺寸可以擴大或減小，以更清楚地示出本發明的實施例。

2‧‧‧控制系統

11‧‧‧資訊採集和獲取裝置

12‧‧‧控制器

13‧‧‧人機介面

2‧‧‧印花設備

201‧‧‧印刷單元

202‧‧‧張力單元

203‧‧‧烘乾單元

204‧‧‧收放卷單元

205‧‧‧糾偏單元

206‧‧‧清洗單元

207‧‧‧除塵單元

208‧‧‧自動套印單元

209‧‧‧圖像檢測單元

210‧‧‧展幅單元

211‧‧‧顯示裝置

S1‧‧‧資訊採集和獲取步驟

S2‧‧‧控制步驟

圖1是作為例子示出的根據本發明的一個實施例的印花設備的控制系統的示意框圖。

圖2是作為例子示出的根據本發明的一個實施例的印花設備的控制方法的示意流程圖。

下面結合附圖和實施例對本發明進一步的說明。

下面通過參照附圖對本發明的技術方案作進一步的詳細描述。需要說明的是，所給出的任何技術特徵以及任何技術方案均不限制本發明的保護範圍，本發明的保護範圍應該包括本領域技術人員不付出創造性勞動所能想到的任何等同或替代技術方案。

根據本發明的一個實施例的印花設備2可以主要由以下幾個部分組成，如圖1所示：印刷單元201、張力單元202、烘乾單元203、收放卷單元204、糾偏單元205、清洗單元206、除塵單元207、套印單元208、圖像檢測單元209、展幅單元210等。優選地，該套印單元208為自動套印單元。另外，優選地，該圖像檢測單元為高清圖像檢測單元，用於通過高清圖像擷取裝置(例如高清攝像機等)來檢測印花圖案，並將檢測的圖案傳送給例如控制系統1和顯示裝置211等。

下面分別介紹印花設備的每一個上述單元的功能和組成。

1、印刷單元201：

印刷單元201是整個印花設備2的核心，由印刷色組和中心輥組成。每一個印刷色組和中心輥都可以採用驅動電機的交流伺服獨立驅動，運動控制器(例如PLC控制器等，也稱為中央控制器或主控制器)通過通信線路(例如高速現場匯流排或其它方式等)連接每一個交流伺服，通過利用例如包括探測器和/或感測器等的資訊採集和獲取裝置11得到有關印刷單元的部件的運動的參數資訊，從而實現印刷軸和中心輥的高精度同步控制。

印刷單元201採用了伺服驅動器和運動控制器，使得印刷色組可以實現預套准功能，大大減少材料浪費。

2、張力單元202：

張力是實現套准穩定性的關鍵環節。無紙轉印機可以將張力分為以下幾段：對中張力、進牽引張力和烘箱(出牽引)張力。每段張力都由張力感測器檢測即時張力，通過變頻器實現張力閉環控制(例如可以通過PID控制)。每段張力大小都可以自由設置以滿足不同材料的需求。

其中，不同材料所需的張力可以通過試驗或者根據經驗而得到。進一步地，例如，可以在表中記錄材料和與其相關聯的張力，然後通過查表來得到當前材料應設置的張力大小等。

3、烘乾單元203：

烘乾單元203主要由溫控系統和風機組成，根據中央控制器12給定的同步信號和控制信號來實現與印花機主機的同步控制。其中，烘乾單元203的烘乾溫度和風量等可以通過控制系統1的人機交互介面(或稱人機介面)13自由設定，並且通過中央控制器對溫控系統的控制來實現設定的烘乾溫度和風量等。

4、收放卷單元204：

收放卷單元204由收卷單元和放卷單元組成。中央控制器向收放卷單元204發送給定的速度信號和控制信號完成收卷和放卷控制。收卷張力和放卷張力由收放卷單元自身完成閉環控制，張力大小也可以通過控制系統1的人機交互介面13自由設置並且通過控制系統1的控制器對收放卷單元204的控制來實現所設置的張力大小。

5、糾偏單元205：

糾偏單元205由糾偏感測器和糾偏裝置組成。糾偏感測器即時檢測印刷材料的邊緣的位置並將信號送給糾偏控制器，由糾偏控制器發出控制信號控制印刷材料保持在同一走料位置。

6、清洗單元206：

清洗單元206由變頻電機帶動清洗毛刷輥轉動，同時控制進水電磁閥和抽水水泵將污水排除。清洗輥轉速、進水時間和抽水時間可以根據印刷材料和油墨的滲透以及中心輥的污染程度來設置。

根據本發明的控制系統1可以通過控制該變頻電機的運動(例如，旋轉速度、旋轉方向和角度等等)來控制清洗單元206的相關參數，例如清洗輥轉速、進水時間和抽水時間等。

7、除塵單元207：

除塵單元207由變頻電機帶動除塵毛刷輥將材料上的灰塵刷掉，同時除塵風機通過管道將灰塵吸走。

根據本發明的控制系統1可以通過控制該變頻電機的運動(例如，旋轉速度、旋轉方向和角度等等)來控制除塵單元207的相關參數，例如除塵定時。

8、自動套印單元208：

自動套印單元208用於實現印花圖案的各個顏色的套印。其中，根據本發明的控制系統1可以通過控制自動套印單元208的相關參數，例如通過檢測和校正套印誤差來提高自動套印單元208的套印準確度。

9、圖像檢測單元209：

圖像檢測單元209可以包括圖像擷取裝置(例如攝像機)。優選地，圖像檢測單元209可以為高清圖像檢測單元(在高清檢測單元的情況下，圖像檢測單元209可以包括高速攝像機)。高速攝像機將印刷後的圖案抓拍後送至控制系統1的控制器12(此時，控制器12可以包括工控主機)處理，然後通過例如為液晶顯示器的顯示裝置211將圖像信號顯示出來，提供給操作人員即時監控印刷品質量，以提高成品率。

10、展幅單元210：

展幅單元210由展幅電機控制展幅輥轉動以將印刷材料水平展開。展幅輥的轉速可以根據材料起皺的程度進行設置。

為了對印花設備2的上述各單元進行有組織的系統的控制，根據本發明的一個實施例，用於印花設備2的控制系統1可以包括人機交互單元(HMI)13和控制器12。其中，操作人員可以通過控制系統1的人機交互單元發出指令給控制器12(例如，PLC)來統一管理和控制印花設備2和/或控制系統1的各個單元，從而實現自動化控制。

其中，人機交互單元包括人機交互介面13，人機介面13可以用於設定印花設備2的各單元的相關參數，同時可以顯示各種工藝參數、狀態、報警資訊等，並且可對整機進行全面監控。

控制器12(例如，PLC，也稱為主控制器)負責控制整個系統的各個單元或部分之間的工藝參數、動作的配合與調整以及全機的控制。

另外，優選地，控制系統1的控制器12可以是集中式的或分散式的，集中式的控制器12統一控制整個印花設備2的各單元或部分，控制系統1的分散式的控制器12可以包括多個單獨的控制器12，多個單獨的控制器12可以分別設置在印花設備2的各相應單元或部分上，用於單獨地控制各相應單元或部分，並且這多個單獨的控制器12之間互相通信和協調彼此的控制操作。另外，優選地，控制系統1的控制器12可以是按照集中式和分散式相結合的方式，即，控制系統1包括一個中央控制器和多個單獨的子控制器，中央控制器用於有組織地協調和控制各子控制器的操作，多個單獨的子控制器可以分別設置在印花設備2的各相應單元或部分上，用於單獨地控制各相應單元或部分，其中，這些子控制器之間的協調等操作主要通過該中央控制器進行。

下面將參照圖2示例性描述根據本發明的印花設備2的控制方法。

在資訊採集和獲取步驟S1，以便採集和獲取與印刷單元201上的部件的運動有關的參數資訊。

在控制步驟S2，由通過通信線路與所述交流伺服中的每一個連接的運動控制器控制印花設備2的主軸和中心輥的同步控制。

控制方法的其他步驟與控制系統的操作類似，在此不再贅述。

根據本發明的實施例，提供一種用於印花設備2的控制系統，該印花設備2包括印刷單元201，印刷單元201包括由交流伺服獨立驅動的印刷色組和中心輥，該控制系統包括：資訊採集和獲取裝置11，用於採集和獲取與印刷單元201上的部件的運動有關的參數資訊；和控制器12，包括運動控制器，其中，所述運動控制器通過通信線路與所述交流伺服中的每一個連接，用於控制印花設備2的主軸和中心輥的同步控制。

根據本發明的實施例，提供一種印花設備2的控制方法，該印花設備2包括印刷單元201，印刷單元201包括由交流伺服獨立驅動的印刷色組和中心輥，該控制方法包括：執行資訊採集和獲取步驟S1，此係用於採集和獲取與印刷單元上的部件的運動有關的參數資訊；和執行控制步驟S2，此係藉由通過通信線路與交流伺服中的每一個連接的運動控制器控制印花設備2的主軸和中心輥的同步控制。

另外，印花設備2還包括張力單元202，張力單元202基於通過包含在張力單元202中的張力感測器檢測得到的印刷單元201上的即時張力，通過變頻器實現張力的閉環控制。

另外，張力包括對中張力、進牽引張力和出牽引張力，所述控制系統能夠通過人機交互介面13經由所述控制器12對每段所述張力的大小進行設置和控制，以滿足不同材料的需求。

另外，印花設備2還包括烘乾單元203，烘乾單元203包括溫控系統和風機，其中，控制系統1的控制器12通過向烘乾單元203發送同步信號和控制信號來實現烘乾單元203與印花設備2主機的同步控制，以及其中，通過控制系統1的人機交互介面13能夠設定烘乾單元203的烘乾溫度和風量，並且通過中央控制器對溫控系統的控制來實現設定的烘乾溫度和風量。

另外，印花設備2還包括收放卷單元204，收放卷單元204由收卷單元和放卷單元組成，其中，控制系統1的控制器12向收放卷單元204發送給定的速度信號和控制信號完成收卷和放卷控制，並且收卷張力和放卷張力由收放卷單元204自身完成閉環控制，以及其中，通過控制系統1的人機交互介面13能夠設置收卷張力和放卷張力的大小，並且通過控制系統1的控制器12對收放卷單元204的控制來實現所設置的張力大小。

另外，該印花設備2還包括糾偏單元205，糾偏單元205由糾偏感測器和糾偏裝置組成，糾偏感測器即時檢測印刷材料邊緣的位置並將信號傳送給作為糾偏控制器的所述控制器12，由作為糾偏控制器的所述控制器12發出控制信號來控制印刷材料保持在同一走料位置，其中，所述糾偏控制器能夠與所述控制器分開地設置。

另外，印花設備2還包括清洗單元206，清洗單元206由變頻電機帶動清洗毛刷輥轉動，同時控制進水電磁閥和抽水水泵將污水排除，其中，清洗輥轉速、進水時間和抽水時間能夠根據印刷材料和油墨的滲透以及中心輥的污染程度來設置，以及其中，控制系統1能夠通過控制該變頻電機的運動來控制清洗單元206的清洗輥轉速、進水時間和抽水時間。

另外，印花設備2還包括除塵單元207，除塵單元207由變頻電機帶動除塵毛刷輥將材料上的灰塵刷掉，同時除塵風機通過管道將灰塵吸走，其中，控制系統1能夠通過控制該變頻電機的運動來控制除塵單元207的除塵定時。

另外，印花設備2還包括用於實現印花圖案的各個顏色的套印的自動套印單元208，其中，控制系統1能夠通過控制自動套印單元208的相關參數來提高套印單元的套印準確度。

另外，印花設備2還包括展幅單元210，展幅單元210由展幅電機控制展幅輥轉動以將印刷材料水平展開，其中，展幅輥的轉速能夠通過控制系統1的人機交互介面13根據材料起皺的程度來設置，並且通過控制系統1的控制器12將展幅輥的轉速控制為所設置的轉速。

另外，印花設備2還包括圖像檢測單元209，圖像檢測單元209捕獲印刷後的圖案並且將捕獲的圖案傳送至控制系統1的控制器12，並且由控制器1控制所述捕獲的圖案在顯示裝置211上的顯示。

雖然已經參照特定的示例性實施例展示和描述了本發明，但是本發明不受這些示例性實施例的限制。應該認識到的是，本領域的技術人員能夠在不脫離本發明的由權利要求書或者其等同內容所限定的範圍和精神的情況下對這些示例性實施例進行變化和變型。

1‧‧‧控制系統