本發(fā)明涉及空氣包覆紗機(jī)，具體涉及一種用于高速高精度數(shù)控空氣包覆紗機(jī)的控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

空氣包覆紗機(jī)是一種紗線加工機(jī)器，它把從氨綸喂入裝置中輸送出來(lái)的氨綸以一定的牽伸比與無(wú)捻長(zhǎng)絲(錦綸/滌綸DTY)經(jīng)過(guò)空氣包覆裝置在壓縮空氣作用下網(wǎng)絡(luò)包纏，使兩根或更多根具有不同物性的纖維交纏形成一根紗線——空氣包覆紗。

國(guó)內(nèi)原有的空氣包覆紗機(jī)大多由普通絡(luò)筒機(jī)加裝一套簡(jiǎn)易的氨綸輸送裝置、網(wǎng)絡(luò)噴嘴裝置而成，成本低廉，變換產(chǎn)品品種及更改工藝麻煩，由于結(jié)構(gòu)功能的限制，只能低效生產(chǎn)一些檔次低的或粗旦的空氣包覆紗(如用于牛仔服裝)，生產(chǎn)細(xì)旦紗線會(huì)出現(xiàn)紗線斷頭多、漏網(wǎng)多、牽伸倍數(shù)不均等缺陷。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)一些新型空氣包覆紗機(jī)，采用變頻調(diào)速技術(shù)，減少了工藝齒輪、帶輪等復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)的困擾，能夠生產(chǎn)一些高品質(zhì)的細(xì)旦空氣包覆紗線。但都屬于集中控制型，一臺(tái)機(jī)器多個(gè)錠位只能以一種工藝生產(chǎn)一個(gè)品種，而且生產(chǎn)效率低，無(wú)法滿足廠家的小批量、多品種和高技術(shù)含量的柔性化生產(chǎn)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種用于高速高精度數(shù)控空氣包覆紗機(jī)的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)使用靈活，成本低，生產(chǎn)效率高，適合柔性化生產(chǎn)。

本發(fā)明的另一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種用于高 速高精度數(shù)控空氣包覆紗機(jī)的控制系統(tǒng)的控制方法，該控制方法實(shí)用性強(qiáng)，高效準(zhǔn)確。

本發(fā)明的首要目的可以通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種用于高速高精度數(shù)控空氣包覆紗機(jī)的控制系統(tǒng),包括:上位機(jī)、嵌入式控制器和若干并聯(lián)的執(zhí)行系統(tǒng)；所述執(zhí)行系統(tǒng)包括:若干變頻器、若干交流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第一交流伺服電機(jī)、第二交流伺服電機(jī)、第一交流伺服驅(qū)動(dòng)器、第二交流伺服驅(qū)動(dòng)器感絲器、電位器；所述的上位機(jī)與嵌入式控制器的一端電路連接,各變頻器的一端、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的一端、各交流伺服驅(qū)動(dòng)器的一端、感絲器、電位器的一端均與嵌入式控制器的另一端電路連接；所述的各變頻器的另一端分別與各交流電機(jī)電路連接；所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的另一端與步進(jìn)電機(jī)電路連接,用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)；所述各交流伺服驅(qū)動(dòng)器的另一端分別與各交流伺服電機(jī)相連,用于驅(qū)動(dòng)各交流伺服電機(jī)；上位機(jī)發(fā)出控制信號(hào)并控制空氣包覆紗機(jī)將控制信號(hào)發(fā)送給嵌入式控制器,所述控制信號(hào)中具有工藝參數(shù),嵌入式控制器根據(jù)工藝參數(shù)計(jì)算出交流電機(jī)、交流伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,電位器固定在夾臂軸上,夾臂的一端鉸接在夾臂軸上,另一端靠在卷筒上，夾臂的上擺帶動(dòng)夾臂軸轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)電位器的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)卷筒上繞制的紗線增多時(shí),夾臂向上旋轉(zhuǎn)的角度增大；通過(guò)固定在夾臂軸的電位器將夾臂旋轉(zhuǎn)的角度值傳送回嵌入式控制器,嵌入式控制器通過(guò)電位器的返回值重新計(jì)算各交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速；如果在包覆紗線過(guò)程中出現(xiàn)紗線斷掉,感絲器將信號(hào)送給嵌入式控制器,嵌入式控制器停止各交流電機(jī)、各交流伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，所述的上位機(jī)為觸摸屏,用于設(shè)置繞制紗線的工藝參數(shù)、查看紗線繞制的進(jìn)度以及查看系統(tǒng)的報(bào)錯(cuò),所述觸摸屏與嵌入式控制器之間通過(guò)RS485總線連接,所述觸摸屏與嵌入式控制器之間通過(guò)Modbus協(xié)議進(jìn)行通信。

進(jìn)一步地，所述嵌入式控制器用于接收觸摸屏發(fā)送的數(shù)據(jù)、感絲器發(fā)送的信號(hào)、電位器發(fā)送的信號(hào),并按需要計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)以及控制變頻器、交流伺服驅(qū)動(dòng)器、直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。

進(jìn)一步地，所述第一交流伺服電機(jī)通過(guò)同步帶輪副來(lái)帶動(dòng)卷繞結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng),所述的卷繞結(jié)構(gòu)包括卷筒和夾持卷筒的夾具；所述的電位器用于測(cè)量繞制在卷筒上的包覆紗線的厚度,得到厚度數(shù)據(jù),根據(jù)測(cè)量的厚度數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)第一交流伺服電機(jī)的卷速；所述的第二交流伺服電機(jī)通過(guò)排線結(jié)構(gòu)進(jìn)行排線,所述排線結(jié)構(gòu)包括鋼絲繩、擺梭、鋼絲輪和導(dǎo)絲輪,所述鋼絲繩帶動(dòng)擺梭來(lái)回?cái)[動(dòng)；所述嵌入式控制器控制第一交流伺服電機(jī)和第二交流伺服電機(jī),通過(guò)所述第一交流伺服電機(jī)帶動(dòng)卷筒卷動(dòng)和第二交流伺服電機(jī)帶動(dòng)擺梭左右運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行繞線。

所述的空氣包覆紗機(jī)還包括:牽伸輥、主包覆輥、夾具、導(dǎo)絲輪、鋼絲繩、鋼絲輪、擺梭、卷筒、同步輪、同步帶、夾臂軸和夾臂、張力傳感器；鋼絲輪上纏繞有鋼絲繩,鋼絲繩與導(dǎo)絲輪活動(dòng)連接,所述導(dǎo)絲輪用于支撐鋼絲繩,所述鋼絲繩上固定有擺梭,第二交流伺服電機(jī)與鋼絲輪固定連接,第二交流伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)擺梭的左右運(yùn)動(dòng)；電位器固定在夾臂軸上,夾臂的一端鉸接在夾臂軸上,夾臂的上擺帶動(dòng)夾臂軸轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)電位器的轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明的另一目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種如所述的用于高速高精度數(shù)控空氣包覆紗機(jī)的控制系統(tǒng)的控制方法,其特征在于,包括以下步驟:

(1)上位機(jī)設(shè)置空氣包覆紗機(jī)的工藝參數(shù),依據(jù)RS485、Modbus協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)送到嵌入式控制器,如果嵌入式控制器收到發(fā)送的工藝參數(shù),則執(zhí)行步驟(3),否則,執(zhí)行步驟(1),上位機(jī)重新發(fā)送數(shù)據(jù)；

(2)嵌入式控制器判斷是否有收到上位機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù),如果有收到上位

機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù),則執(zhí)行步驟(3),否則,執(zhí)行步驟(1)；

(3)根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的空氣包覆紗機(jī)的工藝參數(shù)和數(shù)據(jù),嵌入式控制器計(jì)算出各交流電機(jī)、交流伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；

(4)將紗線以退繞的方向在牽伸輥、主包覆輥和卷筒上均繞八圈,再經(jīng)過(guò)感絲器,最后把卷筒裝夾在夾具上；

(5)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)開關(guān)；

(6)運(yùn)作一段時(shí)間后查看各個(gè)電機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常,繞制的紗線是否有斷掉,如果感絲器檢測(cè)紗線有斷掉,則執(zhí)行步驟(4),否則,執(zhí)行步驟(7)；

(7)啟動(dòng)監(jiān)紗開關(guān)；

(8)在繞線過(guò)程中檢測(cè)感絲器工作是否正常,如果正常,則執(zhí)行步驟(9),否則,執(zhí)行步驟(4)；

(9)通過(guò)固定在夾臂軸上的電位器測(cè)量夾臂旋轉(zhuǎn)的角度,根據(jù)測(cè)量出的夾臂旋轉(zhuǎn)的角度,計(jì)算出繞制卷筒上紗線的厚度；

(10)把電位器測(cè)量出電壓值反饋到嵌入式控制器,然后嵌入式控制器 計(jì)算出擺梭的動(dòng)程以及第一交流伺服電機(jī)的速度；

(11)嵌入式控制器判斷電位器測(cè)量出的電壓值是否到達(dá)預(yù)設(shè)值,如果達(dá)到,則執(zhí)行步驟(12),否則,執(zhí)行步驟(10)；

(12)當(dāng)卷筒上紗線繞滿時(shí),打開夾具,更換卷筒,再執(zhí)行步驟(1)至(12)。

本發(fā)明的控制原理:上位機(jī)首先根據(jù)包覆紗線的要求設(shè)定工藝參數(shù),將數(shù)據(jù)發(fā)送給嵌入式控制器,嵌入式控制器可以獨(dú)立控制每一個(gè)錠位,即每錠開發(fā)出嵌入式控制器負(fù)責(zé)相應(yīng)錠位的啟停,工藝參數(shù)調(diào)整和斷紗報(bào)警接駁,且具備防凸邊,防重疊,紗線上油等功能,根據(jù)卷筒上繞線的厚度,通過(guò)電位器測(cè)量繞線的厚度,然后將數(shù)據(jù)返回到嵌入式控制器,嵌入式控制器對(duì)第一交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速做一定的調(diào)整。對(duì)第二交流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角度作一些調(diào)整,以達(dá)到所需繞制紗線要求。在繞制紗線的過(guò)程中有監(jiān)紗傳感器可以檢測(cè)紗線是否斷掉；本發(fā)明將集中式的錠位控制改為分布式的單錠單控,增強(qiáng)的機(jī)器的通用擴(kuò)展性,提高了靈活性和數(shù)據(jù)處理的速度,保證每一錠位能夠獨(dú)立、高效和高品質(zhì)地生產(chǎn)。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:

本發(fā)明采用嵌入式控制,嵌入式控制器不僅可以單獨(dú)控制每個(gè)錠位,還可以實(shí)現(xiàn)高速精密卷繞，由它負(fù)責(zé)錠位的啟停,工藝參數(shù)調(diào)整和斷紗報(bào)警接駁,且具備防凸邊,防疊繞,紗線上油等功能,將集中式的錠位控制改為分布式的單錠單控,增強(qiáng)的機(jī)器的通用擴(kuò)展性,提高了靈活行和數(shù)據(jù)處理的速度,保證每一錠位能夠獨(dú)立,高效和高品質(zhì)生產(chǎn)，使用靈活,實(shí)用性強(qiáng),高效準(zhǔn)確,成本低。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明空氣包覆紗機(jī)單錠單控控制系統(tǒng)的原理圖。

圖2是本發(fā)明空氣包覆紗機(jī)單錠單控控制系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3是本發(fā)明空氣包覆紗機(jī)單錠單控控制系統(tǒng)的程序流程圖。

圖4空氣包覆紗機(jī)機(jī)械零件相對(duì)位置分布示意圖。

圖5空氣包覆紗機(jī)卷繞機(jī)構(gòu)零件相對(duì)位置右側(cè)示意圖。

圖中所示為：1-牽伸輥；2-主包覆輥；3-夾具；4-導(dǎo)絲輪；5-鋼絲繩；6-鋼絲輪；7-第二交流伺服電機(jī)；8-擺梭；9-卷筒；10-同步輪；11-同步帶；12-第一交流伺服電機(jī)；13-感絲器；14-電位器；15-夾臂軸；16-夾臂。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例機(jī)附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例一

如圖1所示,高速高精度數(shù)控空氣包覆紗機(jī)控制系統(tǒng),包括觸摸屏和嵌入式布式控制器,觸摸屏與嵌入式控制器相連，嵌入式控制器連接48個(gè)執(zhí)行系統(tǒng),如圖2所示,所述執(zhí)行系統(tǒng)包括:四個(gè)變頻器:第一變頻器、第二變頻器、第三變頻器和第四變頻器,四個(gè)交流電機(jī):第一交流電機(jī)、第二交流電機(jī)、第三交流電機(jī)和第四交流電機(jī),一個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,一個(gè)步進(jìn)電機(jī),兩個(gè)交流伺服驅(qū)動(dòng)器：第一交流伺服驅(qū)動(dòng)器,第二交流伺服驅(qū)動(dòng)器，兩個(gè)交流伺服電機(jī)：第一交流伺服電機(jī)12,第二交流伺服電機(jī)7，兩個(gè)感絲13,一個(gè)電位器14,一個(gè)張力傳感器。所述的觸摸屏分別與嵌入式控制器相連接。所述的嵌入式控制器與48個(gè)執(zhí)行系統(tǒng)相連，所述的嵌入式控制器分別與四個(gè)變頻器、一個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、兩個(gè)交流伺服驅(qū)動(dòng)器、兩個(gè)感絲 器、一個(gè)電位器、一個(gè)張力傳感器電路連接。四個(gè)變頻器分別控制四個(gè)交流電機(jī)。所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)相連，步進(jìn)電機(jī)主要用于控制紗線上油。所述的交流伺服驅(qū)動(dòng)器與交流伺服電機(jī)相連。所述的高速高精度數(shù)控空氣包覆紗機(jī)控制系統(tǒng)連接有觸摸屏,觸摸屏作為系統(tǒng)的上位機(jī),用于設(shè)置繞制紗線的工藝參數(shù),還用于查看紗線繞制的進(jìn)度和系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)。所述的觸摸屏與嵌入式控制器通過(guò)RS485總線連接,所述的觸摸屏與嵌入式控制器通過(guò)Modbus協(xié)議進(jìn)行通信。所述的高速高精度數(shù)控空氣包覆紗機(jī)控制系統(tǒng)還連接了卷繞機(jī)構(gòu)和排線機(jī)構(gòu)。所述的卷繞機(jī)構(gòu)就是由第一交流伺服電機(jī)12、同步帶輪副組成。所述的排線機(jī)構(gòu)就是由第二交流伺服電機(jī)7、鋼絲繩5、擺梭8、導(dǎo)絲輪4組成?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)控制第一交流伺服電機(jī)12帶動(dòng)卷筒9卷動(dòng)和第二交流伺服電機(jī)7帶動(dòng)擺梭擺動(dòng)從而到達(dá)到繞線的功能。所述的感絲器13就是用來(lái)監(jiān)視紗線是否斷掉,如果紗線斷掉,則報(bào)警并使設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

如圖4和圖5所示,空氣包覆紗機(jī)包括:牽伸輥1、主包覆輥2、夾具3、導(dǎo)絲輪4、鋼絲繩5、鋼絲輪6、第二交流伺服電機(jī)7、擺梭8、卷筒9、同步輪10、同步帶11、第一交流伺服電機(jī)12、感絲器13、電位器14、夾臂軸15和夾臂16；鋼絲繩5纏繞在鋼絲輪6上經(jīng)過(guò)導(dǎo)絲輪4支撐起鋼絲繩,擺梭8固定在鋼絲繩上,交流伺服電機(jī)7與鋼絲輪4剛性連接,交流伺服電機(jī)7的正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)擺梭8的左右運(yùn)動(dòng)。電位器14固定在夾臂軸15上,夾臂16的一端鉸接在夾臂軸15上,夾臂上擺帶動(dòng)夾臂軸15的轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)電位器14的轉(zhuǎn)動(dòng),空氣包覆紗機(jī)中其它零件的連接關(guān)系見(jiàn)圖4和圖5。

實(shí)施例二

如圖3所示,一種如所述的用于高速高精度數(shù)控空氣包覆紗機(jī)的控制系統(tǒng)的控制方法,包括以下步驟:

(1)上位機(jī)設(shè)置空氣包覆紗機(jī)的工藝參數(shù),依據(jù)RS485、Modbus協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)送到嵌入式控制器,如果嵌入式控制器收到發(fā)送的工藝參數(shù),則執(zhí)行步驟(3),否則,執(zhí)行步驟(1),上位機(jī)重新發(fā)送數(shù)據(jù)；

(2)嵌入式控制器判斷是否有收到上位機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù),如果有收到上位機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù),則執(zhí)行步驟(3),否則,執(zhí)行步驟(1)；

(3)根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的空氣包覆紗機(jī)的工藝參數(shù)和數(shù)據(jù),嵌入式控制器計(jì)算出四個(gè)交流電機(jī)、交流伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；

(4)將紗線以退繞的方向在牽伸輥1、主包覆輥2和卷筒9上均繞八圈,再經(jīng)過(guò)感絲器13,最后把卷筒9裝夾在夾具3上，主要是是繞線前的一些手動(dòng)的操作；

(5)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)開關(guān)；

(6)運(yùn)作一段時(shí)間后查看各個(gè)電機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常,繞制的紗線是否有斷掉,如果感絲器13檢測(cè)紗線有斷掉,則執(zhí)行步驟(4),否則,執(zhí)行步驟(7)；

(7)啟動(dòng)監(jiān)紗開關(guān)；

(8)在繞線過(guò)程中檢測(cè)感絲器13工作是否正常,如果正常,則執(zhí)行步驟(9),否則,執(zhí)行步驟(4)；

(9)通過(guò)固定在夾臂軸15上的電位器測(cè)量夾臂16旋轉(zhuǎn)的角度,根據(jù)測(cè)量出的夾臂16旋轉(zhuǎn)的角度,計(jì)算出繞制卷筒9上紗線的厚度；

(10)把電位器14測(cè)量出電壓值反饋到嵌入式控制器,然后嵌入式控制器計(jì)算出擺梭8的動(dòng)程以及第一交流伺服電機(jī)12的速度；

(11)嵌入式控制器判斷電位器14測(cè)量出的電壓值是否到達(dá)預(yù)設(shè)值,如果達(dá)到,則執(zhí)行步驟(12),否則,執(zhí)行步驟(10)；

(12)當(dāng)卷筒9上紗線繞滿時(shí),打開夾具3,更換卷筒9,再執(zhí)行步驟(1)至(12)。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式,但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制,其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化,均應(yīng)為等效的置換方式,都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。