花式捻线机控制器的智能化

　　1 导言
　　与通常纱线比较较，花式纱线的出产技能较为杂乱。因为花式纱线的种类许多，现在还无法以单一的组织构造习惯一切花式纱线的技能请求。通常纺纱机只请求各个罗拉以必定的速度恒速作业，而花式纱线纺纱机则要杂乱得多。只要有些花式线种类的出产技能请求罗拉以恒速运转。像结子纱一类的花式纱线，则请求纺纱机的操控罗拉以分段变速的方法运转，有些纱型还请求操控罗拉有短时刻的中止乃至回转。这不只请求操控体系自身具有相应的操控功用，并且要有相应的功用杰出的驱动元件和传动体系。

 

 

　　为了满意实践运用的需求，除了根本的操控功用以外，操控器还要具有相应的辅佐操控功用。这些功用包含：发动/停机的过渡进程操控；整机联动调速功用；纱锭成型操控功用；计数计长功用以及毛病维护功用等等。由此可见，完善的花式捻线机操控体系是一套杂乱的机电一体化体系，全体完结具有相当大的难度。
　　前期的花式捻线机是在原有的环锭细纱机基础上改善而成的，依然选用本来的会集驱动、涣散传动的机械构造。因而这种花式捻线机的操控也很简略，但难以满意杂乱纱型的出产技能需求。
　　跟着操控技能的开展，传统的会集驱动现已逐步为涣散驱动所替代。即锭子选用一台沟通电机驱动，为了使锭子速度可调，通常选用变频调速。操控罗拉均选用独立的电机驱动。依据不一样的操控请求，驱动电机能够选用步进电机、直流电机或沟通变频调速电机。这么，不只能够省去会集驱动体系中杂乱的传动组织，并且因为能够别离对每根罗拉进行独自的操控，便于完结杂乱的运动操控，能够纺出传统的会集驱动式纺纱机所无法纺出的纱型。关于涣散驱动的花式捻线机，现在主要有以下几种操控方法：第一是运用有些变频器所具有的多段速运转操控功用；第二是选用PLC作为操控器完结所需求的操控；第三是选用专用的花式捻线机操控器。
　　以上几种操控方法中，第一种方法只能完结根本的分段变速运转功用，因为只能操控沟通电机，因而无法完结回转操控，瞬时中止也很艰难。选用简略PLC所能够完结的操控功用也是有限的，假如选用高档的PLC，则必然添加操控器的本钱，且还需求添加相应的辅佐操控电路。选用专用的操控器是花式捻线机开展的方向，因为只要专门规划的操控器才能够满意花式捻线机的一切功用请求。国外领先的花式捻线机均选用专用的操控器。国内也有不少厂家自行开发了专用的操控器。
　　专用操控器通常以CRT或液晶显现屏作为显现界面，也有的以LED数码管进行显现，合作以相应的操作面板，能够完结各种操控参数和技能参数的设置和显现。再依据不一样的驱动元件输出相应的操控信号（频率信号或电压/电流信号），能够完结杂乱的运动操控。一起还配有相应的辅佐操控电路以完结整机的运转操控。
　　笔者在几年曾经就开发成功了依据STD总线体系变频调速沟通电机驱动的花式捻线机操控器。在随后的几年里，不断地堆集经历、改善规划以习惯更为杂乱的出产技能和操控请求，别离开发了依据单片机的通常型花式捻线机操控器和依据工业PC机的高档花式捻线机操控器，能够满意大大都花式纱线的出产技能请求，并取得了相应的经济效益。
　　2 依据单片机的操控器
　　图1 花式捻线机操控器整体构造
　　
　　开发依据单片机的操控器的初衷是为了满意低价位通常花式线纱纺机的需求，因而在规划时十分重视功用/报价比，而以单片机为中心的操控体系具有操控功用强、体积细巧、报价低廉的特色，正巧能够满意此种操控器的需求。
　　依据单片机的操控器应当具有如下的功用：
　　（1）能够操控一台沟通变频电机（用于驱动锭子）和4根操控罗拉，操控罗拉选用步进电机驱动或独立于锭子的沟通变频电机驱动。
　　（2）能够习惯大都花式线的出产技能请求（圈圈纱、结子纱等），罗拉能够3种运动方法作业，即接连的匀速运转方法、分段的匀速运转方法和随机化的分段运转方法。
　　（3）明晰简练的用户界面，用LED数码管作为显现部件以显现必要的运转参数和情况，用户经过操作面板上尽量少的按键进行技能参数的设置，线型技能参数能够存储以便用户随时调出运用。
　　（4）尽可能高的功用/报价比，要与国内现在花式线的出产设备情况相习惯。
　　依据上述整机的功用请求与技能指标请求，咱们规划了以8位微处理器为中心的花式捻线机操控器。整机共分为CPU及外围电路、电池供电RAM电路、LED显现及操作按键电路、频率（脉冲）输出电路、方向操控电路、频率-电压变换电路以及辅佐操控电路。体系的整体构造如图1所示。其间CPU选用现在运用较广的MCS-51系列单片机；电池供电RAM用于寄存线型技能参数；CPU依据用户所输入的线型技能参数经过频率发生器输出相应的频率信号用于驱动步进电机，经过方向操控电路输出步进电机的方向信号；频率信号还经过频率-电压变换电路变换为电压信号，以便用于操控沟通变频驱动电机或直流电机；辅佐操控电路用于供给花式捻线机所必需的运转操控，包含锭子转速操控、发动/中止操控与毛病维护等。
　　通常变频调速器供给3种外部速度操控信号接口：电流/电压信号操控、外接端子操控与串行通讯接口操控。本操控器选用外接端子操控，经过3个外接端子的不一样衔接组合能够8种不一样的速度，用一个波段开关即可完结这种操控。
　　LED显现与操作面板分为摆布2个有些，左面为4位功用与指针显现区，右边为4位数值显现区。左面第1位为操作情况显现，第2位为罗拉序号显现，第3位为时刻段指针显现，第4位为速度段指针显现。在每位显现的正下方都设有一个操作按键，别离为情况键、罗拉键、时刻键与速度键。在数值显现区下设有增量键和减量键，按情况键能够使情况轮番显现R、C、R、P、E，别离表明设置情况、运转情况、参数读与参数写情况。
　　在设置情况下能够对当时运转的参数进行修正，按罗拉键能够使罗拉轮番显现1、2、3、4，别离指4根操控罗拉。准时刻或速度键能够别离使时刻或速度轮番显现0-9，别离指示第0段到第9段时刻或速度，此刻相应的数值显现即为对应的时刻或速度值。这时按增量键或减量键能够对所显现的参数在规则的范围内进行修正。为了设定运转方法，格外添加了一个0号罗拉显现，当罗拉显现为0时，对应的数值显现为运转方法。
　　在运转情况下能够显现各个操控罗拉的运转情况，准时刻键则显现该罗拉在当时时刻段运转的剩余时刻（倒计时），按速度键则显现该罗拉在当时时刻段的运转速度。
　　在参数读情况下能够将用户指定线号的线型技能参数从参数库中调出至当时运转参数区；在参数写情况下则能够将当时所运转的线型参数存入参数库中用户所指定的线号，按增量和减量键能够改动参数库的线号，这些线型参数寄存于电池供电RAM中，断电后也能长时刻保留。
　　这么，仅运用6个按键和单排8位LED数码管显现就能够完结一切的参数显现、设定与参数库的操作，满意了通常花式捻线机操控器的一切功用请求。在操作面板的右侧还设有锭子速度操控选择开关和发动/停机按钮，以便进行相应的运转操控。
　　3 依据工业PC机的高档操控器
　　依据单片机的操控器能够满意多种花式线纺纱机需求，但在实践运用中还存在不少短缺。首要，花式线的出产技能参数较为杂乱，在进行设置时需求有一个简单了解的操作界面，最佳能够有相应的图形显现。而单片机操控器因为选用LED数码管显现，无法满意杂乱操作界面的请求。其次，花式线纺纱机的机型种类多，操控请求也不一样。一台操控器要能够满意多种机型的技能需求，用单片机来完结较为艰难。
　　为了战胜上述缺乏，咱们开发了依据工业PC机的高档花式线纺纱机操控器。工业PC机选用加强的机箱构造、高可靠性电源、液晶屏幕显现、防水薄膜键盘，能够选用电子盘作为外存，能够在恶劣的作业环境下安稳可靠地作业。
　　为了完结花式线纺纱机的根本操控功用，专门规划了一块操控接口卡，插在工业PC机的扩展槽上。该卡上具有6路频率输出，8路电压/电流输出，以及相应的辅佐I/O接口。
　　如此完善装备的操控接口，现已能够满意现有的一切花式线纺纱机的技能操控请求，并能够便利地与各种驱动电机相衔接。
　　高档花式纱线纺纱机操控器因为选用平板液晶显现屏作为人机界面，一屏能够显现较多的内容。一切的运转参数均能够在一个屏幕上显现出来，使参数的查询和修正极为便利。
　　为了便于用户进行各种操作，在屏幕的上方设置了下拉式菜单。参数库菜单用于纱线技能参数的存入和调出；参数设置菜单用于调协作业方法、运转时段，修正各个时段的时刻值和速度值；显现格局菜单用于完结两种显现方法（表格方法和模拟图方法）的切换。成形操控是一项新添加的辅佐操控功用，用于对纱锭成形组织进行相应的运动操控。
　　 在屏幕上还设置了发动/停机按钮，经过继电器触点输出进行整机的运转操控。主锭子和副锭子的转速随时在屏幕上以数字方法可模拟图方法显现出来，并能够随时进行调整。一切的操作均可选用鼠标完结。
　　高档花式线纺纱机操控器的软件选用高档言语编制，别离编写了在Windows下运转的软件和在DOS环境下运转的软件。DOS环境下运转的软件界面粗糙一些，但程度空间小、运转效率高；Windows下运转的软件界面简单制造，且有较好的视觉效果，但需求较大的程度存储空间。在实践运用中，操控器有时需求直接安装在机台上，机台的强轰动环境不宜运用硬盘，而大容量的电子盘又报价昂贵。因而需求在功用与报价之间做归纳思考。
　　4总结
　　中国的花式线纺纱机出产技能与设备开展较晚，与国外发达国家比较，在组织构造、驱动体系和操控体系方面还存在必定的距离。加之花式线归于多种类、小批量的出产，各种花式线的出产技能请求以及所用纺纱机的机械构造都有很大的不同。因而花式线纺纱机的机电一体化具有相当大的难度。
　　国内不少厂家和科研组织现已在花式线纺纱机的开发以及操控器的研发方面做了许多探究和测验，与国外领先技能的距离正在减小。笔者研发开发的花式捻线机操控器，以国外同类纺纱机为参照，联系自行研发的花式捻线机的组织体系，以较低的造价完结了花式捻线机的智能化操控，达到了国外同类纺纱机操控器的技能水平，在国产花式捻线机的机电一体化方面取得了成功的经历，也取得了较好的经济效益。