一種用于3股簾子線直捻機(jī)的電氣控制系統(tǒng)及同步裝置制造方法
【專利摘要】一種用于3股簾子線直捻機(jī)的電氣控制系統(tǒng)及同步裝置，包括PLC可編程控制器，PLC可編程控制器與多個(gè)錠位單元電連接，錠位單元中設(shè)有單片機(jī)控制器，單片機(jī)控制器與PLC可編程控制器電連接，PLC可編程控制器與錠子變頻器電連接，錠子變頻器同時(shí)與第一錠子的第一永磁同步電機(jī)和第二錠子的第二永磁同步電機(jī)電連接，以錠子變頻器同時(shí)驅(qū)動(dòng)第一永磁同步電機(jī)和第二永磁同步電機(jī)同步旋轉(zhuǎn)；其中速度給定來自PLC可編程控制器，啟停方式采用I/O接點(diǎn)控制。本實(shí)用新型通過采用一個(gè)錠子變頻器驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)永磁同步電機(jī)，保證2個(gè)錠位加捻速度始終一致，從而保證左右錠位捻度相同，效率高、節(jié)約能源、綠色環(huán)保，采用開環(huán)控制方式，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【專利說明】—種用于3股簾子線直捻機(jī)的電氣控制系統(tǒng)及同步裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及于直捻機(jī)控制領(lǐng)域，特別是一種用于3股簾子線直捻機(jī)的電氣控制系統(tǒng)及同步裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]簾子線主要用于汽車輪胎做骨架。它要求原絲經(jīng)過加捻后的簾子線的強(qiáng)力保持率要大于94%以上,搶度偏差小于±8 ;目前3股簾子線加搶方法有3種:第一是傳統(tǒng)環(huán)錠加捻方法，3根單絲先初捻，然后再復(fù)捻。由于是2次加捻它強(qiáng)力保持率最高只能達(dá)到90%，產(chǎn)量低下，操作不方便。第二是2臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)同步帶傳動(dòng)強(qiáng)行達(dá)到速度一致的加捻方法，由于錠子轉(zhuǎn)速最高可以達(dá)到10000轉(zhuǎn)/分，由于在同步狀態(tài)下，各自驅(qū)動(dòng)力不一致，會(huì)造成其中一個(gè)異步電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，從而故障率高，安裝和維修都不方便，例如中國專利文獻(xiàn)CN101429693公開了一種三股絲直接加捻成線的方法及捻線裝置，即為通過同步帶保持速度一致。第三是3根單絲先分別加捻再合股加捻的加捻方法，它效率低，多一次加捻會(huì)降低簾子線的強(qiáng)力保持率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于3股簾子線直捻機(jī)的電氣控制系統(tǒng)及同步裝置，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中3股簾子線加捻方法中強(qiáng)力保持率不達(dá)標(biāo)，捻度偏差大，產(chǎn)量低，安裝、維護(hù)不方便等問題，尤其是解決兩個(gè)錠子之間的高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的同步問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種用于3股簾子線直捻機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，包括PLC可編程控制器，PLC可編程控制器與多個(gè)錠位單元電連接，錠位單元中設(shè)有單片機(jī)控制器，單片機(jī)控制器與PLC可編程控制器電連接，PLC可編程控制器與錠子變頻器電連接，錠子變頻器同時(shí)與第一錠子的第一永磁同步電機(jī)和第二錠子的第二永磁同步電機(jī)電連接，以錠子變頻器同時(shí)驅(qū)動(dòng)第一永磁同步電機(jī)和第二永磁同步電機(jī)同步旋轉(zhuǎn)。
[0005]所述的單片機(jī)控制器與用于第一錠子的第一外紗張力控制器電連接；單片機(jī)控制器還與用于第二錠子的第二外紗張力控制器電連接。
[0006]所述的單片機(jī)控制器與第一斷絲檢測器和第二斷絲檢測器電連接。
[0007]所述的PLC可編程控制器通過通信模塊與各個(gè)錠位單元電連接；
[0008]PLC可編程控制器通過通信模塊與卷繞變頻器電連接，卷繞變頻器驅(qū)動(dòng)卷繞電動(dòng)機(jī)，安裝于卷繞電動(dòng)機(jī)或卷繞電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的卷繞編碼器與卷繞變頻器電連接，構(gòu)成閉環(huán)控制；
[0009]PLC可編程控制器通過通信模塊與超喂變頻器電連接，超喂變頻器驅(qū)動(dòng)超喂電動(dòng)機(jī)，安裝于超喂電動(dòng)機(jī)或超喂電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的超喂編碼器與超喂變頻器電連接，構(gòu)成閉環(huán)控制；[0010]PLC可編程控制器通過通信模塊與橫動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器電連接，橫動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)橫動(dòng)伺服電機(jī)，安裝于橫動(dòng)伺服電機(jī)的編碼器與橫動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器電連接，構(gòu)成閉環(huán)控制。[0011 ] 所述的通信模塊為PR0FIBUS-DP總線通信模塊。
[0012]所述的單片機(jī)控制器采用德州儀器TI320F2407。
[0013]一種用于3股簾子線直捻機(jī)的錠子同步裝置，包括第一錠子和第二錠子，單片機(jī)控制器與錠子變頻器電連接，錠子變頻器同時(shí)與第一錠子的第一永磁同步電機(jī)和第二錠子的第二永磁同步電機(jī)電連接。
[0014]第一單絲經(jīng)過第一外紗張力控制器與第一錠子內(nèi)的第二單絲合捻，2合股線依次經(jīng)第一超喂裝置、第二外紗張力控制器與第二錠子內(nèi)的第三單絲合捻，3合股捻線經(jīng)超喂裝置、橫動(dòng)裝置后在卷繞裝置卷繞。
[0015]本實(shí)用新型提供的一種用于3股簾子線直捻機(jī)的電氣控制系統(tǒng)及同步裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1、本實(shí)用新型通過西門子Profibus總線通訊的設(shè)計(jì)，使得通訊效率大大提高，設(shè)備整體性能良好，自動(dòng)化程度高,故障率低。
[0017]2、本實(shí)用新型采用觸摸屏作為人機(jī)界面，人機(jī)界面可視化程度高，所有總線節(jié)點(diǎn)和報(bào)警點(diǎn)都能在人機(jī)界面上顯示，若設(shè)備出現(xiàn)故障，操作員在監(jiān)控畫面上就可以看到故障點(diǎn)，維修方便。
[0018]3、本實(shí)用新型采用變頻器與編碼器組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，使3軸傳動(dòng)的速度控制精度聞、運(yùn)行穩(wěn)定。
[0019]4、本實(shí)用新型采用數(shù)字控制技術(shù)輸出張力值，控制精度高、運(yùn)行穩(wěn)定。
[0020]5、本實(shí)用新型通過采用一個(gè)錠子變頻器驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)永磁同步電機(jī)，保證2個(gè)錠位加捻速度始終一致，從而保證左右錠位捻度相同，效率高、節(jié)約能源、綠色環(huán)保，進(jìn)一步的，采用開環(huán)控制方式，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0021]6、本實(shí)用新型能大幅提高簾子線的強(qiáng)力保持率。
[0022]7、本實(shí)用新型后期維護(hù)方便，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了大量的維修成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0024]圖1為本實(shí)用新型的電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為本實(shí)用新型的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中:PLC可編程控制器I，通信模塊2，觸摸屏3，操作面板4，控制電源5，卷繞變頻器6，卷繞電動(dòng)機(jī)7，卷繞編碼器8，超喂變頻器9，超喂電動(dòng)機(jī)10，超喂編碼器11，橫動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器12，橫動(dòng)伺服電機(jī)13，錠位單元14，單片機(jī)控制器15，第一外紗張力控制器16，啟停按鍵板17，斷絲檢測器18，第二外紗張力控制器19，控制參數(shù)設(shè)置20，錠子變頻器21，第一控制接觸器22，第二控制接觸器22’，第一永磁同步電機(jī)23，第二永磁同步電機(jī)23’，第一錠子24，第二錠子25，第一單絲26，第二單絲27，超喂裝置28，第一超喂裝置28’，橫動(dòng)裝置29，卷繞裝置30，2合股線31，第三單絲32，3合股線33。
【具體實(shí)施方式】[0027]實(shí)施例1:
[0028]如圖1中，一種用于3股簾子線直捻機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，包括PLC可編程控制器1，PLC可編程控制器I與多個(gè)錠位單元14電連接，本例中采用42個(gè)錠位單元14。優(yōu)選的，PLC可編程控制器I為西門子S7-200、300系列。
[0029]優(yōu)選的，PLC可編程控制器I通過PR0FIBUS-DP總線的通信模塊2與各個(gè)部件實(shí)現(xiàn)通信，PR0FIBUS-DP模塊采用西門子EM277。
[0030]PLC可編程控制器I還與觸摸屏3、操作面板4和控制電源5電連接。其中觸摸屏3采用西門子MP277，操作面板4包含按鈕、指示燈和安全開關(guān)。
[0031]在每個(gè)錠位單元14中設(shè)有單片機(jī)控制器15，單片機(jī)控制器15與PLC可編程控制器I電連接，速度給定來自PLC可編程控制器I，PLC可編程控制器I與錠子變頻器21電連接，錠子變頻器21同時(shí)與第一錠子24的第一永磁同步電機(jī)23和第二錠子25的第二永磁同步電機(jī)23’電連接，以錠子變頻器21同時(shí)驅(qū)動(dòng)第一永磁同步電機(jī)23和第二永磁同步電機(jī)23’同步旋轉(zhuǎn)；所述的單片機(jī)控制器15采用德州儀器TI320F2407。采用一臺(tái)錠子變頻器21同時(shí)控制兩臺(tái)永磁同步電機(jī)可以確保信號(hào)一致，配合永磁同步電機(jī)的同步性能，從而確保第一錠子24和第二錠子25轉(zhuǎn)速保持一致，并克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，生產(chǎn)的3股簾子線強(qiáng)力保持率達(dá)標(biāo)，捻度偏差符合要求，產(chǎn)量提高，安裝、維護(hù)方便。
[0032]所述的單片機(jī)控制器15與第一永磁同步電機(jī)23和第二永磁同步電機(jī)23’之間為開環(huán)控制。采用開環(huán)控制的可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)閉環(huán)控制中的系統(tǒng)振蕩，且控制和調(diào)試方便，非常適用兩臺(tái)高速永磁同步電機(jī)的工況。
[0033]本實(shí)用新型采用矢量控制Scalar方法和通過設(shè)置精確合適的參數(shù)來驅(qū)動(dòng)錠子變頻器21 ;速度給定來自PLC可編程控制器I的Profibus-DP總線通訊；啟停方式采用I/O接點(diǎn)控制。啟動(dòng)時(shí)錠子變頻器21先直流勵(lì)磁讓永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)到合適位置，然后提升輸出頻率驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)第一永磁同步電機(jī)23和第二永磁同步電機(jī)23’同步運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到3股簾子線加捻工藝要求。
[0034]優(yōu)選的如圖1、2中，所述的單片機(jī)控制器15與用于第一錠子24的第一外紗張力控制器16電連接；單片機(jī)控制器15還與用于第二錠子25的第二外紗張力控制器19電連接。采用由單片機(jī)控制器15控制的兩個(gè)外紗張力控制器除了可以控制直捻的進(jìn)給速度，以提高強(qiáng)力保持率，同時(shí)兩個(gè)外紗張力控制器還可以控制第一錠子24和第二錠子25的氣圈大小，以降低能耗，更多的控制方法可以參見中國專利文獻(xiàn)CN102212905A —種用于直捻機(jī)的外紗張力調(diào)節(jié)方法。
[0035]優(yōu)選的如圖1中，所述的單片機(jī)控制器15與第一斷絲檢測器18和第二斷絲檢測器18’電連接。由此結(jié)構(gòu)，可以判斷多股捻和在一起的合股線是否斷絲，從而確保產(chǎn)品質(zhì)量。更多的結(jié)構(gòu)，可以參見中國專利文獻(xiàn)CN102212905A用于判斷紗線是否斷絲的檢測裝置。
[0036]優(yōu)選的如圖1中，所述的PLC可編程控制器I通過通信模塊2與各個(gè)錠位單元14電連接；
[0037]PLC可編程控制器I通過通信模塊2與卷繞變頻器6電連接，卷繞變頻器6驅(qū)動(dòng)卷繞電動(dòng)機(jī)7，安裝于卷繞電動(dòng)機(jī)7或卷繞電動(dòng)機(jī)7的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的卷繞編碼器8與卷繞變頻器6電連接，構(gòu)成閉環(huán)控制；[0038]PLC可編程控制器I通過通信模塊2與超喂變頻器9電連接，超喂變頻器9驅(qū)動(dòng)超喂電動(dòng)機(jī)10，安裝于超喂電動(dòng)機(jī)10或超喂電動(dòng)機(jī)10的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的超喂編碼器11與超喂變頻器9電連接，構(gòu)成閉環(huán)控制；
[0039]PLC可編程控制器I通過通信模塊2與橫動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器12電連接，橫動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器12驅(qū)動(dòng)橫動(dòng)伺服電機(jī)13，安裝于橫動(dòng)伺服電機(jī)13的編碼器與橫動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器12電連接，構(gòu)成閉環(huán)控制。
[0040]由此結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對上述卷繞裝置、超喂裝置、橫動(dòng)裝置和3軸傳動(dòng)的精確控制。
[0041]本實(shí)用新型的工作過程如下:
[0042]1、閉合總電源開關(guān)。主回路和控制電源5得電。
[0043]2、在觸摸屏3上按工藝要求輸入錠速、捻度、定長、外紗張力值、超喂比等參數(shù)。
[0044]3、按操作面板4上的備用按鈕，總接觸器吸合，錠子變頻器21、卷繞變頻器6和超喂變頻器9得電、橫動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器12得電。
[0045]4、按操作面板4上的啟動(dòng)按鈕，卷繞變頻器6驅(qū)動(dòng)卷繞電動(dòng)機(jī)7、超喂變頻器9驅(qū)動(dòng)超喂電動(dòng)機(jī)10、橫動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器12驅(qū)動(dòng)橫動(dòng)伺服電機(jī)13運(yùn)轉(zhuǎn)起來，使整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行工作。
[0046]5、第一外紗張力控制器16和第二外紗張力控制器19按觸摸屏3輸入的參數(shù)要求輸出張力值。
[0047]6、在任何一個(gè)錠位單元14的第一錠子24和第二錠子25上按機(jī)械、工藝要求掛上原絲。
[0048]7、按下右側(cè)第二錠位啟停按鍵板17的啟停ON鍵吸合第一控制接觸器22和第二控制接觸器22’使能錠子變頻器21可以控制第一永磁同步電機(jī)23和第二永磁同步電機(jī)23，。
[0049]8、錠子變頻器21先直流勵(lì)磁讓永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)到合適位置。然后提升輸出頻率驅(qū)動(dòng)2臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行高速永磁同步電機(jī)同步運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0050]9、2個(gè)錠位一組的單片機(jī)控制器15實(shí)時(shí)控制2臺(tái)高速永磁同步電機(jī)同步運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0051]10、錠位加捻原絲到定長后自動(dòng)同步停車。
[0052]實(shí)施例2:
[0053]如圖2中，一種用于3股簾子線直捻機(jī)的錠子同步裝置，包括第一錠子24和第二錠子25，單片機(jī)控制器15與錠子變頻器21電連接，錠子變頻器21同時(shí)與第一錠子24的第一永磁同步電機(jī)23和第二錠子25的第二永磁同步電機(jī)23’電連接，以錠子變頻器21同時(shí)驅(qū)動(dòng)第一永磁同步電機(jī)23和第二永磁同步電機(jī)23’同步旋轉(zhuǎn)。
[0054]所述的單片機(jī)控制器15與第一永磁同步電機(jī)23和第二永磁同步電機(jī)23’之間為開環(huán)控制。
[0055]本實(shí)用新型中采用一臺(tái)交流變頻器同時(shí)驅(qū)動(dòng)2臺(tái)高速永磁同步電動(dòng)機(jī)并保證在啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停車階段始終保持同步的控制方式，其加捻方式見圖2。第一單絲26經(jīng)過第一外紗張力控制器16與第一錠子24內(nèi)的第二單絲27合股加捻，2合股線31依次經(jīng)第一超喂裝置28’、第二外紗張力控制器19與第二錠子25內(nèi)的第三單絲32合捻，合股捻線33即3股簾子線經(jīng)超喂裝置28、橫動(dòng)裝置29排線后在卷繞裝置30卷繞成成品卷裝。
[0056]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等同結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于3股簾子線直捻機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，包括PLC可編程控制器(I)，PLC可編程控制器(I)與多個(gè)錠位單元(14)電連接，其特征是:錠位單元(14)中設(shè)有單片機(jī)控制器(15),單片機(jī)控制器(15)與PLC可編程控制器(I)電連接，PLC可編程控制器(I)與錠子變頻器(21)電連接，錠子變頻器(21)同時(shí)與第一錠子(24)的第一永磁同步電機(jī)(23)和第二錠子(25)的第二永磁同步電機(jī)(23’)電連接，以錠子變頻器(21)同時(shí)驅(qū)動(dòng)第一永磁同步電機(jī)(23)和第二永磁同步電機(jī)(23’ )同步旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于3股簾子線直捻機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，其特征是:所述的單片機(jī)控制器(15)與用于第一錠子(24)的第一外紗張力控制器(16)電連接；單片機(jī)控制器(15)還與用于第二錠子(25)的第二外紗張力控制器(19)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于3股簾子線直捻機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，其特征是:所述的單片機(jī)控制器(15)與第一斷絲檢測器(18)和第二斷絲檢測器(18’ )電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于3股簾子線直捻機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，其特征是:所述的PLC可編程控制器(I)通過通信模塊(2 )與各個(gè)錠位單元(14 )電連接； PLC可編程控制器(I)通過通信模塊(2 )與卷繞變頻器(6 )電連接，卷繞變頻器(6 )驅(qū)動(dòng)卷繞電動(dòng)機(jī)(7)，安裝于卷繞電動(dòng)機(jī)(7)或卷繞電動(dòng)機(jī)(7)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的卷繞編碼器(8)與卷繞變頻器(6)電連接，構(gòu)成閉環(huán)控制； PLC可編程控制器(I)通過通信模塊(2 )與超喂變頻器(9 )電連接，超喂變頻器(9 )驅(qū)動(dòng)超喂電動(dòng)機(jī)(10)，安裝于超喂電動(dòng)機(jī)(10)或超喂電動(dòng)機(jī)(10)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的超喂編碼器(11)與超喂變頻器(9)電連接，構(gòu)成閉環(huán)控制； PLC可編程控制器(I)通過通信模塊(2)與橫動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器(12)電連接，橫動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器(12)驅(qū)動(dòng)橫動(dòng)伺服電機(jī)(13)，安裝于橫動(dòng)伺服電機(jī)(13)的編碼器與橫動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器(12)電連接，構(gòu)成閉環(huán)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于3股簾子線直捻機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，其特征是:所述的通信模塊(2)為PROFIBUS-DP總線通信模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于3股簾子線直捻機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，其特征是:所述的單片機(jī)控制器(15)采用德州儀器TI320F2407。
7.一種用于3股簾子線直捻機(jī)的同步裝置，包括第一錠子(24)和第二錠子(25)，其特征是:單片機(jī)控制器(15)與錠子變頻器(21)電連接，錠子變頻器(21)同時(shí)與第一錠子(24)的第一永磁同步電機(jī)(23)和第二錠子(25)的第二永磁同步電機(jī)(23’ )電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于3股簾子線直捻機(jī)的同步裝置，其特征是:第一單絲(26 )經(jīng)過第一外紗張力控制器(16 )與第一錠子(24)內(nèi)的第二單絲(27 )合捻，2合股線(31)依次經(jīng)第一超喂裝置(28’)、第二外紗張力控制器(19)與第二錠子(25)內(nèi)的第三單絲(32 )合捻，3合股捻線經(jīng)超喂裝置(28 )、橫動(dòng)裝置(29 )后在卷繞裝置(30 )卷繞。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK203786537SQ201420080342
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】楊華年, 潘松, 汪斌, 許金甲, 楊華明 申請人:宜昌經(jīng)緯紡機(jī)有限公司