本發(fā)明涉及的是一種雙層繞包機的控制系統(tǒng)及控制方法，屬于電線電纜制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

雙層繞包機是高速編織機與繞包機的結(jié)合體。通常情況下，為了提高編織線纜的屏蔽性能，在線纜編織前或后配置一臺繞包機，將包帶繞在編織線纜上。編織前配置繞包機的，是先將包帶繞在線纜上，再進行編織；編織后配置繞包機的，是線纜編織完成以后再繞上包帶，兩者皆可以提高線纜的屏蔽性。雙層繞包機是可進行兩次繞包的編織機，即線纜編織前繞包一次，然后進行編織，編織結(jié)束，再繞包一次。

由于線纜用途廣泛、規(guī)格眾多，對于抗干擾性能要求也不盡相同，有的要求高，有的要求低，所以有的編織線纜不需要繞包，有的編織線纜需要繞包，有的甚至需要繞包兩次。雙層繞包機就是為滿足不同的繞包需要而開發(fā)的機器，具有四種工作模式： 沒有繞包，只有編織； 編織前先繞包； 編織后再繞包； 雙繞包，即編織前后都繞包。

雙層繞包機對控制系統(tǒng)的主要要求是：對于編織部分要符合高速編織機的要求，且能無極調(diào)節(jié)編織節(jié)距；對于繞包部分是兩繞包必須獨立控制，互不干擾，且能夠無極調(diào)節(jié)繞包節(jié)距；無論編織速度是恒定的還是變化的，都必須保證編織節(jié)距與繞包節(jié)距不變。

為實現(xiàn)雙層繞包機的所有工作模式與控制要求，一般情況下，采用PLC加觸摸屏的方法作為雙層繞包機的控制模式。這樣做的優(yōu)點是：由于PLC是大眾化的可編程序控制器，廣泛應(yīng)用于自動控制行業(yè)，品牌多，可選擇的余地大，且是模塊化結(jié)構(gòu)，擴展方便。

但現(xiàn)有PLC加觸摸屏的控制方法在如下缺點：

一是繞包機包括編織部分與繞包部分，必須編寫相應(yīng)的編織控制程序與繞包控制程序，研發(fā)周期長，工作量較大；

二是這種控制方法必須編寫兩個控制程序，即PLC程序和觸摸屏程序，兩個程序是分開編寫，聯(lián)機調(diào)試，不能單獨運行，調(diào)試過程比較復(fù)雜；

三是這種控制器的硬件成本較高，電氣接線較復(fù)雜；

四是對于售后服務(wù)也帶來不便，對維修人員的要求也高，必須是具備一定專業(yè)知識的人才能勝任，而且一旦PLC或觸摸屏發(fā)生故障，必須返回供應(yīng)商維修，耽誤客戶生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，易于維護，便于生產(chǎn)調(diào)試，能大大降低軟硬件生產(chǎn)成本的雙層繞包機控制系統(tǒng)及控制方法，它既具備PLC加觸摸屏的所有控制功能，又沒有PLC加觸摸屏控制方法的復(fù)雜性。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的：一種雙層繞包機的控制系統(tǒng)，它包括一個核心控制器，一個編織傳動驅(qū)動器，一個牽引傳動驅(qū)動器，兩個繞包傳動驅(qū)動器，所述的核心控制器具有485通訊、信息儲存與顯示、按鍵操作功能；核心控制器通過485通訊線路與編織傳動驅(qū)動器、牽引傳動驅(qū)動器及兩繞包傳動驅(qū)動器并聯(lián)在一起，并可以與任一編織傳動驅(qū)動器進行點對點通訊，實現(xiàn)無極調(diào)節(jié)距及其它信息交換；所述編織傳動驅(qū)動器的速度及啟停運行狀態(tài)受核心控制器直接控制；牽引傳動驅(qū)動器跟隨編織驅(qū)動器運行，以保證編織節(jié)距的精度；兩個繞包驅(qū)動器跟隨牽引傳動驅(qū)動器運行，以保證繞包節(jié)距的精度。

作為優(yōu)選：所述的核心控制器采用具備485通訊功能、輸入輸出控制功能、信息存儲與顯示功能、按鍵操作功能，可以實現(xiàn)高速編織機所有功能的高速編織機通用控制器；編織傳動驅(qū)動器采用變頻器，牽引傳動驅(qū)動器采用伺服驅(qū)動器，兩繞包傳動驅(qū)動器也采用伺服驅(qū)動器；所有伺服驅(qū)動器都具備485通訊功能、具備位置控制模式，能夠接收編碼器脈沖信號；變頻器具備485通訊功能，且為保證伺服控制精度及實時性，用編碼器作為伺服驅(qū)動器的脈沖輸入。

作為優(yōu)選：所述的核心控制器通過485通訊線路與變頻器、三只伺服驅(qū)動器并聯(lián)在一起，通過地址分配實現(xiàn)核心控制器與變頻器及三只伺服驅(qū)動器間相互通訊，完成對它們的控制，第一編碼器的脈沖信號作為牽引伺服驅(qū)動器的脈沖輸入，第二編碼器的脈沖信號作為繞包1伺服驅(qū)動器的脈沖輸入，第三編碼器的脈沖信號作為繞包2伺服驅(qū)動器的脈沖輸入。

作為優(yōu)選：所述的牽引伺服驅(qū)動器的脈沖輸入第一編碼器安裝在編織轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動軸上，將轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)速度反饋給牽引伺服驅(qū)動器；繞包1伺服驅(qū)動器與繞包2伺服驅(qū)動器的脈沖輸入第二、第三編碼器安裝在牽引驅(qū)動軸上，將牽引輪的旋轉(zhuǎn)速度分別反饋給繞包1伺服驅(qū)動器與繞包2伺服驅(qū)動器，實現(xiàn)速度跟隨，保證節(jié)距精度。

一種利用所述雙層繞包機的控制系統(tǒng)的控制方法是：根據(jù)雙層繞包機生產(chǎn)工藝要求和核心控制器運行程序，先設(shè)定兩繞包伺服驅(qū)動器的啟停參數(shù)，再根據(jù)編織設(shè)定速度計算出變頻器的運行頻率，并通過485通訊更新各驅(qū)動器的工作參數(shù)，設(shè)定工作模式；各參數(shù)設(shè)定完畢，機器開啟，變頻器控制編織轉(zhuǎn)盤運行，牽引輪跟隨轉(zhuǎn)盤運行，兩繞包盤跟隨牽引輪運行；無論編織轉(zhuǎn)盤速度如何變化，牽引輪、繞包盤的速度總是以設(shè)定好的比例關(guān)系跟隨變化；如果要改變牽引輪、繞包盤跟隨速度的比例關(guān)系，可以通過設(shè)定新的編織節(jié)距值與繞包節(jié)距值來實現(xiàn)；一旦編織節(jié)距值與繞包節(jié)距值有變化，核心控制器的程序?qū)⒏鶕?jù)新的編織節(jié)距值計算出牽引伺服驅(qū)動器的電子齒輪比，根據(jù)新的繞包節(jié)距值計算出兩繞包伺服驅(qū)動器的電子齒輪比，重新開機后，繞包機就以新的節(jié)距值運行。

本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)組成簡單、合理，使用操作方便，易維護和生產(chǎn)調(diào)試，能大大降低軟硬件生產(chǎn)成本等特點；能夠很好地完成雙層繞包機的所有控制功能，達到理想工作狀態(tài)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成框圖。

圖2是本發(fā)明的主程序工作框圖。

圖3是本發(fā)明輸入接口信號處理子程序工作框圖。

圖4是本發(fā)明按鍵命令處理子程序工作框圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的介紹：圖1所示，本發(fā)明所述的一種雙層繞包機控制系統(tǒng)，它包括一個核心控制器PU，一只變頻器BC，一只牽引伺服驅(qū)動器SC1，一只繞包1伺服驅(qū)動器SC2，一只繞包2伺服驅(qū)動器SC3，一只牽引脈沖輸入編碼器B1，一只繞包1脈沖輸入編碼器B2，一只繞包2脈沖輸入編碼器B3。

本發(fā)明所述的核心控制器PU采用高速編織機通用控制器；變頻器、伺服驅(qū)動器都帶485通訊接口。核心控制器PU與變頻器BC、牽引伺服驅(qū)動器SC1、繞包伺服驅(qū)動器SC2、繞包2伺服驅(qū)動器SC3通過485通訊線并聯(lián)在一起；第一編碼器B1與牽引伺服驅(qū)動器SC1連接，安裝在編織動軸上；第二編碼器B2與繞包1伺服驅(qū)動器SC2連接，第三編碼器B3與繞包2伺服驅(qū)動器SC3連接，都安裝在牽引輪傳動軸上。

所述的核心控制器PU直接改變變頻器BC的輸出頻率從而改變電機輸出轉(zhuǎn)速，通過傳動軸最終控制編織轉(zhuǎn)速；第一編碼器B1安裝在編織轉(zhuǎn)盤的傳動軸上，將編織傳動軸的轉(zhuǎn)速以脈沖形式反饋到牽引伺服驅(qū)動器SC1上，作為牽引伺服驅(qū)動器SC1的脈沖輸入信號，使得牽引輪跟隨編織傳動軸轉(zhuǎn)動；第二編碼器B2安裝在牽引輪傳動軸上，將牽引輪傳動軸的轉(zhuǎn)速以脈沖形式反饋給繞包1伺服驅(qū)動器SC2，作為繞包1伺服驅(qū)動器SC1的脈沖輸入信號，使得繞包1跟隨牽引輪傳動軸轉(zhuǎn)動；第三編碼器B3安裝在牽引輪傳動軸上，將牽引輪傳動軸的轉(zhuǎn)速以脈沖形式反饋給繞包2伺服驅(qū)動器SC3，作為繞包2伺服驅(qū)動器SC3的脈沖輸入信號，使得繞包2跟隨牽引輪傳動軸轉(zhuǎn)動。

所述的核心控制器PU通過485點對點通訊可以改變每個伺服驅(qū)動器的電子齒輪比參數(shù)，就可以改變牽引輪對編織轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速比，以及兩繞包盤對牽引輪的轉(zhuǎn)速比；編織轉(zhuǎn)盤的傳動轉(zhuǎn)速由核心控制器PU直接改變，這樣，所有驅(qū)動器最終都由核心控制器PU控制。通過程序計算更改伺服驅(qū)動器電子齒輪比，核心控制器PU可以對它們進行無極調(diào)速，實現(xiàn)無極調(diào)節(jié)距；核心控制器PU也可以使用485通訊改變伺服驅(qū)動器的其它參數(shù)，決定驅(qū)動器是運行還是停止，很容易實現(xiàn)繞包機的各種工作模式。

本發(fā)明的控制方法是：根據(jù)雙層繞包機生產(chǎn)工藝要求，核心控制器PU運行程序，先設(shè)定兩繞包伺服驅(qū)動器的啟停參數(shù)，再根據(jù)編織設(shè)定速度計算出變頻器BC的運行頻率，并通過485通訊更新各驅(qū)動器的工作參數(shù)，設(shè)定工作模式。各參數(shù)設(shè)定完畢，機器開啟，變頻器BC控制編織轉(zhuǎn)盤運行，牽引輪跟隨轉(zhuǎn)盤運行，兩繞包盤跟隨牽引輪運行。無論編織轉(zhuǎn)盤速度如何變化，牽引輪、繞包盤的速度總是以設(shè)定好的比例關(guān)系跟隨變化。如果要改變牽引輪、繞包盤跟隨速度的比例關(guān)系，可以通過設(shè)定新的編織節(jié)距值與繞包節(jié)距值來實現(xiàn)。一旦編織節(jié)距值與繞包節(jié)距值有變化，核心控制器PU的程序?qū)⒏鶕?jù)新的編織節(jié)距值計算出牽引伺服驅(qū)動器SC1的電子齒輪比，根據(jù)新的繞包節(jié)距值計算出兩繞包伺服驅(qū)動器SC2、SC3的電子齒輪比，重新開機后，繞包機就以新的節(jié)距值運行。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

一是功能齊全，可靠性高。核心控制器PU采用的是我公司研發(fā)生產(chǎn)的高速編織機通用控制器，具有計算速度快、存儲量大、響應(yīng)實時、輸入輸出接口數(shù)量大等優(yōu)點。一個控制器就相當(dāng)于一個PLC與一個觸摸屏組合，有PLC與觸摸屏的功能，無PLC與觸摸屏的調(diào)試要求與接線要求，并且由于控制器是實時控制系統(tǒng)，響應(yīng)速度更快，開關(guān)機時間更短。高速編織機通用控制器經(jīng)過時間檢驗，具有極高的可靠性。變頻器BC，伺服驅(qū)動器（SC1、SC2、SC3）都是經(jīng)過市場考驗的成熟產(chǎn)品，都有良好的可靠性。

二是控制精度高，響應(yīng)速度快。由于牽引及繞包采用伺服控制，完全能夠滿足雙層繞包機的編織節(jié)距精度要求與繞包節(jié)距精度要求。在速度跟隨過程中，響應(yīng)快，沒有失步現(xiàn)象。

二是有友好的人機界面。雙層繞包機所有工作參數(shù)集成在核心控制器PU上，并且都以小鍵盤按鍵與菜單顯示相結(jié)合的方式進行操作，明了易懂，操作人員無需培訓(xùn)或經(jīng)簡單培訓(xùn)就能熟練運用；

三是即插即用，易于維護。核心控制器PU與變頻器BC、伺服驅(qū)動器（SC1、SC2、SC3）只有兩根485連接線，極大地簡化了接線要求，也易于維護。核心控制器只有一個信號輸入輸出接口，允許帶電插拔。

本發(fā)明的核心控制器PU采用高速編織機通用控制器，硬件不需做任何改變；軟件程序做適當(dāng)改變，原編織機程序完整保留，繞包部分程序以模塊化形式增加，集成在一起，固化在核心控制器PU內(nèi)，上電即運行，斷電即停止運行。

圖2所示，本發(fā)明核心控制器PU主程序工作過程是：

初始化：核心控制器PU有關(guān)元件參數(shù)初始化，如485串口初始化、中斷初始化、存儲器串行讀寫初始化、日歷時間初始化等，初始化程序在控制器上電第一時間完成；

讀取參數(shù)：有編織控制參數(shù)、兩繞包運行參數(shù)等。程序讀取參數(shù)后，核心控制器PU就進入工作狀態(tài)，并于設(shè)備狀態(tài)保持一致。

接口信號處理子程序：這是一個子程序集，包括核心控制器PU輸入輸出接口所有輸入信號子程序，有機器上的操作按鈕命令，如啟動、停止、急停、復(fù)位等對應(yīng)的子程序；有各類報警信息，如斷絲斷纜、缺油、繞包斷帶等對應(yīng)的子程序；輸入接口信號處理子程序見圖3所示。

按鍵命令處理子程序：這是一個子程序集，包括核心控制器PU上的所有單鍵命令與組合鍵命令對應(yīng)的子程序。單鍵命令直接調(diào)用對應(yīng)子程序；組合鍵命令則根據(jù)菜單顯示內(nèi)容以回車鍵確認(rèn)為準(zhǔn)調(diào)用相應(yīng)的子程序。按鍵命令處理子程序見圖4所示。