用于亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)的同步聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)的同步聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，屬于亞麻紡紗設(shè)備升 級(jí)改造及軟件開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)包括主軸（錠軸）、兩個(gè)轉(zhuǎn)速方向相反的牽伸軸、兩個(gè)轉(zhuǎn)速 方向相反的喂入軸以及升降軸，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸，再通過齒輪等復(fù)雜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞給其 它工作軸。由于完全采用機(jī)械化設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)、制造、使用和維修過程都很復(fù)雜。由于受齒 輪傳遞相互聯(lián)動(dòng)的制約，復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)限制了機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度，錠子轉(zhuǎn)數(shù)低，生產(chǎn)效率低， 油垢污染嚴(yán)重，噪聲大，工作環(huán)境差，屬于淘汰產(chǎn)品。世界亞麻紡紗定數(shù)約為80萬錠，濕紡 細(xì)紗機(jī)存量約為3200臺(tái)，這些亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)一部分在低效率地服役，還有一部分處于閑 置狀置，造成了極大的浪費(fèi)。針對(duì)現(xiàn)有的亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)，亟待改造和更新，以再次實(shí)現(xiàn)其 使用價(jià)值。
[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種用于亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)的同步聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)及控制方法， 以解決現(xiàn)有的亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)的各工作軸的聯(lián)動(dòng)都采用純機(jī)械設(shè)計(jì)，使用和維修過程復(fù) 雜，工作效率低下等問題。
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：
[0005] -種用于亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)的同步聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，所述亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)包括主軸 (錠軸）（A)、兩個(gè)轉(zhuǎn)速方向相反的牽伸軸（B)、兩個(gè)轉(zhuǎn)速方向相反的喂入軸（C)以及升降軸 (D)，其特征在于：所述控制系統(tǒng)使亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)的主軸（A)、牽伸軸（B)、喂入軸（C)以及 升降軸（D)即能分別自主傳動(dòng)又能同步聯(lián)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)；所述控制系統(tǒng)包括主軸電機(jī)變頻器（1)、 牽伸軸電機(jī)變頻器（2)、喂入軸電機(jī)變頻器（3)、升降軸驅(qū)動(dòng)器（4)、主軸電機(jī)（5)、牽伸軸減 速電機(jī)（6)、喂入軸減速電機(jī)（7)、升降軸減速伺服電機(jī)⑶和控制器（9);
[0006] 控制器（9)的主軸電機(jī)變頻控制信號(hào)輸出端通過主軸電機(jī)變頻器（1)控制主軸電 機(jī)（5)變頻，主軸電機(jī)（5)用于驅(qū)動(dòng)亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)的主軸（A)動(dòng)作；
[0007] 控制器（9)的牽伸軸電機(jī)變頻控制信號(hào)輸出端通過牽伸軸電機(jī)變頻器（2)控制牽 伸軸減速電機(jī)（6)變頻，牽伸軸減速電機(jī)（6)用于驅(qū)動(dòng)亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)的兩個(gè)轉(zhuǎn)速方向相 反的牽伸軸（B)動(dòng)作；
[0008] 控制器（9)的喂入軸電機(jī)變頻控制信號(hào)輸出端通過喂入軸電機(jī)變頻器（3)控制喂 入軸減速電機(jī)（7)變頻，喂入軸減速電機(jī)（7)用于驅(qū)動(dòng)亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)的兩個(gè)轉(zhuǎn)速方向相 反的喂入軸（C)動(dòng)作；
[0009] 控制器（9)的升降軸驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)輸出端通過升降軸驅(qū)動(dòng)器（4)控制升降軸減速 伺服電機(jī)（8)的工作狀態(tài)，升降軸減速伺服電機(jī)（8)用于驅(qū)動(dòng)亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)的升降軸（D) 動(dòng)作。
[0010] 進(jìn)一步地，所述控制器（9)采用PLC機(jī)或可編程邏輯器件CPLD實(shí)現(xiàn)。
[0011] 進(jìn)一步地，所述主軸電機(jī)（5)、牽伸軸減速電機(jī)（6)和喂入軸減速電機(jī)（7)均為四 極電機(jī)。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種用于亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)的同步聯(lián)動(dòng)控制方法，所述同步聯(lián)動(dòng)控 制方法為：根據(jù)紡紗工藝參數(shù)建立主軸電機(jī)頻率、牽伸軸減速電機(jī)頻率、喂入軸減速電機(jī)頻 率以及升降軸減速伺服電機(jī)速度之間的同步聯(lián)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)主 軸（A)、牽伸軸（B)、喂入軸（C)以及升降軸（D)的動(dòng)作控制。
[0013] 所述同步聯(lián)動(dòng)控制方法的具體實(shí)現(xiàn)過程為：
[0014] 步驟一、設(shè)定紡紗的輸入工藝參數(shù)為牽伸倍數(shù)和捻度，
[0015] 1)、牽伸倍數(shù)=細(xì)紗支數(shù)/粗紗支數(shù)，
[0017] 其中：細(xì)紗支數(shù)、粗紗支數(shù)為已知參數(shù)，修正系數(shù)取值范圍為0. 95~1 ;
[0018] 步驟二、根據(jù)設(shè)定紡紗的輸入工藝參數(shù)，通過工藝參數(shù)同步聯(lián)動(dòng)數(shù)學(xué)模型分別得 出：主軸電機(jī)頻率、牽伸軸減速電機(jī)頻率、喂入軸減速電機(jī)頻率、升降軸減速伺服電機(jī)速度， 過程如下：
[0019] 1)、主軸參數(shù)計(jì)算公式：
[0020] ①主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速=錠子轉(zhuǎn)數(shù)/錠子傳動(dòng)比，
[0021] ②主軸電機(jī)頻率=主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速*主軸電機(jī)額定頻率/主軸電機(jī)額定轉(zhuǎn)速；
[0022] 2)、牽伸軸參數(shù)計(jì)算公式：
[0023] ①牽伸軸線速度=錠子轉(zhuǎn)數(shù)/捻度，
[0024] ②牽伸軸轉(zhuǎn)速=牽伸軸線速度/牽伸軸直徑/ π，
[0025] ③牽伸軸減速電機(jī)頻率=牽伸軸電機(jī)轉(zhuǎn)速*牽伸軸減速電機(jī)額定頻率/牽伸軸減 速電機(jī)額定轉(zhuǎn)速；
[0026] 3)、喂入軸參數(shù)計(jì)算公式：
[0027] ①喂入軸線速度=牽伸軸線速度/牽伸倍數(shù)，
[0028] ②喂入軸轉(zhuǎn)速=喂入軸線速度/喂入軸直徑/ π，
[0029] ③喂入軸減速電機(jī)頻率=喂入軸轉(zhuǎn)速*喂入軸電機(jī)額定頻率/喂入軸電機(jī)額定轉(zhuǎn) 速；
[0030] 4)、升降軸參數(shù)計(jì)算公式：
[0031] ①絡(luò)紗時(shí)間=紗支數(shù)*管紗重量/牽伸軸線速度=管紗長(zhǎng)/牽伸軸線速度，
[0032] ②動(dòng)程次數(shù)=有效行程/級(jí)升高度，
[0033] ③動(dòng)程周期=絡(luò)紗時(shí)間/動(dòng)程次數(shù)，
[0034] ④級(jí)升時(shí)間=級(jí)升高度/動(dòng)程高度（取50 mm )*動(dòng)程時(shí)間，
[0035] ⑤升降軸減速伺服電機(jī)速度=動(dòng)程高度/升降軸周長(zhǎng)*升降軸傳動(dòng)比/動(dòng)程時(shí)間 *60 ;
[0036] 步驟三、根據(jù)步驟二得到的主軸電機(jī)頻率、牽伸軸減速電機(jī)頻率、喂入軸減速電機(jī) 頻率以及升降軸減速伺服電機(jī)速度，對(duì)亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)主軸（A)、兩個(gè)轉(zhuǎn)速方向相反的牽伸 軸（B)、兩個(gè)轉(zhuǎn)速方向相反的喂入軸（C)以及升降軸（D)的動(dòng)作進(jìn)行控制。
[0037] 在步驟二中，
[0038] 主軸參數(shù)計(jì)算公式中：錠子傳動(dòng)比取5. 368 ;主軸電機(jī)額定頻率取50赫，主軸電機(jī) 額定轉(zhuǎn)速取1460轉(zhuǎn)/分；
[0039] 牽伸軸參數(shù)計(jì)算公式中：牽伸軸直徑取50 mm，π取3. 14 ;牽伸軸減速電機(jī)額定頻 率取50赫，牽伸軸減速電機(jī)額定轉(zhuǎn)速取1460轉(zhuǎn)/分；
[0040] 喂入軸參數(shù)計(jì)算公式中：喂入軸直徑取45. 4 mm，π取3. 14 ;喂入軸電機(jī)額定頻率 取50赫，喂入軸電機(jī)額定轉(zhuǎn)速取1460轉(zhuǎn)/分；
[0041] 升降軸參數(shù)計(jì)算公式中：有效行程取140 mm ;動(dòng)程高度取50 mm。
[0042] 本發(fā)明的有益效果是：
[0043] 本發(fā)明建立工藝參數(shù)同步聯(lián)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)濕紡細(xì)紗機(jī)的主軸（錠軸）、牽伸 軸、喂入軸和升降軸自主傳動(dòng)。按工藝參數(shù)同步聯(lián)動(dòng)數(shù)學(xué)模型編制的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，寫入 可編程邏輯器中，再通過可編程邏輯器（如PLC)對(duì)實(shí)現(xiàn)濕紡細(xì)紗機(jī)各軸統(tǒng)一控制，使?jié)窦?細(xì)紗機(jī)各軸自主傳動(dòng)又能同步聯(lián)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)同步聯(lián)動(dòng)紡紗功能。本發(fā)明是全新的計(jì)算機(jī) 控制技術(shù)、變頻和伺服電機(jī)技術(shù)、減速機(jī)技術(shù)的綜合應(yīng)用。本發(fā)明的推廣使用替代了復(fù)雜的 機(jī)械設(shè)計(jì)，降低制造成本，提高生產(chǎn)效率。全世界擁有亞麻濕紡紗能力在80萬錠，亞麻濕紡 細(xì)紗機(jī)存量約3200臺(tái)，全部是機(jī)械同步聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)復(fù)雜，制造成本高，生產(chǎn)效率低，污 染嚴(yán)重，急需更新?lián)Q代。如利用本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有3200臺(tái)濕紡細(xì)紗機(jī)舊機(jī)的改造，可直接將改 造的亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)應(yīng)用于紡紗作業(yè)中，具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本發(fā)明就是針對(duì)現(xiàn)有的亞 麻濕紡細(xì)紗機(jī)而設(shè)計(jì)的，用于現(xiàn)有的亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)的自動(dòng)化升級(jí)改造，使現(xiàn)有廢舊的亞 麻濕紡細(xì)紗機(jī)二次利用，節(jié)約了能源。本發(fā)明的提出，將為亞麻濕紡細(xì)紗機(jī)改造和更新?lián)Q代 奠定了基礎(chǔ)技術(shù)。
[0044] 本發(fā)明采用四軸減速變頻和伺服電機(jī)，分別自主傳動(dòng)，計(jì)算機(jī)統(tǒng)一控制，設(shè)計(jì)出工 藝參數(shù)的數(shù)學(xué)模型和與之對(duì)應(yīng)的軟件操作系統(tǒng)，解決了智能化操作控制，智能化參數(shù)設(shè)定， 智能化同步聯(lián)動(dòng)穩(wěn)定啟車，智能化同步聯(lián)動(dòng)穩(wěn)定