專利名稱：數(shù)控卷繞控制單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及紡織工藝技術(shù)，尤其是涉及紡織工藝中的數(shù)控巻繞控制單元。
背景技術(shù)：
紡織工程中紗線巻繞成型是紡織品生產(chǎn)工程中的一項(xiàng)關(guān)鍵工藝技術(shù)，采用數(shù)碼精 密巻繞技術(shù)的數(shù)控巻繞控制單元用于紡織工程領(lǐng)域高檔絡(luò)筒設(shè)備(如松式絡(luò)筒機(jī)、并紗 機(jī)、加彈機(jī)等)巻繞機(jī)構(gòu)的紗筒巻取、電子式往復(fù)橫動導(dǎo)紗和實(shí)時張力的控制，實(shí)現(xiàn)高速、 高效、高容量和高質(zhì)量的紗筒巻裝，可滿足后道工序(如高速無梭織機(jī))高速退繞的嚴(yán)格要 求。隨著現(xiàn)代紡織工業(yè)的不斷發(fā)展，數(shù)碼精密巻繞技術(shù)將代表著紡織絡(luò)筒設(shè)備的技術(shù)方向。 紗筒巻繞是通過紗筒回轉(zhuǎn)運(yùn)動和導(dǎo)紗往復(fù)運(yùn)動組合成的，傳統(tǒng)的絡(luò)筒設(shè)備采用以 機(jī)械凸輪、旋翼和槽筒為主的結(jié)構(gòu)。上個世紀(jì)90年代中期，瑞士SSM公司研制成功電子式橫 動導(dǎo)紗的數(shù)碼巻繞設(shè)備，橫動往復(fù)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電機(jī)采用的是一種超小慣量帶編碼器反饋的 步進(jìn)電機(jī)，一直沿用至今。這種導(dǎo)紗用的步進(jìn)電機(jī)制造工藝復(fù)雜，工作效率低，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時 需要輔助散熱機(jī)構(gòu)，不適于批量生產(chǎn)。本世紀(jì)初一些絡(luò)筒設(shè)備制造商，也曾嘗試開發(fā)電子導(dǎo) 紗式絡(luò)筒機(jī)，其中橫動導(dǎo)紗機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電機(jī)采用普通伺服電機(jī)，控制裝置采用控制器+電 機(jī)驅(qū)動器分散模塊結(jié)構(gòu)，但是由于普通伺服電機(jī)動態(tài)特性不夠，且電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 工藝適用性差、可靠性和性價比不高等種種問題而導(dǎo)致至今不能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 因此，存在著對新型的數(shù)控巻繞控制單元的需求。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種數(shù)控巻繞控制單元，包括巻繞電機(jī) 控制單元，連接到巻繞電機(jī)、直徑傳感器以及紗筒編碼器，用于讀入直徑傳感器和紗筒編碼 器信號，分別得到當(dāng)前紗筒直徑和角速度測量值，結(jié)合巻繞線速度指令和精密巻繞控制算 法，實(shí)時閉環(huán)調(diào)整巻繞電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度，對紗筒巻繞線速度進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)巻繞電機(jī)的恒線速 度巻繞和變線速度巻繞；橫動伺服電機(jī)控制單元，連接到橫動伺服電機(jī)、橫動伺服電機(jī)反饋 編碼器以及所述紗筒編碼器，用于讀入橫動伺服電機(jī)反饋編碼器信號，得到橫動伺服電機(jī) 的角速度和角位移值，由所述橫動伺服電機(jī)的角速度和所述紗筒角速度值，計算出所述橫 動伺服電機(jī)的實(shí)時角速度，結(jié)合所述橫動伺服電機(jī)的角位移值，對所述橫動伺服電機(jī)進(jìn)行 速度閉環(huán)控制和矢量控制。 在上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步包括斷紗檢測單元，連接至探紗器、切絲器以及所述 巻繞電機(jī)，用于周期性讀入探紗器信號，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的信號邏輯判斷是否有斷紗事件發(fā) 生，如果存在所述斷紗事件，則確定為斷紗故障狀態(tài)，輸出斷紗切絲信號至切絲器，同時所 述巻繞電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度按照設(shè)定的減速時間減速到零；張力或背壓力控制單元，用于讀入張 力或者背壓力傳感器信號，計算出當(dāng)前巻繞張力或當(dāng)前背壓力，調(diào)整張力步進(jìn)電機(jī)的位移 或氣動比例閥的壓力值來控制張力或背壓力的大小；以及超喂電機(jī)控制單元，用于監(jiān)視超 喂電機(jī)驅(qū)動器報警和準(zhǔn)備狀態(tài)，以及向所述超喂電機(jī)驅(qū)動器輸出轉(zhuǎn)速指令。[0007] 在上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步包括氣動比例閥控制單元，用于向比例閥輸出氣壓信 號，以控制所述紗筒的背壓力。 在上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步包括鍵盤顯示輸入單元，用于通過高速串行通信輸入 參數(shù)并進(jìn)行編輯和監(jiān)測。 在上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步包括操作單元，用于讀入按鈕信號狀態(tài)，根據(jù)信號狀 態(tài)進(jìn)行操作，并輸出當(dāng)前狀態(tài)的指示燈信號。 在上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步包括第一光電隔離單元，用于對輸入的所述探紗器信 號或所述按鈕信號進(jìn)行光電隔離處理。 在上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步包括第二光電隔離單元，用于對將被輸出至所述切絲 器、所述斷紗器、所述巻繞電機(jī)、所述橫動伺服電機(jī)或所述張力步進(jìn)電機(jī)的控制信號進(jìn)行光 電隔離處理。 在上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步包括故障處理單元，用于對將被輸入至所述巻繞電機(jī) 或所述橫動伺服電機(jī)的信號進(jìn)行故障處理。 在上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步包括CAN通信總線，用于通過所述CAN通信總線與上位 機(jī)人機(jī)界面進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 在上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步包括存儲單元，用于保存所述數(shù)控巻繞控制單元的實(shí) 時數(shù)據(jù)和狀態(tài)。 通過上訴技術(shù)方案，可以將目前國際先進(jìn)電機(jī)設(shè)計技術(shù)、電機(jī)控制算法、運(yùn)動控制 策略和紗筒精密巻繞工藝技術(shù)集成，進(jìn)行定制化設(shè)計，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化精密巻繞和分層精密 巻繞控制功能，以提高國產(chǎn)精密巻繞設(shè)備的工藝適用性、可靠性和性價比，促進(jìn)國產(chǎn)高檔精 密絡(luò)筒設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的數(shù)控巻繞控制單元的示意框圖； 圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的數(shù)控巻繞控制單元的示意框圖； 圖3是包括根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的數(shù)控巻繞控制單元的巻繞控制系統(tǒng)
的控制示意圖； 圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的數(shù)控巻繞控制單元的控制板結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的數(shù)控巻繞控制單元的功率板結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式下面將詳細(xì)參考本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，根據(jù)附圖來描述優(yōu)選實(shí)施例的示例。
圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的數(shù)控巻繞控制單元100的示意框圖。 如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的數(shù)控巻繞控制單元100包括巻繞電機(jī)控制單元 102，連接到巻繞電機(jī)、直徑傳感器以及紗筒編碼器，用于讀入直徑傳感器和紗筒編碼器信 號，分別得到當(dāng)前紗筒直徑和角速度測量值，結(jié)合巻繞線速度指令和精密巻繞控制算法，實(shí) 時閉環(huán)調(diào)整巻繞電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度，對紗筒巻繞線速度進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)巻繞電機(jī)的恒線速度巻 繞和變線速度巻繞；以及橫動伺服電機(jī)控制單元104，連接到橫動伺服電機(jī)、橫動伺服電機(jī)反饋編碼器以及所述紗筒編碼器，用于讀入橫動伺服電機(jī)反饋編碼器信號，得到橫動伺服 電機(jī)的角速度和角位移值，由所述橫動伺服電機(jī)的角速度和所述紗筒角速度值，計算出所 述橫動伺服電機(jī)的實(shí)時角速度，結(jié)合所述橫動伺服電機(jī)的角位移值，對所述橫動伺服電機(jī) 進(jìn)行速度閉環(huán)控制和矢量控制。 圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的數(shù)控巻繞控制單元200。如圖2所示， 除圖1中示出的巻繞電機(jī)控制單元102和橫動伺服電機(jī)控制單元104之外，還可以進(jìn)一步 包括斷紗檢測單元202，連接至探紗器、切絲器以及所述巻繞電機(jī)，用于周期性讀入探紗 器信號，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的信號邏輯判斷是否有斷紗事件發(fā)生，如果有所述斷紗事件，確定為 斷紗故障狀態(tài)，輸出斷紗切絲信號至切絲器，同時所述巻繞電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度按照設(shè)定的減速 時間減速到零；張力或背壓力控制單元204，用于讀入張力或者背壓力傳感器信號，計算出 當(dāng)前巻繞張力或當(dāng)前背壓力，調(diào)整張力步進(jìn)電機(jī)的位移或氣動比例閥的壓力值來控制張力 或背壓力的大??；超喂電機(jī)控制單元206，用于監(jiān)視超喂電機(jī)驅(qū)動器報警和準(zhǔn)備狀態(tài)，以及 向所述超喂電機(jī)驅(qū)動器輸出轉(zhuǎn)速指令。 在上述技術(shù)方案中，可以進(jìn)一步包括氣動比例閥控制單元，用于向比例閥輸出氣 壓信號，以控制所述紗筒的背壓力。 在上述技術(shù)方案中，可以進(jìn)一步包括鍵盤顯示輸入單元，用于通過高速串行通信 輸入?yún)?shù)并進(jìn)行編輯和監(jiān)測。 在上述技術(shù)方案中，可以進(jìn)一步包括操作單元，用于讀入按鈕信號狀態(tài)，根據(jù)信 號狀態(tài)進(jìn)行操作，并輸出當(dāng)前狀態(tài)的指示燈信號。 在上述技術(shù)方案中，可以進(jìn)一步包括第一光電隔離單元，用于對輸入的所述探紗 器信號或所述按鈕信號進(jìn)行光電隔離處理。 在上述技術(shù)方案中，可以進(jìn)一步包括第二光電隔離單元，用于對將被輸出至所述 切絲器、所述斷紗器、所述巻繞電機(jī)、所述橫動伺服電機(jī)或所述張力步進(jìn)電機(jī)的控制信號進(jìn) 行光電隔離處理。 在上述技術(shù)方案中，可以進(jìn)一步包括故障處理單元，用于對將被輸入至所述巻繞 電機(jī)或所述橫動伺服電機(jī)的信號進(jìn)行故障處理。 在上述技術(shù)方案中，可以進(jìn)一步包括CAN通信總線，用于通過所述CAN通信總線與 上位機(jī)人機(jī)界面進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 在上述技術(shù)方案中，可以進(jìn)一步包括存儲單元，用于保存所述數(shù)控巻繞控制單元 的實(shí)時數(shù)據(jù)和狀態(tài)。 圖3示出了包括根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的數(shù)控巻繞控制單元的巻繞控制 系統(tǒng)的控制示意圖。如圖3所示，根據(jù)本實(shí)用新型的數(shù)控巻繞控制單元300具有一個橫動伺 服電機(jī)318、一個巻繞電機(jī)308和兩個步進(jìn)電機(jī)316的驅(qū)動與控制；具有來自紗筒直徑傳感 器306和巻繞張力傳感器304的兩個模擬量輸入；以及具有兩個模擬量信號輸出，分別輸出 到超喂電機(jī)驅(qū)動器310和比例閥控制器320，用于控制超喂電機(jī)314和紗筒背壓氣缸312。 另外，在該實(shí)施例中，還具有RS485通信接口 ，用于單錠控制中擴(kuò)展其他特殊功能 電機(jī)的調(diào)速控制，如超喂電機(jī)314等；具有CAN總線通信接口 302，用于設(shè)備現(xiàn)場總線，實(shí)現(xiàn) 多錠聯(lián)網(wǎng)；以及具有多個輸入輸出接口 322，實(shí)現(xiàn)單錠啟停、斷紗傳感器信號輸入、電切刀 和氣缸控制輸出等功能。[0036] 圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括控制板和功率板兩 部分。在該實(shí)施例中，控制板由兩片數(shù)字信號處理器(DSP)、傳感器信號輸入、總線通信、電 機(jī)控制用P麗信號和模擬量速度信號、數(shù)字控制輸出及DSP電源(DC-DC)等電路組成；功率 板由兩個電機(jī)(巻繞和橫動)功率放大逆變器、兩個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動、多路電壓輸出開關(guān)電源 及驅(qū)動信號隔離等電路組成。 圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的數(shù)控巻繞控制單元的控制板結(jié)構(gòu)示意圖。 根據(jù)該實(shí)施例的數(shù)控巻繞控制單元中的各單元的控制任務(wù)由DSP2801和DSP2407兩片數(shù)字 信號處理器完成，DSP2801主要完成各路傳感器信號處理、控制單元與上位機(jī)的通信協(xié)議、 紡紗工藝控制和巻繞電機(jī)控制等任務(wù)，即通過CANBUS總線通信，DSP2801接收上位機(jī)下傳 的工藝參數(shù)和指令，根據(jù)處理傳感器信號得到當(dāng)前紗筒的直徑、長度、張力和背壓力等狀態(tài) 參數(shù)，形成巻繞、橫動和超喂等電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)指令；DSP2407則主要接收DSP2801指令，實(shí)現(xiàn)高 動態(tài)伺服電機(jī)和張力步進(jìn)電機(jī)的控制算法。在此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解除了圖5中 具體示出的兩片數(shù)字信號處理器DSP2801和DSP2407之外，也可以采用其他型號的處理器 或數(shù)字信號處理器來實(shí)現(xiàn)在此所描述的功能，因此應(yīng)該理解所有這些數(shù)字信號處理器或處 理器也都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。 以下參考附圖分別對兩片DSP電路進(jìn)行具體說明 1.探紗器(斷紗檢測傳感器)信號 根據(jù)該實(shí)施例的數(shù)字精密數(shù)控巻繞控制單元具備四路探紗器開關(guān)量信號接口 YD1、 YD2、 YD3和YD4，通過光電隔離電路0PT0-IS0 1處理，接入到DSP2801的輸入管腳， DSP2801周期性讀入這四路信號狀態(tài)，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的信號邏輯判斷是否有斷紗事件發(fā)生， 一旦出現(xiàn)斷紗，DSP2801將自動進(jìn)入斷紗停車狀態(tài)，巻繞和橫動等電機(jī)將減速停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 2.直徑檢測傳感器和張力或紗筒背壓力傳感器信號 根據(jù)該實(shí)施例的數(shù)控巻繞控制單元具備兩路模擬量信號輸入接口 ANA1和ANA2， 用于輸入直徑檢測傳感器和張力或紗筒背壓力傳感器信號，這兩路信號分別通過兩路運(yùn)算 放大器信號調(diào)理電路0PM1和0PM2處理，接入到DSP2801的AD轉(zhuǎn)換信號輸入管腳，DSP2801 周期性進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，通過計算得到當(dāng)前紗筒指令和背壓力或巻繞張力，根據(jù)精密巻繞線速 度和張力控制原理，調(diào)整紗筒旋轉(zhuǎn)角速度和張力步進(jìn)電機(jī)的位移或氣動比例閥輸出的空氣 壓力值，控制紗筒巻繞線速度、張力或背壓力的大小。 3.鍵盤顯示手柄信號 根據(jù)該實(shí)施例的數(shù)碼精密數(shù)控巻繞控制單元具備兩個鍵盤輸入接口 KEYP1和 KEYP2，分別通過兩根高速串行通信線接入到DSP2801和DSP2407的串行通信管腳，可以分 別對DSP2801和DSP2407本地參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行編輯和監(jiān)測，方便于現(xiàn)場本地調(diào)試。 4.機(jī)器操作面板信號 根據(jù)該實(shí)施例的數(shù)控巻繞控制單元具備一個機(jī)器操作面板信號接口 CTP，包括有
啟動按鈕、停止按鈕、輔助按鈕和狀態(tài)指示燈四種信號，這四路信號均通過光電隔離電路
0PT0-IS0 2處理，接入到DSP2801輸入輸出管腳，DSP2801周期性讀入按鈕信號狀態(tài)，根據(jù)
信號狀態(tài)進(jìn)行巻繞啟動和停止等操作，同時按照單元當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，輸出各種指示燈信號，
如長亮、長滅、快閃或慢閃等狀態(tài)。 5.紗筒編碼器信號[0048] 該實(shí)施例的數(shù)控巻繞控制單元具備紗筒編碼器信號輸入接口 ENC-F28，經(jīng)長線接 收電路LINE-RE 1處理，接入到DSP2801和DSP2407的輸入管腳，DSP2801解析紗筒編碼 器信號得到紗筒角速度值，再結(jié)合檢測到的紗筒直徑，就可以得到實(shí)時巻繞線速度；另外 DSP2801可以將解析得到的紗筒實(shí)時角速度作為速度反饋信號，用于電機(jī)速度閉環(huán)控制； 將紗筒角位移作為電機(jī)的電角度計算依據(jù)，用于永磁同步電機(jī)電機(jī)的矢量控制。DSP2407通 過接收紗筒編碼器信號，解析紗筒的實(shí)時角速度，同時按照DSP2801下傳的巻繞比等工藝 參數(shù)，計算橫動伺服電機(jī)的實(shí)時角速度，作為橫動伺服電機(jī)速度閉環(huán)控制的速度指令。 6.橫動電機(jī)編碼器信號 該實(shí)施例的數(shù)控巻繞控制單元具備橫動伺服電機(jī)反饋編碼器信號輸入接口 ENC-F24，經(jīng)長線接收電路LINE-RE 2處理，接入DSP2407的輸入管腳，DSP2407解析反饋編 碼器信號得到伺服電機(jī)的角速度和角位移值，實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的矢量控制和速度閉環(huán)控制。 7.超喂電機(jī)和啟動比例閥控制信號 該實(shí)施例的數(shù)控巻繞控制單元具備PBLDC和PVALVE控制接口 ，分別控制接入到超 喂電機(jī)驅(qū)動器和氣動比例閥控制端口 ，其中PBLDC接口由兩路數(shù)字量輸出、兩路數(shù)字量輸 入和一路模擬量速度信號輸出構(gòu)成，數(shù)字量輸出控制超喂電機(jī)的啟動/停止和運(yùn)轉(zhuǎn)方向、 數(shù)字量輸入監(jiān)視超喂電機(jī)驅(qū)動器報警和準(zhǔn)備狀態(tài)，模擬量輸出信號作為超喂電機(jī)驅(qū)動器的 轉(zhuǎn)速指令輸入；另外PVALVE接口用于輸出比例閥的氣壓信號，控制紗筒背壓力。DSP2801通 過高速串行通信控制D/A轉(zhuǎn)換電路，輸出兩路模擬量信號，一路用于輸出超喂電機(jī)的轉(zhuǎn)速 指令，另一路用于輸出氣動比例閥氣壓指令。 8. CAN總線 該實(shí)施例的數(shù)控巻繞控制單元具備PCAN1/PCAN2總線通信接口 ，由DSP2801的CAN 通信功能管腳通過總線隔離驅(qū)動電路CANBUS-ISODRV后接入。DSP2801通過通信總線與上 位機(jī)人機(jī)界面進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、狀態(tài)監(jiān)控和遠(yuǎn)程操作，實(shí)現(xiàn)工藝和狀態(tài)參數(shù)的上傳下達(dá)。 9.非易失性存儲器 該實(shí)施例的數(shù)控巻繞控制單元具備非易失性存儲電路NVSRAM，用于保存數(shù)控巻繞
控制單元的實(shí)時數(shù)據(jù)和狀態(tài)。 10.與圖6所示的功率板的連接信號 該實(shí)施例的數(shù)控巻繞控制單元具備C0N-DRV28、 C0N-DRV24和C0N-IB24三個內(nèi)部 接口 ，實(shí)現(xiàn)控制單元內(nèi)部控制板和功率板的信號連接。 C0N-DRV28接口由巻繞電機(jī)、兩路步進(jìn)電機(jī)、切絲器和落紗裝置控制信號組成 1)DSP2801按照設(shè)定的巻繞電機(jī)類型，實(shí)現(xiàn)電機(jī)矢量控制算法，產(chǎn)生六路三相逆變 器的P麗控制信號，通過C0N-DRV28內(nèi)部接口輸出到功率板的智能功率模塊(IPM)，實(shí)現(xiàn)巻 繞電機(jī)驅(qū)動運(yùn)轉(zhuǎn)； 2)DSP2801根據(jù)特定巻繞設(shè)備工藝要求，輸出切絲和落紗控制信號，通過 C0N-DRV28內(nèi)部接口輸出到功率板的電流放大電路，直接驅(qū)動切絲器和落紗中間繼電器工 作； 3)DSP2407按照巻繞張力控制數(shù)學(xué)模型，產(chǎn)生張力控制用的步進(jìn)電機(jī)位移指令，通 過C0N-DRV28內(nèi)部接口輸出到功率板的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊，控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)巻繞張力的 實(shí)時控制；[0063] C0N-DRV24接口由橫動伺服電機(jī)、控制板工作電源輸入信號組成 1)DSP2407根據(jù)高動態(tài)伺服電機(jī)控制算法，產(chǎn)生六路三相逆變器的P麗控制信號， 通過C0N-DRV24內(nèi)部接口輸出到功率板的智能功率模塊(IPM)，實(shí)現(xiàn)橫動電機(jī)驅(qū)動運(yùn)轉(zhuǎn)； 2)由功率板上開關(guān)電源電路提供給控制板的多路隔離電源由C0N-DRV24接口輸 入到控制板，并通過DC-DC電路形成DSP2801和DSP2407工作電源，以及接口隔離電源等； C0N-IB24接口由橫動伺服電機(jī)繞組電流傳感器信號及其前級信號調(diào)理電路供 電電源組成功率板上的橫動伺服電機(jī)A相和C相繞組電流傳感器信號經(jīng)過內(nèi)部接口 C0N-IB24接入到控制板，再分別通過0PM3和0PM4電路處理接入到DSP2407的AD轉(zhuǎn)換輸入 管腳，DSP2407采用實(shí)時測量的橫動伺服電機(jī)A相和C相繞組電流作為電流閉環(huán)控制的反 饋信號，實(shí)現(xiàn)橫動伺服電機(jī)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制。 圖6是根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的數(shù)控巻繞控制單元的功率板結(jié)構(gòu)示意圖。 功率板由兩部分電路構(gòu)成，一部分是開關(guān)電源電路Switch Power,另一部分是電 機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功率放大電路。 外部接口C0N-AC220V作為開關(guān)電源電路Switch Power電源輸入，產(chǎn)生8路控制電 源，分別用于功率板智能功率模塊IPM1控制電源、光電隔離電源以及控制板工作電源等， 其中控制板工作電源由內(nèi)部接口 C0N-DRV24輸出到控制板，同時由內(nèi)部接口 C0N-DRV24輸 入的橫動伺服電機(jī)智能功率模塊IPM1的六路P麗控制信號，經(jīng)過光電隔離電路OPTO ISO 接入到IPM1控制信號管腳，而IPM1輸出的故障信號也通過光電隔離電路0PT0 ISO和內(nèi)部 接口 C0N-DRV24接入到控制板上的DSP2407管腳，如果該管腳出現(xiàn)低電平，DSP2407則關(guān)閉 P麗控制信號，進(jìn)入故障處理狀態(tài)。IPM1直接形成橫動伺服電機(jī)繞組電流輸出，接入到外部 接口 C0N-HVPC2407。 橫動伺服電機(jī)智能功率模塊IPM1的電機(jī)A、 C繞組電流輸出端串接兩路電流傳感 器電阻I-Sensor，這兩路電阻的端電壓分別由隔離放大電路IS0ANA1、 IS0ANA1處理后通 過內(nèi)部接口 C0N-IB24接入到控制板，作為電機(jī)電流反饋信號，用于伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控 制。同時隔離放大電路IS0ANA1、 IS0ANA1電路供電電源也通過內(nèi)部接口 C0N-IB24由控制 板接入到功率板。 由內(nèi)部接口 C0N-DRV28輸入的巻繞電機(jī)智能功率模塊IPM2的六路P麗控制信號， 經(jīng)過光電隔離電路OPTO ISO接入到IPM2控制信號管腳，而IPM2輸出的故障信號也通過光 電隔離電路0PT0 ISO和內(nèi)部接口 C0N-DRV28接入到控制板上的DSP2801管腳，如果該管腳 出現(xiàn)低電平，DSP2801則關(guān)閉P麗控制信號，進(jìn)入故障處理狀態(tài)。IPM2直接形成巻繞電機(jī)繞 組電流輸出，接入到外部接口 C0N-HVPC2801。 由內(nèi)部接口 C0N-DRV28輸入的兩路步進(jìn)電機(jī)控制信號，經(jīng)過光電隔離電路 0PT0-IS0分別接入到STEP1和STEP2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路模塊進(jìn)行控制和電流放大，形成步 進(jìn)電機(jī)繞組電流輸出，接入到外部接口 C0N-SM1和C0N-SM2。 由內(nèi)部接口 C0N-DRV28輸入的切絲器和落紗裝置控制信號，經(jīng)過光電隔離電路 0PT0-IS0分別接入到CM1和CM2電路進(jìn)行電流放大，形成切絲器和落紗裝置繼電器繞組電 流輸出，分別接入到外部接口 CON-CUT和C0N-D0FF。 通過上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例的描述，可以清楚地理解，根據(jù)本實(shí)用 新型的數(shù)控巻繞控制單元能夠?qū)碜酝獠總鞲衅鞯男盘栠M(jìn)行計算以輸出不同的控制信號來對不同的電機(jī)進(jìn)行控制從而實(shí)現(xiàn)巻繞控制。根據(jù)本實(shí)用新型的數(shù)控巻繞控制單元能夠?qū)?現(xiàn)以下的功能和技術(shù)參數(shù) 內(nèi)置高速精密巻繞和數(shù)碼分層巻繞控制工藝算法； 巻繞比控制范圍2. 000 12. OOO，控制精度到小數(shù)點(diǎn)后3位； 橫動排線的最大往復(fù)次數(shù)可達(dá)800次/分鐘，即每分鐘1600次換向； 具備動程自動找零功能，無需外接零位傳感器； 通過設(shè)置紗筒參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)圓柱形、梯形和錐形紗筒的巻繞； 巻繞比，往復(fù)動程長度、差動幅度、差動周期等工藝參數(shù)均可在設(shè)備人機(jī)界面上進(jìn) 行編輯，通過CAN總線通信傳送到指定站號的控制器，也可以由專用手持鍵盤編輯器編輯 修改本地參數(shù)； 具備多種紗筒成型補(bǔ)償曲線，如消除硬邊的差微曲線和梯形紗筒側(cè)面補(bǔ)償曲線 等. 可實(shí)時顯示紗筒巻繞過程中各種狀態(tài)參數(shù)，如巻繞長度、紗筒直徑等；以及 多種故障保護(hù)措施，如參數(shù)異常、電機(jī)超速、動程超差、硬件故障等。 根據(jù)本實(shí)用新型的數(shù)控巻繞控制單元可以將目前國際先進(jìn)電機(jī)設(shè)計技術(shù)、電機(jī)控
制算法、運(yùn)動控制策略和紗筒精密巻繞工藝技術(shù)集成，進(jìn)行定制化設(shè)計，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化精密
巻繞和數(shù)碼精密巻繞控制功能，以提高國產(chǎn)精密巻繞設(shè)備的工藝適用性、可靠性和性價比，
促進(jìn)國產(chǎn)高檔精密絡(luò)筒設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。 以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則 之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種數(shù)控卷繞控制單元，其特征在于，包括卷繞電機(jī)控制單元，連接到卷繞電機(jī)、直徑傳感器以及紗筒編碼器，用于讀入所述直徑傳感器的信號和所述紗筒編碼器的信號，分別得到當(dāng)前紗筒直徑和角速度測量值，結(jié)合卷繞線速度指令和精密卷繞控制算法，實(shí)時閉環(huán)調(diào)整卷繞電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度，對紗筒卷繞線速度進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)所述卷繞電機(jī)的恒線速度卷繞和變線速度卷繞；以及橫動伺服電機(jī)控制單元，連接到橫動伺服電機(jī)、橫動伺服電機(jī)反饋編碼器以及所述紗筒編碼器，用于讀入所述橫動伺服電機(jī)反饋編碼器的信號，得到所述橫動伺服電機(jī)的角速度和角位移值，由所述橫動伺服電機(jī)的角速度和所述紗筒角速度值，計算出所述橫動伺服電機(jī)的實(shí)時角速度，結(jié)合所述橫動伺服電機(jī)的角位移值，對所述橫動伺服電機(jī)進(jìn)行速度閉環(huán)控制和矢量控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控巻繞控制單元，其特征在于，進(jìn)一步包括 斷紗檢測單元，連接至探紗器、切絲器以及所述巻繞電機(jī)，用于周期性讀入所述探紗器的信號，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的信號邏輯判斷是否有斷紗事件發(fā)生，如果存在所述斷紗事件，則確 定為斷紗故障狀態(tài)，輸出斷紗切絲信號至所述切絲器，同時使所述巻繞電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度按照 設(shè)定的減速時間減速到零；張力或背壓力控制單元，連接至張力或者背壓力傳感器，用于讀入張力或者背壓力傳 感器信號，計算出當(dāng)前巻繞張力或當(dāng)前背壓力，調(diào)整張力步進(jìn)電機(jī)的位移或氣動比例閥的 壓力值來控制張力或背壓力的大小；以及超喂電機(jī)控制單元，用于監(jiān)視超喂電機(jī)驅(qū)動器報警和準(zhǔn)備狀態(tài)，以及向所述超喂電機(jī) 驅(qū)動器輸出轉(zhuǎn)速指令。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)控巻繞控制單元，其特征在于，進(jìn)一步包括氣動比例閥 控制單元，用于向比例閥輸出氣壓信號，以控制所述紗筒的背壓力。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)控巻繞控制單元，其特征在于，進(jìn)一步包括 鍵盤顯示輸入單元，用于通過高速串行通信輸入?yún)?shù)并進(jìn)行編輯和監(jiān)測。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)控巻繞控制單元，其特征在于，進(jìn)一步包括 操作單元，用于讀入按鈕信號狀態(tài)，根據(jù)信號狀態(tài)進(jìn)行操作，并輸出當(dāng)前狀態(tài)的指示燈信號。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)控巻繞控制單元，其特征在于，進(jìn)一步包括 第一光電隔離單元，用于對輸入的所述探紗器信號或所述按鈕信號進(jìn)行光電隔離處理。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)控巻繞控制單元，其特征在于，進(jìn)一步包括 第二光電隔離單元，用于對將被輸出至所述切絲器、所述斷紗器、所述巻繞電機(jī)、所述橫動伺服電機(jī)或所述張力步進(jìn)電機(jī)的控制信號進(jìn)行光電隔離處理。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)控巻繞控制單元，其特征在于，進(jìn)一步包括 故障處理單元，用于對將被輸入至所述巻繞電機(jī)或所述橫動伺服電機(jī)的信號進(jìn)行故障處理。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控巻繞控制單元，其特征在于，進(jìn)一步包括CAN通信總線， 用于通過所述CAN通信總線與上位機(jī)人機(jī)界面進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控巻繞控制單元，其特征在于，進(jìn)一步包括存儲單元，用于保存所述數(shù)控巻繞控制單元的實(shí)時數(shù)據(jù)和狀態(tài)c
專利摘要本實(shí)用新型提供一種數(shù)控卷繞控制單元，包括卷繞電機(jī)控制單元，用于讀入直徑傳感器和紗筒編碼器信號，調(diào)整紗筒旋轉(zhuǎn)角速度來控制卷繞電機(jī)的紗筒卷繞線速度；橫動伺服電機(jī)控制單元，用于讀入橫動伺服電機(jī)反饋編碼器信號，對所述橫動伺服電機(jī)進(jìn)行速度閉環(huán)控制和矢量控制。根據(jù)本實(shí)用新型的數(shù)控卷繞控制單元能更好地促進(jìn)國產(chǎn)高檔精密絡(luò)筒設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號H02P21/00GK201545551SQ20092027771
公開日2010年8月11日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者何震球, 劉春燕, 姚宏, 韓利 申請人:北京和利時電機(jī)技術(shù)有限公司