数控卷绕控制单元制造技术

本实用新型专利技术提供一种数控卷绕控制单元，包括：卷绕电机控制单元，用于读入直径传感器和纱筒编码器信号，调整纱筒旋转角速度来控制卷绕电机的纱筒卷绕线速度；横动伺服电机控制单元，用于读入横动伺服电机反馈编码器信号，对所述横动伺服电机进行速度闭环控制和矢量控制。根据本实用新型专利技术的数控卷绕控制单元能更好地促进国产高档精密络筒设备的产业化生产。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及纺织工艺技术，尤其是涉及纺织工艺中的数控巻绕控制单元。
技术介绍
纺织工程中纱线巻绕成型是纺织品生产工程中的一项关键工艺技术，采用数码精 密巻绕技术的数控巻绕控制单元用于纺织工程领域高档络筒设备(如松式络筒机、并纱 机、加弹机等)巻绕机构的纱筒巻取、电子式往复横动导纱和实时张力的控制，实现高速、 高效、高容量和高质量的纱筒巻装，可满足后道工序(如高速无梭织机)高速退绕的严格要 求。随着现代纺织工业的不断发展，数码精密巻绕技术将代表着纺织络筒设备的技术方向。 纱筒巻绕是通过纱筒回转运动和导纱往复运动组合成的，传统的络筒设备采用以 机械凸轮、旋翼和槽筒为主的结构。上个世纪90年代中期，瑞士SSM公司研制成功电子式横 动导纱的数码巻绕设备，横动往复机构的驱动电机采用的是一种超小惯量带编码器反馈的 步进电机，一直沿用至今。这种导纱用的步进电机制造工艺复杂，工作效率低，正常运转时 需要辅助散热机构，不适于批量生产。本世纪初一些络筒设备制造商，也曾尝试开发电子导 纱式络筒机，其中横动导纱机构的驱动电机采用普通伺服电机，控制装置采用控制器+电 机驱动器分散模块结构，但是由于普通伺服电机动态特性不够，且电气控制系统结构复杂、 工艺适用性差、可靠性和性价比不高等种种问题而导致至今不能实现产业化。 因此，存在着对新型的数控巻绕控制单元的需求。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供了一种数控巻绕控制单元，包括巻绕电机 控制单元，连接到巻绕电机、直径传感器以及纱筒编码器，用于读入直径传感器和纱筒编码 器信号，分别得到当前纱筒直径和角速度测量值，结合巻绕线速度指令和精密巻绕控制算 法，实时闭环调整巻绕电机旋转速度，对纱筒巻绕线速度进行控制，实现巻绕电机的恒线速 度巻绕和变线速度巻绕；横动伺服电机控制单元，连接到横动伺服电机、横动伺服电机反馈 编码器以及所述纱筒编码器，用于读入横动伺服电机反馈编码器信号，得到横动伺服电机 的角速度和角位移值，由所述横动伺服电机的角速度和所述纱筒角速度值，计算出所述横 动伺服电机的实时角速度，结合所述横动伺服电机的角位移值，对所述横动伺服电机进行 速度闭环控制和矢量控制。 在上述技术方案中，进一步包括断纱检测单元，连接至探纱器、切丝器以及所述 巻绕电机，用于周期性读入探纱器信号，根据预先设置的信号逻辑判断是否有断纱事件发 生，如果存在所述断纱事件，则确定为断纱故障状态，输出断纱切丝信号至切丝器，同时所 述巻绕电机旋转速度按照设定的减速时间减速到零；张力或背压力控制单元，用于读入张 力或者背压力传感器信号，计算出当前巻绕张力或当前背压力，调整张力步进电机的位移 或气动比例阀的压力值来控制张力或背压力的大小；以及超喂电机控制单元，用于监视超 喂电机驱动器报警和准备状态，以及向所述超喂电机驱动器输出转速指令。 在上述技术方案中，进一步包括气动比例阀控制单元，用于向比例阀输出气压信 号，以控制所述纱筒的背压力。 在上述技术方案中，进一步包括键盘显示输入单元，用于通过高速串行通信输入 参数并进行编辑和监测。 在上述技术方案中，进一步包括操作单元，用于读入按钮信号状态，根据信号状 态进行操作，并输出当前状态的指示灯信号。 在上述技术方案中，进一步包括第一光电隔离单元，用于对输入的所述探纱器信 号或所述按钮信号进行光电隔离处理。 在上述技术方案中，进一步包括第二光电隔离单元，用于对将被输出至所述切丝 器、所述断纱器、所述巻绕电机、所述横动伺服电机或所述张力步进电机的控制信号进行光 电隔离处理。 在上述技术方案中，进一步包括故障处理单元，用于对将被输入至所述巻绕电机 或所述横动伺服电机的信号进行故障处理。 在上述技术方案中，进一步包括CAN通信总线，用于通过所述CAN通信总线与上位 机人机界面进行数据交换。 在上述技术方案中，进一步包括存储单元，用于保存所述数控巻绕控制单元的实 时数据和状态。 通过上诉技术方案，可以将目前国际先进电机设计技术、电机控制算法、运动控制 策略和纱筒精密巻绕工艺技术集成，进行定制化设计，实现全数字化精密巻绕和分层精密 巻绕控制功能，以提高国产精密巻绕设备的工艺适用性、可靠性和性价比，促进国产高档精 密络筒设备的产业化生产。附图说明图1是根据本技术的数控巻绕控制单元的示意框图； 图2是根据本技术的优选实施例的数控巻绕控制单元的示意框图； 图3是包括根据本技术的一个实施例的数控巻绕控制单元的巻绕控制系统的控制示意图； 图4是根据本技术的一个实施例的结构示意图； 图5是根据本技术的一个实施例的数控巻绕控制单元的控制板结构示意图； 图6是根据本技术的一个实施例的数控巻绕控制单元的功率板结构示意图。具体实施方式下面将详细参考本技术的优选实施例，根据附图来描述优选实施例的示例。图1是根据本技术的数控巻绕控制单元100的示意框图。 如图1所示，根据本技术的数控巻绕控制单元100包括巻绕电机控制单元 102，连接到巻绕电机、直径传感器以及纱筒编码器，用于读入直径传感器和纱筒编码器信 号，分别得到当前纱筒直径和角速度测量值，结合巻绕线速度指令和精密巻绕控制算法，实 时闭环调整巻绕电机旋转速度，对纱筒巻绕线速度进行控制，实现巻绕电机的恒线速度巻 绕和变线速度巻绕；以及横动伺服电机控制单元104，连接到横动伺服电机、横动伺服电机反馈编码器以及所述纱筒编码器，用于读入横动伺服电机反馈编码器信号，得到横动伺服 电机的角速度和角位移值，由所述横动伺服电机的角速度和所述纱筒角速度值，计算出所 述横动伺服电机的实时角速度，结合所述横动伺服电机的角位移值，对所述横动伺服电机 进行速度闭环控制和矢量控制。 图2示出了根据本技术的优选实施例的数控巻绕控制单元200。如图2所示， 除图1中示出的巻绕电机控制单元102和横动伺服电机控制单元104之外，还可以进一步 包括断纱检测单元202，连接至探纱器、切丝器以及所述巻绕电机，用于周期性读入探纱 器信号，根据预先设置的信号逻辑判断是否有断纱事件发生，如果有所述断纱事件，确定为 断纱故障状态，输出断纱切丝信号至切丝器，同时所述巻绕电机旋转速度按照设定的减速 时间减速到零；张力或背压力控制单元204，用于读入张力或者背压力传感器信号，计算出 当前巻绕张力或当前背压力，调整张力步进电机的位移或气动比例阀的压力值来控制张力 或背压力的大小；超喂电机控制单元206，用于监视超喂电机驱动器报警和准备状态，以及 向所述超喂电机驱动器输出转速指令。 在上述技术方案中，可以进一步包括气动比例阀控制单元，用于向比例阀输出气 压信号，以控制所述纱筒的背压力。 在上述技术方案中，可以进一步包括键盘显示输入单元，用于通过高速串行通信 输入参数并进行编辑和监测。 在上述技术方案中，可以进一步包括操作单元，用于读入按钮信号状态，根据信 号状态进行操作，并输出当前状态的指示灯信号。 在上述技术方案中，可以进一步包括第一光电隔离单元，用于对输入的所述探纱 器信号或所述按钮信号进行光电隔离处理。 在上述技术方案中，可以进一步包括第二光电隔离单元，用于对将被输出至所述 切丝器、所述断纱器、所述巻绕电机、所述横动伺服电机或所述张本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控卷绕控制单元，其特征在于，包括：　　卷绕电机控制单元，连接到卷绕电机、直径传感器以及纱筒编码器，用于读入所述直径传感器的信号和所述纱筒编码器的信号，分别得到当前纱筒直径和角速度测量值，结合卷绕线速度指令和精密卷绕控制算法，实时闭环调整卷绕电机旋转速度，对纱筒卷绕线速度进行控制，实现所述卷绕电机的恒线速度卷绕和变线速度卷绕；以及　　横动伺服电机控制单元，连接到横动伺服电机、横动伺服电机反馈编码器以及所述纱筒编码器，用于读入所述横动伺服电机反馈编码器的信号，得到所述横动伺服电机的角速度和角位移值，由所述横动伺服电机的角速度和所述纱筒角速度值，计算出所述横动伺服电机的实时角速度，结合所述横动伺服电机的角位移值，对所述横动伺服电机进行速度闭环控制和矢量控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何震球，韩利，刘春燕，姚宏，
申请(专利权)人：北京和利时电机技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]