[發明專利]一種紗線張力測控系統

無效

• 申請號: 201210246137.6
• 申請日: 2012-07-17
• 公開（公告）號: CN102749936A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 張新華;張若煜
• 申請（專利權）人: 紹興文理學院
• 主分類號: G05D15/01
• 分類號: G05D15/01;G01L5/10
• 代理公司: 紹興市越興專利事務所 33220
• 代理人: 蔣衛東

技術領域

本發明涉及一種紗線張力測控系統，屬于紡織機械領域。

背景技術

在紡織業，如果織造用的紗線張力不均，就不能共同承擔外力，從而造成紗線強度降低，影響紗線制品的產品質量。因此，對紗線的張力進行平穩、定值控制成為能否保證紗線制品質量和提高生產效率的關鍵問題。

從20世紀80年代開始，出現了具有有限反饋調節功能的機械式紗線張力控制裝置，這也是目前國內主要使用的精度較低的機械式張力器，此裝置在紗線輥后部增加了一個摩擦片，可在一定程度上調整紗線張力，但反映不靈敏，調節范圍有限，控制精度也不太高，不易保證纏繞過程中的張力精確控制要求。

目前國內已研制的一些張力控制系統主要是采用工業控制機為控制核心,磁粉離合器為執行元件,半徑跟隨臂實時反饋紗團半徑變化。可是，磁粉離合器的磁通增長速度取決于激磁線圈的電感量，磁通建立后，磁粉由離散狀態到形成橫過間隙的磁粉鏈時有延時過程；同時，纖維由于自身的伸展性也會延遲張力的建立，這使磁粉離合器帶有滯后的特性，影響整個控制系統的穩定性和精度。

有鑒于此，本發明人對此進行研究，發現力矩電動機在低轉速、大轉矩拖動系統中有很廣泛的應用，如果把力矩電動機用在紗線張力測控系統中，作為自動控制裝置來改進張力控制系統的時間滯后性，可以有效地提高系統的控制精度，本案由此產生。

發明內容

本發明的目的是提供一種恒線速、恒張力、精度高、穩定性好且節能省電的紗線張力測控系統。

為了實現上述目的，本發明的解決方案是：

一種紗線張力測控系統，包括張力傳感器、CPU、力矩電動機、控制器、放大器、多路轉換器、A/D轉換器、D/A轉換器、功放器和上位計算機，其中張力傳感器的輸入端連接絲卷上的紗線，輸出端連接放大器，放大器將壓力傳感器的信號放大后經過多路轉換器和A/D轉換器，到達CPU，CPU將接收到的張力信號與設定值進行PID運算，再將控制信號依次通過控制器、D/A轉換器和功放器，最后到達力矩電動機，力矩電動機根據控制信號作用與絲卷，使絲卷上的紗線張力恒定。CPU通過串口通訊與上位計算機相連，接收上位計算機發送的紗線張力設定值，同時，CPU也向上位計算機發送實際紗線張力測量結果，便于質量跟蹤。

所述紗線張力測控系統包括若干個CPU，每個CPU連接有若干個張力傳感器、放大器、D/A轉換器、功放器以及力矩電動機。

所述CPU采用AT89C52?單片機，是整個張力測控系統的運算和控制中心，按照增量式PID?控制算法，采用匯編語言編寫控制程序。

所述CPU還包括一外置存儲器，用于存儲系統設定的各個絲卷上紗線的張力值、各個通道的PID?控制參數以及其它一些參數。

上位計算機與各個CPU采用RS232通訊方式。

所述力矩電動機采用無刷直流伺服電機，其單錠倒筒機構由內置小電腦單獨控制，倒筒轉速1600轉/分。

?上述紗線張力測控系統運行時，首先通過各個張力傳感器實時測量并顯示各個與與之相連的絲卷紗線的張力，各個放大器將對應連接的張力傳感器信號放大后經過多路轉換器到達A/D轉換器，進行模數轉換，接著將轉換后的數字信號發送給CPU，CPU將接收到的張力信號與上位計算機發送的設定值進行PID運算后，再通過控制器發送給D/A轉換器，由D/A?轉換器輸出模擬控制電壓信號，再由功放器放大后制動直流力矩電動機，讓其恒定運轉，提供恒定的阻力矩，從而穩定絲卷紗線上的張力大小。

整個系統實行閉環反饋控制，先采用張力傳感器進行信號采集，然后再通過CPU控制力矩電動機的阻力矩來穩定紗線上的張力，每個筒管在卷繞紗線的過程中，都會自動跟蹤檢測，隨著紗線層直徑的增大，轉速逐步減小，從而達到從里到外，紗線線速度始終一致，也即保證了紗線張力始終一致，保證紗線品質；上述紗線張力測控系統適用于卷繞機、絡筒機、整經機、包覆絲機以及其他需要控制紗線張力的設備及機械，可以對每根運行中的各類紗線測試其動態張力，并在張力低于或超過設定值時立即進行動態調整，這樣就把張力波動控制在用戶要求的范圍內，達到紡織行業規定的各項指標，大幅度提高產品質量，而且，還將各個CPU用串行通信的方式與上位機計算機連在一起，實現對各個CPU的設置、控制和數據的處理、顯示，從而同步使用和控制一組紗線張力自動測控系統。此外，采用無刷直流伺服電機并進行了優化設計，每錠采用特殊電機驅動，單錠電機功率約20W左右，空載運行功率凈10W，使整個系統節能省電。?

以下結合附圖及具體實施例對本發明做進一步詳細描述。