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1、纺织导报 China Textile Leader 2004 No.5 104 纺 纱 技 术 S p i n n i n g T e c h n o l o g y 0 引言 现代棉纺并条机普遍配置了自调匀整装置实现了 并条工序生产过程的自动检测和控制改善了输出条的 重量偏差和重量不匀保证了成纱质量特别是高速并 条机的发展和市场对棉纱质量要求的日益提高使得并 条机自调匀整技术和装置得到了越来越广泛的应用和提 高 1 并条机自调匀整装置的结构与工作原理 1 . 1 结构组成 并条机自调匀整装置主要由检测机构控制处理单 元执行机构显示和键盘部分组成 检测机构目前主要有以下3 种形式1 凹凸罗拉和
2、 高精度位移传感器组成的检测机构这种机构应用最为 普遍 2通过电容传感器来检测 3通过喇叭口来检测 控制处理单元主要是由微机单片机控制完成 执行机构主要是由变频或伺服电机以及速度合成部 分组成 显示和键盘部分主要完成各种数据 图形的输入 输 出功能可显示自调匀整系统的工作状态和并合后条干 均匀度的有关质量情况 1 . 2 工作原理 并条机自调匀整装置通过检测喂入输出棉条的 重量变化进而调整牵伸比使得输出的棉条能够均匀 一致重量偏差也在要求的范围内 1 . 3 分类 并条机自调匀整装置根据其控制模式可以分为开环 控制闭环控制和混合环控制 1 . 3 . 1 开环控制 开环系统是按补偿原理工作图1
3、即先检测后 匀整即通过检测喂入棉条的重量变化来进行匀整动 作这种方法需要保证系统的延迟时间与棉条通过检测 点和匀整点之间的时间一致由于开环系统是针对性匀 整所以可以匀整较短的片段因此又称为短片段自调 匀整系统 开环控制为了防止由于各环节参数变化或干扰引起 的条子定量偏差 一般都在前罗拉之后加装监测装置 如 F P 喇叭头当条子定量偏差超标或C V 值过大就报警 或停车 1 . 3 . 2 闭环控制 闭环控制是按反馈原理工作即先匀整后检测 因此它存在一个匀整死区这就决定了闭环系统主要是 匀整较长的片段图2而且由于现在的并条机出条速 作者简介魏东毅男1 9 7 0 年生工程师宝鸡7 2 1 0 0
4、 6 陕西长岭纺织电子研究所 魏东毅 西安电子科技大学 郭宝龙 摘要 自调匀整是最近几十年发展起来的技术 并条机使用自调匀整已成为必 然趋势 本文介绍了并条机自调匀整装置的工作原理 分析了国内外并条机自 调匀整装置的研究 应用现状和有关特点 并对国内自调匀整研究发展提出了 一些看法 关键词并条机自调匀整智能控制 中图分类号 T S 1 0 3 . 1 1 3 文献标识码 A 文章编号1 0 0 33 0 2 5 2 0 0 4 0 50 1 0 40 3 并条机自调匀整技术的现状与研究方向 图1 开环系统 图2 闭环系统 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Pu
5、rchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纺织导报 China Textile Leader 2004 No.5 106 纺 纱 技 术 S p i n n i n g T e c h n o l o g y 度较高 1 0 0 0 m / m i n 因此也很难实现较短的检测长 度 1 . 3 . 3 混合环控制 混合环系统是在牵伸调整系统中既有开环又有闭环 兼有二者的优点 图3 从理论上说这种方法最为科学 但是由于其结构复杂 不容易控制 而且成本也较高 因 此使用较少 2 自调匀整装置的现状 棉条的重量不匀控制有长 中 短片
6、段之分 按照一 般的定义 超短片段 0 . 2 5 m 短片段 0 . 2 5 2 . 5 m 中长片段 2 . 5 2 5 m 长片段 2 5 2 5 0 m 超长片段 2 5 0 m 其中长片段匀整装置主要用于梳棉机中长片段 匀整装置用于梳棉机及并条机短片段匀整装置用于并 条机中长片段匀整装置一般采用闭环回路短片段匀 整装置采用开环回路如果并条机采用的是长片段匀整 装置那么一般在其后还应再加一道并条工序 目前国外进口的高速并条机一般都带有自行研制或 合作开发的自调匀整系统 国外的自调匀整装置主要有瑞 士U s t e r 乌斯特公司的A D C E CU S C U S G 瑞士R i e
7、 t e r 立达公司的R S B 系列R S B 5 1 R S B 9 5 1 R S B D 3 0 C 等德国T r u e t z s c h l e r 特吕茨勒公司 的H S R 1 0 0 0 等这些自调匀整装置的共同点是匀整精度 高 匀整范围宽 适应车速达8 0 0 1 0 0 0 m / m i n具有 在线检测参数显示内容丰富机电一体化程度高等优 点有关具体参数见表1 国内虽然曾经研制和正在研制并条机自调匀整装置 的单位很多 但真正形成批量生产的并不多 洛阳6 1 3 所 研制的B Y Z 中长片段匀整和B Y D 短片段匀整在 国内有一些用户值得一提的是台湾东夏生产的T
8、 H D 9 0 1 A L 除了可配自己的并条机以外也可配国产的一些 并条机 3 国内自调匀整技术的研究方向 近年来随着纺织工业技术改造的不断深入以及 市场对质量要求的提高并条机必须带自调匀整装置已 成为越来越多的棉纺厂的共识而国外产品的高额价格 又使主机厂和用户望而却步 随着纺织业市场的回暖 国 内一些主要的并条机生产厂家和一些相关单位又加大了 对自调匀整装置的研究开发虽然这种研究开发还只是 停留在模仿阶段但它毕竟启动了我国研究自调匀整的 又一个高潮通过对国内外产品的比较国内的自调匀 整研究应注意以下几个问题 3 . 1 检测技术 目前市场上的自调匀整装置的检测部分主要还是采 用凹凸罗拉加
9、高精度位移传感器进行检测该方式虽然 简单实用但是由于其惯量较大在并条机高速运转 时很难达到较高的灵敏度因此如何选择更好更有 效的检测方法应该是研究的一个重点特别是传感器 技术的不断发展也为研究提供了很好的基础国外的生 产厂家也在进行这方面的研究像T r u e t z s c h l e r的 H S R 1 0 0 0 所采用的传感器据称就可以获得更高的测量 精度和灵敏度 3 . 2 执行机构 图3 混合环系统 名称型号 生产公司 片段长度 匀整范围 / % 控制回路 检测机构 执行机构 主要特点 表1 国外一些主要自调匀整装置的参数 H S R 1 0 0 0 T r u e z s c
10、h l e r 短片段 2 5 开环 检测漏斗 2 台伺服电机 定长检测4 m m可显 示出条的实际号数 实际 牵伸倍数支数偏差平 均重量C V 值1 0 c m C V 值1 m C V 值 A D C E C U s t e r / V o u k 中长片段 2 5 混合环 电容 / 喇叭口位移传感器 伺服电机差动机构 匀整长度5 8 m6 0 0 m / m i n 重量偏差2 % U S C U s t e r / V o u k 短片段 2 5 开环 凹凸罗拉位移传感器 伺服电机差动机构 匀整1 . 5 2 c m 以上片段 出条F P 喇 叭口监测可显示重量偏差条干C V 值及1
11、m 3 m 1 0 m 1 0 0 m C V L 值 R S B 9 5 1 R i e t e r 短片段 2 5 开环 凹凸罗拉位移传感器 伺服电机差动机构 定长检测6 m m可显示熟条 重量偏差条干C V 值1 m 3 m 5 m C V L 值波谱图 R S B D 3 0 R i e t e r 短片段 2 5 开环 凹凸罗拉位移传感器 伺服电机差动机构 定长检测1 . 5 m m可 显示熟条重量偏差 条 干 C V 值1 m 3 m 5 m C V L 值波谱图 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWate
12、rmarkR to remove the watermark 纺织导报 China Textile Leader 2004 No.5 108 纺 纱 技 术 S p i n n i n g T e c h n o l o g y 随着交流伺服技术的不断发展成熟它也越来越多 地被应用在自调匀整装置上而传统的通过差动齿轮进 行匀整速度合成的方法正在逐渐被淘汰取而代之的是 采用双伺服变频对主传动和变速部分分别控制提 高了控制的精度 3 . 3 控制部分 自调匀整系统是一个强扰动 大延迟的控制系统 而 且由于纤维运动的不规则性和复杂性也很难建立精确 的数学模型 因此采用经典控制理论中的P IP I D
13、 控制规 律很难获得满意的效果 目前控制理论已从经典控制理论现代控制理论 发展到了智能控制包括了预测控制模糊控制神经 网络控制等以及这些控制方法相结合构成的新的混合智 能控制智能控制理论的出现和发展对于像自调匀整 这样具有非线性时变性不确定性难以建立精确数 学模型的系统的控制提供了一个新的非常有效的方法 因此将智能控制理论引入自调匀整系统应该会取得 比较理想的控制效果 综上所述 自调匀整装置的发展方向具有以下特点 从匀整片段看短片段和超短片段将成为主流从检测 方式看将采用一些新的具有更高灵敏度和检测精度的 传感技术从控制方式看混合环是发展趋势从控制 策略看智能控制的引入将会取得更好的控制效果从
14、 传动方式看多电机分部传动的高度机电一体化是发展 方向 4 结语 随着电子技术和控制理论的不断发展自调匀整装 置正在不断改进和完善向检测精度更高匀整效果更 好的目标迈进以适应并条机高速化和市场对棉纱质量 越来越高的要求虽然目前国内在这方面的研究和生产 与国外相比还存在不小的差距但是只要各相关单位加 强合作打破行业界限加大投入力度相信一定能够 缩小这种差距 甚至赶超国外先进水平 参考文献 1郭月洋 陈瑞琪. 棉纺设备自调匀整系统发展方向的探讨 J. 棉 纺织技术 2 0 0 23 05 2 9 3 2 . 2吴 敏 徐 . U S C 并条机自调匀整装置的机理与工艺测试 J. 棉纺织技术 1 9
15、 9 82 63 1 5 1 9 . 3 屠珍雪 徐龙生. 特吕茨勒H S R 1 0 0 0 带自调与整高速并条机主要 结构及性能分析 J. 现代纺织技术, 2 0 0 19 1 3 7 3 9 . 4 张锡山. 提高纱和织物质量的R S B 9 5 1 型并条机 J. 纺织导报 1 9 9 73 1 7 1 8 . 5瞿建增. R S B D 3 0 自调匀整并条机的性能 J. 北京纺织 2 0 0 0 2 16 4 6 4 8 . 6 祝伯荣. 自调匀整装置M. 北京纺织工业出版社 1 9 8 6 .作者简介石彦丽女1 9 7 1 年生工程师青岛2 6 6 0 4 2 0 引言 自动往复
16、抓棉机是清梳联生产工艺系统中的第1 台 重要设备 生产过程中自动往复抓棉机的转塔和抓包臂是 在不断地做往复运动 因此机上所有的I / O 都处于移动 的转塔上另外还有部分系统的联锁信号安全光栅 的控制信号和管道分配器的控制与反馈信号是相对固定 的人机操作界面位于固定的操作平台上操作平台到 移动的转塔的距离最长有3 0 m 对于这样一台设备 如果用P L C 来完成控制过程 可 将作为主站的C P U 和高速计数 模拟量I / O开关量I / O 等模块放在转塔机身上这样就能更方便和快速地处 理现场的控制信号而控制系统的联锁信号光栅和分 配器控制信号等I / O 点由操作平台作为过渡接入控制系
17、统 通过多芯电缆连接远程的I / O或将操作平台上的 部分I / O 作为一个远程的站点通过总线进行读写控制 1 控制系统的硬件配置 采用西门子S 7 3 0 0 的C P U 3 1 4 作为主站的C P U 模 块同S 7 2 0 0 系列的C P U 2 2 4 和上位机组成简单的 M P I 网络 这里的C P U 2 2 4 是作为一个远程I / O 来使用 的在操作平台上连接的部分信号就通过该站点进行处 理系统配置如图1 2 控制系统的通讯设置 2 . 1 站点的分配 由图1 可以看出该网络中C P U 3 1 4 是2 号站上 位机是3 号站C P U 2 2 4 设为4 号站C
18、 P U 2 2 4 是可以作 为控制系统的主站的 因此出厂时默认站点号为2 号 应 通过S T E P 7 或M I C R O W I N 3 . 1 进行重新配置 2 . 2 波特率的设置 C P U 3 1 4 同上位机的通讯波特率是1 8 7 . 5 k b / s要 求C P U 2 2 4 的通讯波特率也设为1 8 7 . 5 k b / s 在用P C / P P I 适配器对C P U 2 2 4 进行通讯配置时 由于适配器的最高通讯波特率只能设为1 9 . 2 k b / s无法 选择更高的波特率因此可以在控制面板中或在 M I C R O W I N 的操作界面上的 S E T P G / P C I N T E R F A C E 菜单选择C P 5 5 1 1 M P I作为适配器 然后再进行通 图1 控制系统的硬件配置 雯 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark