基于PCI总线的新型捻线机传动与控制系统.pdf
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1、第2 8 卷第1 2 期纺织学报 V 0 1 2 8N o 1 2 2 0 0 r 7 年1 2 月 一 J o 啊_ I a l0 fT e x m eR e $ e a r c hD e c 2 0 0 7 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 1 2 0 0 7 ) 1 2 0 1 1 3 0 4 基于P C I 总线的新型捻线机传动与控制系统 魏平俊1 ,蔡丽丽2 ,李铬3 ( 1 中原工学院电子信息学院,河南郑州4 5 0 0 c r 7 ;2 河南广播电视大学,河南郑州4 5 0 0 0 3 ; 3 中原工学院机电学院,河南郑州4 5 0 0 0 7 ) 摘要新型捻线机的控制系
2、统多采用多电机传动系统,目前国内主要采用单片机控制,针对其控制系统的缺点, 设计了基于P c I 总线的新型捻线机传动与控制系统。传动系统采用4 个电动机的多电机传动,运用解析法对新型 捻线机的多电机传动系统进行运动分析,建立适合多电机传动系统的数学模型,综合运用交流伺服技术、变频调速 技术和P c I 局部总线控制技术,结合捻线工艺理论设计出合理的控制系统。通过程序实现锭子转动、筒子卷绕和 导纱杆往复运动控制。结果表明,设计的传动与控制系统能实现新型捻线机的加捻卷绕的工艺目标。 关键词捻线机;传动控制系统;P c I 局部总线;变频调速 中图分类号:1 s 1 2 2 2 3 4文献标识码:
3、A An o v e lt r a 瑚m i s s i o na n dc o n t r o ls y s t e m f o rt 耐s t i n gm a c h i 肿b a s e do nP C Ib 吣 W E IP i n 西u n l ,C A Ih l r ,UG r ( 1 s c l l o o Z o ,同唧庇锄d 均协眦咖n E ,画,聊咖,踟r l g y n ,函祝l 匆巧z 融r 蛐,Z 7 l e ,l g 如础,磊k 蝴4 5 0 0 0 r 7 。m 由m ; 2 胁,I 帆砌砌死切妇n ( 厅妇r l 妙,拗础“,月轨衄 4 5 0 0 0 3 。
4、吼西m ; 3 & _ I l D 甜矿胁,c 口,疵以d 以豇喇哦川E r 咖而皤,z 幻r I g ”埘I 渤咖矿死c ,蝴。纨r l g z b 比,胁,嘲4 5 0 0 0 7 ,醌西m ) A b s 删M o s to ft h ec o n t r o ls y s t e m s0 ft l l el a t e s tt w i s t i n g - n l a c h i n ea d o p tt l l e 砌l t i 一吼o rd r i V es y s t e m H o w e v e r ,a tp r e s e n ti nc h i 岫,t h eu
5、 眈o f8 i n g l ec h i pp r o c e s rf o ri 协c 蚰t m li ss t i up o p u l a r A i I I l i I l ga tt h e s h o n c o l I l i n 伊o ft h ec o n t r o ls y s t e m ,a 耻wt y p et 棚_ I s I I I i s s i a n dc o n t r o ls y s t e mb 鹪e do nP C Ib 岫眦h n o l 0 9 3 ri s d e V e l o p e d ,w h i c hi sa 枷l t i -
6、 m o t o rt 瑚s m i s s i o n8 y s t e mo ff b u rm o t o 玛A n 印p r o p r i a t em a t h e m 砒i cm o d e lh 嬲 b e e nd e v e l o p e d n em n n i r I g0 fs p i n d l e s ,t h e 试n d i n go fb o b b i 聃肌dt l l eI e c i p r o c a t eo fg I l i d i I l g - y a n 坞a r e c o n t r o l l e di np h a b yt I
7、 l ec o n t m ls y s t e m ,w 】1 i c hi sb 嗣l s I e do nt h ei n t e 铲a t i o ft l l eA Cs e n ,ot e c h n o l o 盯,t l l e f 壬e q u e n c yc o n v e 玛i o nt e c h n o l o g ) r ,t | l eP C Il o c a lb 啮t e c h n o l o g ,r 雏dt I et W i s t i n gt h e o r y E 】【p e r i I 鹏n t ss h o wt h a t t l ed e
8、 s i 驴o ft I l et r 叭8 I l l i s s i o n 柚dc 叩t m ls y 8 t e mc 锄a c h i e v et l l ep r o c 鹤so b j e c t i v e so fw i n d i n go ft h el a t e s t t w i s t i n gm a c h i n e K e yw o r 凼t 埘s t i n gn 眦h i n e ;t 咖s l I l i 鹪i o n 姐dc o n 缸D ls y s t e m ;P c Il o c a Jb u s ;g p e e dc o n t m
9、lb yf b q u e n c y c o n v e l _ s i o n 捻线机是对纱线进行后加工处理的一种重要的 纺织机械设备。传统的加捻方法是单捻,国内常见 的环锭捻线机就属于这种。高倍捻线机由于具有较 多优点已成为捻线机发展的重点。 2 0 世纪8 0 年代以后,机电一体化已成为纺织 机械发展的必然趋势。随着电子技术、计算机技术、 变频调速技术和伺服控制技术等的发展,用计算机 控制各类电机,完成新颖的、高性能的控制策略实现 复杂的运动成为可能晗1 。各种先进控制技术在捻线 机控制系统上的应用主要有以下几种:P L C + 变频 器b 1 ;单片机+ 交流伺服系统H ;P C 机
10、+ ( 步进电 机+ 交流伺服传动系统) H 1 ;总线技术的应用b J 。 目前较先进的捻线机的传动系统多为多电机传 动系统,往复导纱系统采用单片机控制步进电机哺o 。 收稿日期:2 0 0 7 0 2 一0 3 修回日期:2 0 0 7 一0 8 2 0 作者简介:魏乎俊( 1 9 6 3 一) ,男,副教授,硕士。研究方向为电子信息与电气控制。E 锄m :讹i p i t 酒岫 y e a I I n 眦。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纺
11、织学报 第2 8 卷 单片机控制主要存在以下问题:1 ) 单片机控制系统 维护困难,人机界面操作不便,编写程序较麻烦;2 ) 程序可移植性差;3 ) 控制精度不高,加工高品质纱线 难度较大。 现场总线技术在纺织机械上的应用是一个较新 的研究方向,国外也只有少数设备应用这项技术,主 要应用于织造设备。国内对现场总线在其他纺织机 械上的应用也有研究。本文应用P C I ( p e r i p h e 谳 c o m p o n e n ti n t e r c o n n e c t ) 局部总线技术实现新型捻线 机控制系统的设计1 。 新型捻线机传动系统的设计 新型捻线机主要由动力部分、高倍捻单
12、元、传动 和控制部分组成。动力部分有4 台电动机( 2 台交 流异步电动机和2 台交流伺服电动机) 。新型捻线 机传动系统如图1 所示。 图l 新型捻线机传动系统示意图 F i g 1T r a n 哪i s 8 i 佣s y s t e mo ft h el a l e s tt w i s t i I l gm a c h i 传动系统的工作过程:交流异步电动机( 主电 机) 通过皮带盘经龙带切向传动左右两侧锭子,依靠 张紧轮和压轮保持龙带对锭盘有一定的压力;卷绕 罗拉单独由1 台交流异步电动机通过同步带传动; 两侧导纱杆各采用l 台交流伺服电动机通过皮带拖 动滚珠丝杆带动导纱杆作往复直线
13、运动。锭子的转 动由交流异步电动机( 主电动机) 通过龙带切向传 动,卷绕回转运动由另一台交流异步电动机( 卷绕电 动机) 通过同步带驱动摩擦滚筒实现,这2 台交流异 步电动机通过变频调速器调速控制;往复导纱运动 分别由2 个交流伺服电动机驱动滚珠丝杠,带动导 纱杆实现往复导纱运动。4 个电动机的运动由微机 协调控制,实现对纱线加捻、卷绕的工艺目标,使所 加工纱线的捻度、卷绕角、卷装成形符合工艺要求。 该系统取消了传统的导纱成形凸轮机构,防叠机构, 捻度变换齿轮机构,防凸边、硬边机构,机械结构简 单。交流伺服电动机使导纱运动灵活、可靠、便于 控制。 2 传动系统数学模型的建立 新型捻线机实现捻
14、线工艺的运动主要有3 个: 主电动机通过龙带带动锭子转动;卷绕电机通过同 步带驱动摩擦滚筒实现卷绕运动;交流伺服电动机 通过齿形带轮传动滚珠丝杆带动导纱杆实现往复导 纱运动。3 个运动由微机通过控制程序统一协调。 2 1 主电动机转速,的计算 根据主电机到锭子的传动路线可以得到主电机 的转速公式旧1 : l - 芈 ( 1 ) 上,l 式中:虬为锭子转速,r s ,不同规格的纱线其锭子转 速范围不同;D 。为从带轮直径,m ;D 。为主带轮直 径。m 。 2 2 卷绕电机转速:的计算 卷绕电机的速度归1 为: v := 等等 ( 2 ) 式中:r 为捻度,捻m ;K 为高倍加捻系数;E 为摩
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