細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)，包括PLC控制器、至少一組細(xì)紗機控制器組以及與該至少一組細(xì)紗機控制器組一一對應(yīng)的至少一個節(jié)點控制器，每一細(xì)紗機控制器組包括多臺細(xì)紗機控制器，每一細(xì)紗機控制器用于控制一紗錠電機的運轉(zhuǎn)；PLC控制器與所有節(jié)點控制器通訊連接；每一節(jié)點控制器與所對應(yīng)的細(xì)紗控制器組中的所有細(xì)紗機控制器通訊連接。本發(fā)明能夠使操作人員能夠及時了解每一臺紗錠電機的運行狀態(tài)，對每一紗錠實現(xiàn)單臺控制，減小機械損耗，提高了控制精度。
【專利說明】細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及紡織技術(shù)，尤其涉及細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 細(xì)紗機是紡紗的主要機器，細(xì)紗的產(chǎn)量、質(zhì)量是紡紗工藝各道工序優(yōu)劣的綜合反 映。細(xì)紗機的生產(chǎn)單元是錠子，常以每千錠小時的產(chǎn)量來衡量細(xì)紗機的生產(chǎn)水平。每只錠 子上所紡的紗會由于各種原因而斷頭，常以千錠小時發(fā)生的斷頭數(shù)表示斷頭率，斷頭率的 高低影響勞動生產(chǎn)率、設(shè)備生產(chǎn)率、細(xì)紗質(zhì)量和車間含塵量。能夠減少斷頭率、節(jié)約能耗，是 細(xì)紗機技術(shù)水平高低的標(biāo)志。
[0003] 現(xiàn)有的細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)采用的是模擬通訊控制紗錠的驅(qū)動電機，對所有細(xì)紗 紗錠進(jìn)行整體控制。此種控制系統(tǒng)主要具有以下缺點： 1. 操作人員無法及時了解每一紗錠電機的運行狀態(tài)，一旦某一紗錠電機的運行出現(xiàn) 問題，無法得到有效及時地處理。另外，由于無法進(jìn)行單臺控制，一旦某一個紗錠出現(xiàn)問題， 無法進(jìn)行單臺修復(fù)，這樣大大降低了紡紗的效率。另外，由于無法單臺控制，斷頭率也隨之 升高，影響產(chǎn)品質(zhì)量； 2. 這種整體控制采用的是機械傳動，在傳動過程中機械損耗較大； 3. 采用模擬量控制，傳送的電信號是隨著信號的大小的變化而變化的，這個變化的電 信號無論在時間上或是在幅度上都是連續(xù)的，效率低；另外，控制精度低，控制過程困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種便于操作人員實時了解每一臺紗錠電 機的運行信息的細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明所要解決的又一技術(shù)問題在于提供一種對每一紗錠能夠?qū)崿F(xiàn)單臺控制的 細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)，包括PLC控制器、至少 一組細(xì)紗機控制器組以及與該至少一組細(xì)紗機控制器組一一對應(yīng)的至少一個節(jié)點控制器， 每一細(xì)紗機控制器組包括多臺細(xì)紗機控制器，每一細(xì)紗機控制器用于控制一紗錠電機的運 轉(zhuǎn)；PLC控制器與所有節(jié)點控制器通訊連接；每一節(jié)點控制器與所對應(yīng)的細(xì)紗控制器組中 的所有細(xì)紗機控制器通訊連接。
[0007] 上述的細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)，其中，該細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)包括與該至少一組細(xì) 紗機控制器組一一對應(yīng)的至少一個細(xì)紗機調(diào)試器，每一細(xì)紗機調(diào)試器與所對應(yīng)的細(xì)紗控制 器組中的所有細(xì)紗機控制器通訊連接。
[0008] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點： 1.本發(fā)明的每臺細(xì)紗機控制器能夠?qū)⒓嗗V電機的運行信息，通過通訊總線、節(jié)點控制 器上發(fā)到PLC控制器，從而使操作人員能夠及時了解每一臺紗錠電機的運行狀態(tài)，一旦每 臺紗錠電機的運行出現(xiàn)問題，都能得到有效及時地處理；細(xì)紗機調(diào)試器能夠?qū)⑴c每一紗錠 電機相對應(yīng)的站號發(fā)送給與該紗錠電機相對應(yīng)的細(xì)紗機控制器，從而可實現(xiàn)對細(xì)紗機的單 臺控制； 2. 本發(fā)明的紗錠電機采用的是直流無刷電機，較之交流異步電機增加了控制效率，從 而減小了機械傳動過程中所產(chǎn)生的機械損耗； 3. 本發(fā)明的PLC控制器與節(jié)點控制器之間、細(xì)紗機調(diào)試器與與其所對應(yīng)的細(xì)紗機控制 器之間以及節(jié)點控制器與其所對應(yīng)的細(xì)紗機控制器之間均采用的是數(shù)字通訊，與模擬通訊 相比，其抗干擾能力強，差錯可控，容易加密，上報故障準(zhǔn)確易解決； 4. 本發(fā)明通過細(xì)紗機控制器能夠?qū)崿F(xiàn)對紗錠電機的速度閉環(huán)控制，從而能防止細(xì)紗 機因無限速保護(hù)導(dǎo)致電流過大的風(fēng)險，使速度更精準(zhǔn)更平穩(wěn)，并且能利用PLC控制器實現(xiàn) 良好的人機界面； 5. 細(xì)紗機控制器采用的是嵌入式安裝，直接安裝在紗錠里，節(jié)約了空間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是本發(fā)明的細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)的一個實施例的原理框圖。
[0010] 圖2是本發(fā)明的細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)所采用的UART通訊電路的一個實施例的示 意圖。
[0011] 圖3是本發(fā)明的細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)所采用的CAN總線接口電路的一個實施例的 示意圖。

【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作出進(jìn)一步說明。
[0013] 請參考圖1。根據(jù)本發(fā)明一實施例的細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)包括PLC控制器1、至少 一組細(xì)紗機控制器組以及與該至少一組細(xì)紗機控制器組一一對應(yīng)的至少一個節(jié)點控制器 2,每一細(xì)紗機控制器組包括多臺細(xì)紗機控制器4,每一細(xì)紗機控制器4用于控制一紗錠電 機5的運轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的一實施方式中，每組細(xì)紗機控制器組具有36臺細(xì)紗機控制器。每 臺細(xì)紗機控制器嵌入安裝在紗錠內(nèi)，從紗錠的外觀上無法看出。紗錠電機5為直流無刷電 機。
[0014] PLC控制器1與所有的節(jié)點控制器2均通訊連接；每一節(jié)點控制器2與所對應(yīng)的 細(xì)紗控制器組中的所有細(xì)紗機控制器4通訊連接。優(yōu)選地，PLC控制器1通過CAN總線通 訊方式與所有的節(jié)點控制器2通訊連接。每一節(jié)點控制器2通過RS-485數(shù)字通訊方式與 所對應(yīng)的細(xì)紗控制器組中的所有細(xì)紗機控制器4通訊連接。
[0015] 每一紗錠電機5的運轉(zhuǎn)是通過其對應(yīng)的細(xì)紗機控制器4來調(diào)試控制的，細(xì)紗機控 制器4可以控制紗錠電機5的啟停、正反轉(zhuǎn)以及對紗錠電機的轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)設(shè)定、對紗錠電 機進(jìn)行故障查詢等。每一細(xì)紗機控制器4將紗錠電機5的所有運行信息(例如運行速度、工 作電壓、工作電流等運行參數(shù)）通過節(jié)點控制器2發(fā)送給PLC控制器1，PLC控制器1能夠 在其電腦界面上顯示這些運行信息，從而便于操作人員對每一紗錠電機的運行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn) 程監(jiān)控。
[0016] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，該細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)包括與該至少一組細(xì) 紗機控制器組一一對應(yīng)的至少一個細(xì)紗機調(diào)試器3,每一細(xì)紗機調(diào)試器3與所對應(yīng)的細(xì)紗 控制器組中的所有細(xì)紗機控制器4通訊連接。最好是，每一細(xì)紗機調(diào)試器通過RS-485數(shù)字 通訊方式與所對應(yīng)的細(xì)紗控制器組中的所有細(xì)紗機控制器通訊連接。細(xì)紗機調(diào)試器3用于 控制細(xì)紗機控制器4的啟停。細(xì)紗機調(diào)試器3將要調(diào)試的那一紗錠電機5相對應(yīng)的站號發(fā) 送給與該紗錠電機相對應(yīng)的細(xì)紗機控制器4,（當(dāng)每組細(xì)紗機控制器組包括36臺細(xì)紗機控 制器時，對應(yīng)的站號為1到36)，每個站號也對應(yīng)一臺細(xì)紗機控制器4,細(xì)紗機控制器4收到 該站號后對相應(yīng)的紗錠電機5進(jìn)行速度控制，從而控制紗錠的運轉(zhuǎn)。如果所有的細(xì)紗機控 制器4均沒有收到站號，36臺細(xì)紗機控制器就只能同時一起停止或者一起運行。當(dāng)所有細(xì) 紗機控制器處于停機狀態(tài)時，收到站號的細(xì)紗機控制器4會啟動并工作，然后對相應(yīng)的紗 錠電機5進(jìn)行速度控制；當(dāng)所有細(xì)紗機控制器處于運行狀態(tài)時，收到站號的細(xì)紗機控制器4 會停止。這樣細(xì)紗機調(diào)試器3通過直接對細(xì)紗機控制器進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)了對每一臺細(xì) 紗機的控制，降低了機械損耗，提高了紡紗效率。細(xì)紗機調(diào)試器3也可以同時發(fā)送多個站 號，比如同時發(fā)送站號1和2,那么第一臺細(xì)紗機控制器和第二臺細(xì)紗機控制器收到該站號 后，就分別控制第一紗錠電機和第二紗錠電機，而其余的34臺細(xì)紗機控制器維持原來的狀 態(tài)。
[0017] 節(jié)點控制器2主要由單片機芯片、開關(guān)電源電路、CAN總線接口電路、UART通訊電 路及其他輔助電路(如濾波，倒相，普通I/O等等）構(gòu)成，其中單片機芯片對開關(guān)電源電路、 CAN總線接口電路、UART通訊電路及其他輔助電路起到控制作用。
[0018] 細(xì)紗機調(diào)試器3主要由單片機芯片、開關(guān)電源電路、UART通訊電路、顯示屏及按鍵 開關(guān)等其他輔助電路(如濾波，倒相，普通I/O等等）構(gòu)成，其中單片機芯片對開關(guān)電源電 路、UART通訊電路、顯示屏及按鍵開關(guān)等其他輔助電路起到控制作用。顯示屏能夠顯示操 作指令以及站號，用戶可利用按鍵開關(guān)對站號進(jìn)行加減選擇。
[0019] 細(xì)紗機控制器4主要由單片機芯片、開關(guān)電源電路、UART通訊電路、MOS管驅(qū)動電 路、霍爾電路及其他輔助電路(如濾波，倒相，普通I/O等等)構(gòu)成，其中單片機芯片對開關(guān)電 源電路、UART通訊電路、MOS驅(qū)動電路、霍爾電路及其他輔助電路的控制作用?；魻栯娐酚?于檢測直流無刷電機的轉(zhuǎn)子位置，MOS驅(qū)動電路用于驅(qū)動直流無刷電機運轉(zhuǎn)。細(xì)紗機控制 器控制細(xì)紗機的紗錠電機5,能分別與節(jié)點控制器2和細(xì)紗機調(diào)試器3進(jìn)行數(shù)字RS-485通 訊。細(xì)紗機控制器4采用的是嵌入式安裝，與紗錠電機5 -起安裝在紗錠的底座上。
[0020] 本發(fā)明的節(jié)點控制器、細(xì)紗機調(diào)試器和細(xì)紗機控制器中均采用了 UART通訊電路 以實現(xiàn)RS-485數(shù)字通訊。圖2示出了該UART通訊電路的一個實施例。如圖所示，該UART 通訊電路采用了 RS-485芯片U9,該RS-485芯片U9采用了單一電源+5V工作，額定電流 為300 μ A，采用半雙工通訊方式，它完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-485電平的功能。RS-485 芯片U9的內(nèi)部含有一個驅(qū)動器和接收器，RO端和DI端分別為接收器的輸出端和驅(qū)動 器的輸入端，與單片機連接時只需分別與單片機的UART_RX端和UART_TX端相連即可； M端和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)M端為邏輯〇時，芯片處于接收狀態(tài)；當(dāng) DE為邏輯1時，芯片處于發(fā)送狀態(tài)，因為RS-485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機的一 個管腳TR_EN控制這兩個引腳即可；A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號端，當(dāng)A引腳 的電平高于B時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1 ;當(dāng)A的電平低于B端時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。在與 單片機連接時只需要一個信號控制RS-485的接收和發(fā)送即可。同時將A和B端之間加匹 配電阻。
[0021] 圖3是本發(fā)明的細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)所采用的CAN總線接口電路的一個實施例的 示意圖。在PLC控制器1及節(jié)點控制器2中均設(shè)有該CAN總線接口電路。其中，采用了型 號為MCP2551的CAN收發(fā)器芯片Ul。電阻R21為上拉電阻，CAN收發(fā)器芯片Ul的TXD端與 單片機管腳連接必須同時接上拉電阻，一方面，上拉電阻R21保證單片機中的三極管導(dǎo)通 時輸出低電平，截止時輸出高電平；另一方面，這也是CAN總線的要求。TXD端的狀態(tài)決定 著高、低電平CAN電壓輸入/輸出端CANH、CANL的狀態(tài)。CAN總線規(guī)定，總線在空閑期間應(yīng) 呈隱性，即CAN網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的缺省狀態(tài)是隱性，這要求CAN收發(fā)器芯片Ul的TXD端的缺省 狀態(tài)為邏輯1 (高電平）。為此，必須通過上拉電阻R21確保在不發(fā)送數(shù)據(jù)或出現(xiàn)異常情況 時，TXD端的狀態(tài)為邏輯1 (高電平）。CAN總線的末端必須連接1個120 Ω的電阻，與CMF 相連接入120Ω電阻，它們對總線阻抗匹配有著重要的作用，不可省略。否則，將大大降低 總線數(shù)據(jù)通信時的可靠性和抗干擾性，甚至有可能導(dǎo)致無法通信。為提高接口電路的抗干 擾能力，本發(fā)明在CAN收發(fā)器芯片Ul的CANH、CANL端與地之間并聯(lián)2個InF的小電容C3、 C4,以濾除總線上的高頻干擾，防止電磁輻射；在CAN收發(fā)器芯片Ul的CANH、CANL端與CAN 總線之間各串聯(lián)1個30 Ω的電阻R22、R23,以限制電流，保護(hù)CAN收發(fā)器芯片Ul免受過流 沖擊；在CAN收發(fā)器芯片Ul的電源端VCC與地端GND之間加入1個100 nF的去耦合電容 C2,以降低干擾。
【權(quán)利要求】
1. 一種細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)，其特征在于，包括PLC控制器、至少一組細(xì)紗機控制器組 W及與該至少一組細(xì)紗機控制器組一一對應(yīng)的至少一個節(jié)點控制器，每一細(xì)紗機控制器組 包括多臺細(xì)紗機控制器，每一細(xì)紗機控制器用于控制一紗錠電機的運轉(zhuǎn)； 所述的PLC控制器與所有節(jié)點控制器通訊連接； 每一節(jié)點控制器與所對應(yīng)的細(xì)紗控制器組中的所有細(xì)紗機控制器通訊連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)，其特征在于，該細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)包 括與該至少一組細(xì)紗機控制器組一一對應(yīng)的至少一個細(xì)紗機調(diào)試器，每一細(xì)紗機調(diào)試器與 所對應(yīng)的細(xì)紗控制器組中的所有細(xì)紗機控制器通訊連接。
3. 如權(quán)利要求2所述的細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的PLC控制器通過CAN 總線通訊方式與所有的節(jié)點控制器通訊連接。
4. 如權(quán)利要求2所述的細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)，其特征在于，每一細(xì)紗機調(diào)試器通過 RS-485數(shù)字通訊方式與所對應(yīng)的細(xì)紗控制器組中的所有細(xì)紗機控制器通訊連接。
5. 如權(quán)利要求2所述的細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)，其特征在于，每一節(jié)點控制器通過 RS-485數(shù)字通訊方式與所對應(yīng)的細(xì)紗控制器組中的所有細(xì)紗機控制器通訊連接。
6. 如權(quán)利要求1所述的細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)，其特征在于，每組細(xì)紗機控制器組具有 36臺細(xì)紗機控制盎。
7. 如權(quán)利要求1所述的細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)，其特征在于，每臺細(xì)紗機控制器嵌入安 裝在紗錠內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求1所述的細(xì)紗機紡紗控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的紗錠電機為直流無 刷電機。
【文檔編號】G05B19/418GK104345694SQ201310324707
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】仇愛華, 須斌, 卓達(dá), 夏業(yè)中, 胡瓚 申請人:新安乃達(dá)驅(qū)動技術(shù)(上海)有限公司