本發(fā)明涉及一種張力控制系統(tǒng)，尤其涉及一種印染漿紗機張力檢測及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

張力控制，通俗地講，就是要控制卷取物體時保持物體相互拉長或者繃緊的力。張力應(yīng)用于最廣泛的造紙、纖維、塑料薄膜、電線、印刷品、磁帶等輕工業(yè)中，帶材或線材的收放卷張力對產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。在收卷和放卷的過程中，為保證生產(chǎn)的質(zhì)量及效率，保持恒定的張力是很重要的。

在冶金、造紙、紡織等行業(yè)中，在加工過程中或者是加工完成之后，最后的一道工序一般就是將加工物卷繞成筒狀。在這一過程中，卷繞的好壞將是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，卷的太緊，容易使織物變形，拉斷，卷的太松又容易使卷取不緊湊，不利于搬運和運輸，因而為了達到使卷繞緊湊，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，都要求在卷繞過程中，在織物上建立一定的張力，并保持張力為一恒定值，能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能的系統(tǒng)，就叫做張力控制系統(tǒng)。目前應(yīng)用的張力控制系統(tǒng)，根據(jù)其測量控制的原理結(jié)構(gòu)主要有三種：間接法張力控制系統(tǒng)；直接法張力控制系統(tǒng);兼有間接法和直接法的復合張力控制系統(tǒng)。

從控制方式上分類，張力控制一般可以分為手動、半自動、全自動三類;卷徑控制方式可自動檢測卷徑從而對張力的執(zhí)行機構(gòu)進行調(diào)整、補償，實現(xiàn)張力的恒定。卷徑控制方式屬于半自動控制方式，其突出特點就是省去了價格相對昂貴的張力傳感器，安裝簡單，而且能很方便的獲得錐度張力控制，特別適用于冶金、印刷、包裝、造紙、印染等行業(yè)的分切及收卷機器設(shè)備。

漿紗機的張力大小直接影響產(chǎn)量。舊式漿紗機采用機械式傳動機構(gòu)，張力調(diào)節(jié)范圍較窄。隨著設(shè)備的老化機械零件的磨損，張力逐漸下降。更換機械零件不便及費用的居高不下促使企業(yè)下決心對其進行改造。

例如申請?zhí)枮椤?01310193026.8”的一種張力控制裝置，用在卷對卷滾壓設(shè)備中以控制收卷的張力，所述卷對卷滾壓設(shè)備包括收卷軸，所述張力控制裝置包括：厚度測量單元，位于所述收卷軸上以用來測量所述收卷軸上的卷材厚度；處理單元，根據(jù)所述厚度測量單元測量的厚度計算收卷的張力值；以及控制單元，接收所述處理單元輸出的張力值以控制所述收卷軸的張力。張力控制裝置可以控制收卷軸上的張力根據(jù)卷材的厚度的不同而相應(yīng)變化，從而防止收卷過程中卷材表面擦傷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對背景技術(shù)的不足提供了一種印染漿紗機張力檢測及控制系統(tǒng)。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種印染漿紗機張力檢測及控制系統(tǒng)，包含遠程監(jiān)控終端以及分別與其連接的多個設(shè)置在所漿紗機上的數(shù)據(jù)采集終端，所述數(shù)據(jù)采集終端包含數(shù)據(jù)處理模塊、張力傳感器、張力變頻器、穩(wěn)壓器、編碼器、電機轉(zhuǎn)速傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、三級放大電路、單片機模塊、無線發(fā)射器、電源管理器和光伏電源模塊；所述電機轉(zhuǎn)速傳感器依次經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器、三級放大電路連接數(shù)據(jù)處理模塊，所述張力傳感器與數(shù)據(jù)處理模塊連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊依次經(jīng)過張力變頻器、穩(wěn)壓器連接編碼器；所述數(shù)據(jù)處理模塊還經(jīng)過單片機模塊連接無線發(fā)射器，所述光伏電源模塊通過電源管理連接數(shù)據(jù)處理模塊；

所述三級放大電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容、第一二極管、第一三極管、第二三極管、第三三極管；所述第一電阻為變阻器，所述第一電阻的滑動端連接第一電容的一端，所述第一電容的另一端分別連接第二電阻的一端、第三電容的一端，第三電阻的一端、第一三極管的基極，所述第三電阻的另一端接地，所述第一三極管的發(fā)射極分別連接第五電阻的一端、第四電容的一端，所述第五電阻的另一端、第四電容的另一端均接地；所述第一三極管的集電極分別連接第三電容的另一端、第四電阻的一端、第二三極管的基極；所述第二三極管的發(fā)射極連接第五電容的一端，所述第五電容的另一端接地；所述第二三極管的集電極分別連接第二電阻的另一端、第二電容的一端、第六電容的一端、第三三極管的發(fā)射極；

所述第二電容的另一端分別連接第六電阻的一端、第七電阻的一端，所述第七電阻的另一端分別連接第三三極管的集電極、第七電容的一端，所述第七電容的另一端接地；所述第六電阻的另一端分別連接第一二極管的陽極、第三三極管的基極；所述第一二極管的陰極連接第四電阻的另一端。

作為本發(fā)明一種印染漿紗機張力檢測及控制系統(tǒng)的進一步優(yōu)選方案，所述光伏電源模塊包含家用電源模塊、光伏電源模塊、交流適配器、蓄電池，所述家用電源模塊通過交流適配器連接蓄電池，所述光伏電源模塊與蓄電池連接。

作為本發(fā)明一種印染漿紗機張力檢測及控制系統(tǒng)的進一步優(yōu)選方案，所述電源管理器包含采樣濾波電路、磁偏檢測電路、DSP模塊、CPLD模塊、隔離驅(qū)動電路、功率放大電路、遠程通訊模塊；所述采樣濾波電路、磁偏檢測電路、功率放大電路、遠程通訊模塊連接在DSP模塊的相應(yīng)端口上，所述DSP模塊通過CPLD模塊連接隔離驅(qū)動電路。

作為本發(fā)明一種印染漿紗機張力檢測及控制系統(tǒng)的進一步優(yōu)選方案，所述微控制器模塊的芯片型號為EC20-3232BRA。

作為本發(fā)明一種印染漿紗機張力檢測及控制系統(tǒng)的進一步優(yōu)選方案，所述張力變頻器的芯片型號為EV3300-4T0220G。

作為本發(fā)明一種印染漿紗機張力檢測及控制系統(tǒng)的進一步優(yōu)選方案，所述編碼器的芯片型號為ES3-062N6941。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)、測量精度高；本發(fā)明具有良好的抗干擾性能，能夠較好地完成控制效果，運行穩(wěn)定可靠；本發(fā)明改造漿紗機織軸張力控制系統(tǒng)由變頻器控制，使其張力大小易于調(diào)節(jié)；改造控制系統(tǒng)，使其半自動化，更易控制、方便監(jiān)視、減少維修量。

2、本發(fā)明把光伏電源與家用電源相結(jié)合、報警與錄像監(jiān)控相結(jié)合，再加上無線熱點傳輸技術(shù)，不僅擁有了比普通報警器更強的反破壞能力，還有環(huán)保低碳的特點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2是本發(fā)明數(shù)據(jù)采集終端的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖3是本發(fā)明三級放大電路電路圖；

圖4是本發(fā)明電源管理器的結(jié)構(gòu)原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細說明：

如圖1所示，一種印染漿紗機張力檢測及控制系統(tǒng)，包含遠程監(jiān)控終端以及分別與其連接的多個設(shè)置在所漿紗機上的數(shù)據(jù)采集終端，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)、測量精度高；本發(fā)明具有良好的抗干擾性能，能夠較好地完成控制效果，運行穩(wěn)定可靠；本發(fā)明改造漿紗機織軸張力控制系統(tǒng)由變頻器控制，使其張力大小易于調(diào)節(jié)；改造控制系統(tǒng)，使其半自動化，更易控制、方便監(jiān)視、減少維修量。

如圖2所示，所述數(shù)據(jù)采集終端包含數(shù)據(jù)處理模塊、張力傳感器、張力變頻器、穩(wěn)壓器、編碼器、電機轉(zhuǎn)速傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、三級放大電路、單片機模塊、無線發(fā)射器、電源管理器和光伏電源模塊；所述電機轉(zhuǎn)速傳感器依次經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器、三級放大電路連接數(shù)據(jù)處理模塊，所述張力傳感器與數(shù)據(jù)處理模塊連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊依次經(jīng)過張力變頻器、穩(wěn)壓器連接編碼器；所述數(shù)據(jù)處理模塊還經(jīng)過單片機模塊連接無線發(fā)射器，所述光伏電源模塊通過電源管理連接數(shù)據(jù)處理模塊。

如圖3所示，所述三級放大電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容、第一二極管、第一三極管、第二三極管、第三三極管；所述第一電阻為變阻器，所述第一電阻的滑動端連接第一電容的一端，所述第一電容的另一端分別連接第二電阻的一端、第三電容的一端，第三電阻的一端、第一三極管的基極，所述第三電阻的另一端接地，所述第一三極管的發(fā)射極分別連接第五電阻的一端、第四電容的一端，所述第五電阻的另一端、第四電容的另一端均接地；所述第一三極管的集電極分別連接第三電容的另一端、第四電阻的一端、第二三極管的基極；所述第二三極管的發(fā)射極連接第五電容的一端，所述第五電容的另一端接地；所述第二三極管的集電極分別連接第二電阻的另一端、第二電容的一端、第六電容的一端、第三三極管的發(fā)射極；所述第二電容的另一端分別連接第六電阻的一端、第七電阻的一端，所述第七電阻的另一端分別連接第三三極管的集電極、第七電容的一端，所述第七電容的另一端接地；所述第六電阻的另一端分別連接第一二極管的陽極、第三三極管的基極；所述第一二極管的陰極連接第四電阻的另一端。

所述光伏電源模塊包含家用電源模塊、光伏電源模塊、交流適配器、蓄電池，所述家用電源模塊通過交流適配器連接蓄電池，所述光伏電源模塊與蓄電池連接。本發(fā)明把光伏電源與家用電源相結(jié)合、報警與錄像監(jiān)控相結(jié)合，再加上無線熱點傳輸技術(shù)，不僅擁有了比普通報警器更強的反破壞能力，還有環(huán)保低碳的特點。

如圖4所示，所述電源管理器包含采樣濾波電路、磁偏檢測電路、DSP模塊、CPLD模塊、隔離驅(qū)動電路、功率放大電路、遠程通訊模塊；所述采樣濾波電路、磁偏檢測電路、功率放大電路、遠程通訊模塊連接在DSP模塊的相應(yīng)端口上，所述DSP模塊通過CPLD模塊連接隔離驅(qū)動電路。

所述微控制器模塊的芯片型號為EC20-3232BRA所述張力變頻器的芯片型號為EV3300-4T0220G。所述編碼器的芯片型號為ES3-062N6941。

本發(fā)明改造漿紗機織軸張力控制系統(tǒng)由變頻器控制，使其張力大小易于調(diào)節(jié)；改造控制系統(tǒng)，使其半自動化，更易控制、方便監(jiān)視、減少維修量。

傳動控制：(1)計算張力電機到織軸的減速比：減速比<=織軸空芯卷徑×3.14×電機額定轉(zhuǎn)速/最大車速(線速)=(0.116×3.14×1460)/60=8.87；

(2)復核電機功率：電機功率>=(最大張力×電機額定轉(zhuǎn)速×最大織軸半徑)/(傳動比×9549)=(5000×1460×0.25)/(8.87×9549)=21.5kw；

(3)確定參數(shù)：經(jīng)計算減速比應(yīng)確定為8.8左右。廠方在改造時受自身條件影響，決定將減速比提高到13.15。最大車速=織軸空芯卷徑×3.14×電機額定轉(zhuǎn)速/減速比=(0.116×3.14×1460)/13.15=40.46經(jīng)廠方確認最大車速滿足工藝要求。隨確定減速比為13.15。速度編碼器選用600線旋轉(zhuǎn)編碼器，一并交廠方安裝。

(4)主變頻器參數(shù)設(shè)定：根據(jù)漿紗機實際情況張力控制系統(tǒng)的主機變頻器選擇無速度反饋開環(huán)矢量控制方式的td3000-t40110g變頻器。

為保證參數(shù)的準確性，將艾默生td3300-4t0220g工程型矢量變頻器參數(shù)初始化，恢復出廠設(shè)置?？刂品绞竭x擇f0.02=1(閉環(huán)矢量控制)檢查編碼器是否正常。fb.00=600；按運行鍵，查看運行是否正常。如果變頻器只在2hz左右工作或啟動過流，顯示電流很大。則可能是編碼器接線錯誤、每轉(zhuǎn)脈沖錯誤、編碼器的方向反等原因;如果是低速運行正常，高速過流則可能是編碼器的聯(lián)軸器松動高速打滑的原因。

機械傳動比：f1.00=13.15。電機調(diào)諧：按照電機名牌設(shè)定電機參數(shù)。電機調(diào)諧時必須斷開電機與負載的連接。調(diào)諧過程是自動完成的，如果調(diào)諧時電機長時間不能轉(zhuǎn)動起來，說明電機參數(shù)嚴重不符或電機有故障。重新輸入電機參數(shù)或更換電機。電機方向確認：一般定義為fwd控制時電機的運行方向為實際需要的方向。慣量調(diào)諧：將電機與負載斷開調(diào)諧。

本發(fā)明改造漿紗機織軸張力控制系統(tǒng)由變頻器控制，使其張力大小易于調(diào)節(jié)；改造控制系統(tǒng)，使其半自動化，更易控制、方便監(jiān)視、減少維修量。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語（包括技術(shù)術(shù)語和科學術(shù)語）具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以再不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。