一种毛巾织机的毛巾张力自动控制及监测装置
阅读说明：本技术 一种毛巾织机的毛巾张力自动控制及监测装置 (Towel tension automatic control and monitoring device of towel loom ) 是由 林耿艺 钱兆宇 李晓霞 于 2021-01-06 设计创作，主要内容包括：一种毛巾织机的毛巾张力自动控制及监测装置,它涉及一种控制装置,具体涉及一种织机控制装置,它包含控制模块、数据采集模块、监测模块、执行模块、用户交互模块和电源模块,控制模块用于与外围设备进行数据交互,对数据进行处理和将处理后的数据输出,数据采集模块通过采集张力数据,将采集到的张力的模拟量信号转换为数字信号,监测模块通过采集纱线压在活动后梁上产生的压力,将采集到的张力的模拟量信号转换为数字信号,执行模块接收控制器信息,通过伺服驱动器驱动伺服电机,用户交互模块用于向控制系统输入参数和控制系统输出用于可被用户读取的信号,它具有张力自动控制精度高,可靠性好,实现对张力进行闭环监测,产品良品率高。(A towel tension automatic control and monitoring device of a towel loom relates to a control device, in particular to a loom control device, which comprises a control module, a data acquisition module, a monitoring module, an execution module, a user interaction module and a power module, wherein the control module is used for carrying out data interaction with peripheral equipment, processing data and outputting the processed data, the data acquisition module converts an acquired analog quantity signal of tension into a digital signal by acquiring tension data, the monitoring module converts the acquired analog quantity signal of tension into the digital signal by acquiring the pressure generated when a yarn is pressed on a movable back beam, the execution module receives controller information and drives a servo motor through a servo driver, the user interaction module is used for inputting parameters to the control system and outputting a signal which can be read by a user to the control system, the tension monitoring device has the advantages of high tension automatic control precision, good reliability, realization of closed-loop monitoring on the tension and high product yield.)
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及一种毛巾织机的毛巾张力自动控制及监测装置。
背景技术
目前，国内许多毛巾纺织企业使用的织机多为机械式连动控制，而用该控制方式的织机转速低，生产过程周期长、操作复杂、控制精度低，不能够及时调整工艺参数，也不能够进行高档毛巾的纺织。
织机中张力的控制是决定纺织品生产质量和产量高低的重要因素，然而目前大多数织机张力控制的方法仍然比较落后，使得织机存在着质量低、质量差等缺点，同时在现有技术中也有张力的控制，张力控制装置出现问题时，却无法监控，从而无法保证产品的良品率。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种毛巾织机的毛巾张力自动控制及监测装置，它利用双伺服电机驱动方式，并通过PID的多重调节的方式，使纱线张力保持稳定，同时利用监测装置，对张力进行闭环监测，确保生产过程产品的良品率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：它包含控制模块1、数据采集模块2、监测模块3、执行模块4、用户交互模块5和电源模块6，所述的数据采集模块2、监测模块3、执行模块4、用户交互模块5和电源模块6都与控制模块1电性连接；
所述的控制模块1包含通信模块10、数据处理模块11和输入输出模块12，所述的控制模块1用于与外围设备进行数据交互，并将输入数据的进行处理和将处理后的数据进行输出；
所述的数据采集模块2包含张力传感器20和第一AD转换电路21，所述的数据采集模块2通过张力传感器20采集纱线上的张力数据，并通过第一AD转换电路21将采集到的张力的模拟量信号转换为控制模块1可读的数字信号，所述的张力传感器20的信号输出端连接第一AD转换电路21的信号输入端，所述的第一AD转换电路21的信号输出端连接控制模块1的输入端；
所述的监测模块3包含压力传感器30和第二AD转换电路31，所述的监测模块3通过压力传感器30采集纱线800压在活动后梁100上产生的压力数据，并通过第二AD转换电路31将采集到的张力的模拟量信号转换为控制模块1可读的数字信号，所述的压力传感器30的信号输出端连接第二AD转换电路31的信号输入端，所述的第二AD转换电路31的信号输出端连接控制模块1的输入端；
所述的执行模块4包含第一伺服驱动器模块40、第一伺服电机模块41、编码器模块42、第二伺服驱动器43和第二伺服电机模块44，所述的执行模块4通过伺服驱动器驱动伺服电机，所述的编码器模块42用于采集第一伺服电机模块41的转速和角度数据，所述的第一伺服驱动器40和第二伺服驱动器43的输入端连接控制模块1的输出端，所述的第一伺服电机41和第二伺服电机模块44的输入端连接第一伺服驱动器模块40和第二伺服驱动器43的输出端，所述的编码器模块42安装在第一伺服电机模块41转轴上；
所述的用户交互模块5包含触摸屏50和声光报警装置51，所述的用户交互模块5用于用于向控制系统输入参数和控制系统输出用于可被用户读取的信号，所述的触摸屏50一方面用于向控制模块1写入参数数据，另一方面用于接收控制模块1发出的信息，所述的声光报警装置51用于接收控制模块1发出报警信息，所述的触摸屏50与控制模块1通过串口线连接，所述的声光报警装置51的输入端连接控制模块1的输出端。
进一步的，所得电源模块6为控制模块1、数据采集模块2、监测模块3、执行模块4和用户交互模块5提供电源。
进一步的，所述的通信模块10包含串口通信模块和总线通信模块。
进一步的，所述的数据处理模块11包含数据运算程序，所述的数据运算程序包含PID算法。
进一步的，所述的触摸屏50用于显示活动后梁100受到的纱线800的压力数据、纱线800上的张力数据、第一伺服电机模块41的转速和输出力矩、第二伺服电机模块44的转速和输出力矩和工作模式。
进一步的，所述的工作模式包含自动工作模式和手动工作模式。
进一步的，所述的第一伺服驱动器模块40和第二伺服驱动器43通过总线与控制模块1进行数据交互。
本发明的工作原理：本发明通过各模块的协同配合工作，使毛巾织机中从织轴300到活动后梁100和活动后梁100到胸梁200之间的纱线800保持恒定的张力，使用时，第一伺服电机400用于驱动织轴300旋转，用于送纱，第一伺服电机400通过接收控制器发出的脉冲信号，并根据周期内脉冲信号的数量输出不同的转速，利用第一伺服电机400上安装有编码器500，其编码器500用于监测织轴300的实际转速，同时将实际转速信号送至控制器中，在控制器通过数据运算，计算其输出的转速与实际转速的差值，然后根据差值发出补偿信号，使织轴300在工作过程中缠绕在织轴300上纱线的减小引起织轴300半径的减小，而引起转动惯量的变化，通过控制室输出补偿信号避免了织轴300工作中应转动惯量的变化而引起的振动。
纱线800在通过活动后梁100时，其张力不同使得纱线活动后梁100被挤压产生移动，后梁100的移动通过张力传感器700采集到其位移量，其位移量通过转换电路转换为张力数值，并传至控制器中，控制器通过在设定的正常的张力数值与张力传感器700采集到的张力数值进行PID数据运算，根据运算结果实时调整第二伺服电机600输出的转速和转矩使纱线800保持在正常范围内，同时其活动后梁100表层还设有压力传感器101用于直接测量纱线800压在活动后梁100表面上产生的压力，并将其压力数值传至控制器，用于实时监测张力情况，当张力数值超出正常数值范围时至，控制器将发出报警信号。
本发明的自动运行逻辑为，首先启动控制系统，控制系统在上电时对各元件进行初始化和数据复位，然后压力传感器101和张力传感器700采集当前的数据，并采集的数据送至控制器中，控制器判断压力传感器101采集的张力数值是否在正常的阈值范围内，如果其张力数值在正常阈值范围内时，系统正常启动，如果张力数值不在正常阈值范围内时，系统进一步判断张力数值是否大于阈值最大值，如果张力数值大于阈值最大值，则表明纱线800的张力过大，此时先启动第一伺服电机400使织轴300转动送纱，纱线800的张力下降，当纱线800的张力下降到正常阈值范围时，系统正常启动，反之如果张力数值小于阈值最小值时，则表明纱线800的张力过小，先启动第二伺服电机600，当纱线800的张力上升到正常阈值范围时，系统正常启动，系统正常启动后通过实时采集张力数值并与正常张力数值进行比较，通过PID算法，通过实时调节第一伺服电机400和第二伺服电机600输出转速和转矩时纱线800的张力保持稳定，最后通过系统上设置在压力传感器对纱线800的张力进行监测，并加监测的数值返回与张力设定值进行比较，如果监测的数值超出张力设定值，系统输出警告信息，如果监测的数值在张力设定值范围内，系统将正常运行。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：
1、本发明通过采用双PID调节模式，使系统在保证张力的同时，还具有对纱轴的补偿能力；
2、本发明利用在活动后梁的表层设置压力传感器，用于对张力实时监测，对张力进行闭环监测，确保生产过程产品的良品率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的原理框图。
图2是本发明的系统机构示意图。
图3是本发明的自动控制流程图。
图4是本发明的张力控制框图。
图5是图2中活动后梁100在A处的断面示意图。
附图标记说明：活动后梁100、压力传感器101、胸梁200、织轴300、第一伺服电机400、编码器500、第二伺服电机600、张力传感器700、纱线800；
控制模块1、通信模块10、数据处理模块11、输入输出模块12、数据采集模块2、张力传感器20、第一AD转换电路21、监测模块3、压力传感器30、第二AD转换电路31、执行模块4、第一伺服驱动器模块40、第一伺服电机模块41、编码器模块42、第二伺服控制器模块43、第二伺服电机模块44、用户交互模块5、触摸屏50、声光报警装置51、电源模块6。
具体实施方式
参看图1-图5所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包含控制模块1、数据采集模块2、监测模块3、执行模块4、用户交互模块5和电源模块6，所述的数据采集模块2、监测模块3、执行模块4、用户交互模块5和电源模块6都与控制模块1电性连接；
所述的控制模块1包含通信模块10、数据处理模块11和输入输出模块12，所述的控制模块1用于与外围设备进行数据交互，并将输入数据的进行处理和将处理后的数据进行输出，所述的数据处理包括对信号进行滤波处理；
所述的数据采集模块2包含张力传感器20和第一AD转换电路21，所述的数据采集模块2通过张力传感器20采集纱线上的张力数据，并通过第一AD转换电路21将采集到的张力的模拟量信号转换为控制模块1可读的数字信号，所述的张力传感器20的信号输出端连接第一AD转换电路21的信号输入端，所述的第一AD转换电路21的信号输出端连接控制模块1的输入端；
所述的监测模块3包含压力传感器30和第二AD转换电路31，所述的压力传感器30为压电陶瓷，通过变形输出电信号，所述的监测模块3通过压力传感器30采集纱线800压在活动后梁100上产生的压力数据，并通过第二AD转换电路31将采集到的张力的模拟量信号转换为控制模块1可读的数字信号，所述的压力传感器30的信号输出端连接第二AD转换电路31的信号输入端，所述的第二AD转换电路31的信号输出端连接控制模块1的输入端；
所述的执行模块4包含第一伺服驱动器模块40、第一伺服电机模块41、编码器模块42、第二伺服驱动器43和第二伺服电机模块44，所述的执行模块4通过伺服驱动器驱动伺服电机，所述的编码器模块42用于采集第一伺服电机模块41的转速和角度数据，所述的第一伺服驱动器40和第二伺服驱动器43的输入端连接控制模块1的输出端，所述的第一伺服电机41和第二伺服电机模块44的输入端连接第一伺服驱动器模块40和第二伺服驱动器43的输出端，所述的编码器模块42安装在第一伺服电机模块41转轴上；
所述的用户交互模块5包含触摸屏50和声光报警装置51，所述的用户交互模块5用于用于向控制系统输入参数和控制系统输出用于可被用户读取的信号，所述的触摸屏50一方面用于向控制模块1写入参数数据，另一方面触摸屏50用于接收控制模块1发出的信息，所述的声光报警装置51用于接收控制模块1发出报警信息，所述的触摸屏50与控制模块1通过RS485串口线连接，所述的声光报警装置51的输入端连接控制模块1的输出端。
所得电源模块6为控制模块1、数据采集模块2、监测模块3、执行模块4和用户交互模块5提供电源。
所述的通信模块10包含RS485串口通信模块和CAN总线通信模块。
所述的数据处理模块11包含数据运算程序，所述的数据运算程序包含PID逻辑算法。
所述的触摸屏50用于显示活动后梁100受到的纱线800的压力数据、纱线800上的张力数据、第一伺服电机模块41的转速和输出力矩、第二伺服电机模块44的转速和输出力矩和工作模式。
所述的工作模式包含自动工作模式和手动工作模式，所述的自动工作模式会系统自动送料调节张力模式，所述的手动工作模式主要用于检修下调试个部件用；
所述的第一伺服驱动器模块40和第二伺服驱动器43通过CAN总线与控制模块1进行数据交互,并且每个伺服驱动模块均为唯一地址，控制通过访问地址的方式向所需要的的伺服装置发送数据。
本发明通过各模块的协同配合工作，使毛巾织机中从织轴300到活动后梁100和活动后梁100到胸梁200之间的纱线800保持恒定的张力，使用时，第一伺服电机400用于驱动织轴300旋转，用于送纱，第一伺服电机400通过接收控制器发出的脉冲信号，并根据周期内脉冲信号的数量输出不同的转速，利用第一伺服电机400上安装有编码器500，其编码器500用于监测织轴300的实际转速和记录织轴300的旋转角度，同时将实际转速信号和角度信号送至控制器中，在控制器通过数据运算，计算其输出的转速与实际转速的差值，然后根据差值向第一伺服电机400发出补偿信号，使织轴300在工作过程中缠绕在织轴300上纱线的减小引起织轴300半径的减小，而引起转动惯量的变化，通过控制室输出补偿信号避免了织轴300工作中应转动惯量的变化而引起的振动，参见附图4的张力控制框图。
纱线800在通过活动后梁100时，其张力不同使得纱线活动后梁100被挤压产生移动，后梁100的移动通过张力传感器700采集到其位移量，其位移量通过转换电路转换为张力数值，并传至控制器中，控制器通过在设定的正常的张力数值与张力传感器700采集到的张力数值进行PID数据运算，根据运算结果实时调整第二伺服电机600输出的转速和转矩使纱线800保持在正常范围内，同时其活动后梁100表层还设有压电陶瓷，用于直接测量纱线800压在活动后梁100表面上产生的压力，并将其压力数值传至控制器，用于实时监测张力情况，当张力数值超出正常数值范围时至，控制器将发出报警信号，
本发明的自动运行逻辑为，首先启动控制系统，控制系统在上电时对各元件进行初始化和数据复位，然后压力传感器101和张力传感器700采集当前的数据，并采集的数据送至控制器中，控制器判断压力传感器101采集的张力数值是否在正常的阈值范围内，如果其张力数值在正常阈值范围内时，系统正常启动，如果张力数值不在正常阈值范围内时，系统进一步判断张力数值是否大于阈值最大值，如果张力数值大于阈值最大值，则表明纱线800的张力过大，此时先启动第一伺服电机400使织轴300转动送纱，纱线800的张力下降，当纱线800的张力下降到正常阈值范围时，系统正常启动，反之如果张力数值小于阈值最小值时，则表明纱线800的张力过小，先启动第二伺服电机600，当纱线800的张力上升到正常阈值范围时，系统正常启动，系统正常启动后通过实时采集张力数值并与正常张力数值进行比较，通过PID算法，通过实时调节第一伺服电机400和第二伺服电机600输出转速和转矩时纱线800的张力保持稳定，最后通过系统上设置在压力传感器对纱线800的张力进行监测，并加监测的数值返回与张力设定值进行比较，如果监测的数值超出张力设定值，系统输出警告信息，如果监测的数值在张力设定值范围内，系统将正常运行，参见附图3的控制流程图。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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