专利名称：自动络筒机负压控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及络筒机设备的改进，属于纺织设备制造技术领域，具体地说，是涉 及一种络筒机的自动负压控制系统。
背景技术：
络筒机是纺织生产过程中的一个关键设备，其用途除了将管纱卷绕成具有一定长 度的筒纱外，另外一个重要任务就是清除对后工序和最终成品质量产生影响的各类有害纱 疵，如大棉结、粗节、细节、竹节、双纱、股线缺股、藤捻等，以改善纱线的外观质量。络筒机的负压控制系统是络筒机中不可缺少的重要环节，提供单锭吸嘴和管纱喂 入器所需的真空环境，主要包括负压箱、吸风电机和变频器等组成部分。目前，国内外现有 的自动络筒机均是采用通用变送压力显示装置中的模拟量直接输入到变频器中，利用变频 器的PID调节功能实现负压控制的。由于络筒机负压系统的用气是一个完全随机的过程， 通用的PID调节方法虽然可以对负压的调控起到一定的作用，但是在实际应用过程中，由 于气消耗过程快(一般在6秒钟左右)，而PID调节过程却相对较慢(一般在20 60秒 钟)，因此，导致负压调控的效果不理想。而且，由于在调控过程中需要变频器频繁地改变电 机的转速，从而会缩短电机和皮带等部件的使用寿命。
实用新型内容本实用新型为了解决现有络筒机的负压控制系统由于反应滞后而导致负压调控 效果不理想的问题，提供了一种新型的自动络筒机负压控制系统，通过增设具有高速处理 能力的负压控制盒来产生并控制变频器的输出频率，进而实现对电机转速的实时调节，从 而提高了系统的响应速度，达到了稳定控制负压的设计目的。为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现一种自动络筒机负压控制系统，包括负压箱、用于检测负压箱内气体压力的压力 传感器、用于驱动吸气叶轮旋转的电机以及连接所述电机的变频器；所述压力传感器将检 测到的气压信号传输至一负压控制盒，所述负压控制盒根据接收到的气压信号和预先写入 的设定值计算出相应的工作频率，输出至变频器；所述变频器输出该工作频率的驱动电源 至所述电机，以控制电机的转速。进一步的，在所述负压控制盒中包含有用于接收所述气压信号并计算生成相应工 作频率的处理器，以及与所述处理器相连接的显示面板和按键板。其中，所述显示面板可以采用2位LED数码管设计而成。优选的，在所述负压控制盒中还包含有连接在所述压力传感器与处理器之间的信 号放大电路，所述信号放大电路对压力传感器输出的气压信号进行放大处理后，传输至所 述的处理器。又进一步的，所述处理器通过其ADC端口连接信号放大电路，接收信号放大电路 输出的模拟量气压信号并进行模数转换处理；通过处理器计算生成的数字量的工作频率经DAC进行数字信号到模拟信号的转换处理后，传输至所述的变频器。为了实现负压控制盒与上位机之间的信息通讯，在所述负压控制盒上还设置有总 线接口，通过总线驱动电路连接所述的处理器。优选的，所述总线接口优选采用CAN总线接口，通过CAN总线实现负压控制盒与上 位机的连接通信。为了实时显示所述自动络筒机负压控制系统的当前运行状态，在所述负压控制盒 上还设置有状态指示灯，其供电回路的通断状态受控于所述的处理器。再进一步的，所述气压传感器安装于负压箱中或者与所述负压箱相连通的气管 上。更进一步的，在所述负压控制系统中还包含有为所述压力传感器、负压控制盒和 变频器供电的主电源模块。与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型的自动络筒机负 压控制系统通过实时监测负压箱内的气压情况，并采用具有高速处理能力的负压控制盒来 针对当前负压箱内的气压状况以及预先输入的设定值，迅速计算出合适的工作频率输出至 变频器，以控制变频器及时对电机的转速进行调整，以改变负压箱中吸气叶轮的抽气量，由 此构成的闭环控制系统不仅可以保持负压箱内负压值的相对稳定，而且可以最大程度地降 低系统功耗，节约能源，同时延长了变频器和电机的使用寿命。结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点 将变得更加清楚。
图1是本实用新型所提出的自动络筒机负压控制系统的一种实施例的系统架构 图；图2是图1中负压控制盒的内部电路原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细地说明。实施例一，本实施例的自动络筒机为了能够快速响应负压箱内气体压力的变化， 采用压力传感器、负压控制盒1、变频器、电机M和吸气叶轮5来构建络筒机中的负压控制 系统，参见图1所示。其中，压力传感器用于检测机头负压箱内的气压值，并生成模拟量或 者数字量的气压信号传输至负压控制盒1 ；所述负压控制盒1将接收到的气压信号与预先 输入的设定值进行比较，利用其内部预先写入的控制算法计算生成相应的工作频率，传输 至变频器，以控制变频器的输出频率；所述变频器将生成的该工作频率的驱动电源通过其 UVW端口传输至电机M，以调整电机M的转速；在电机M的输出轴上安装用于抽取负压箱内 气体的吸气叶轮5，通过调节吸气叶轮5的转速来改变抽气量的大小，进而保持负压箱内的 负压值能够稳定在所述的设定值上。在本实施例中，所述压力传感器可以安装在负压箱中，也可以安装在与所述负压 箱相连通的气管上，本实施例对此不进行具体限制。为了能够实时地监测负压箱内的气压情况，本实施例在负压控制盒1上还进一步设计了显示面板4，实时显示负压箱内的气压值，供技术人员监控。在本实施例中，所述显示 面板4可以采用2位LED数码管设计实现。另外，技术人员还可以通过负压控制盒1上设置的按键板2随时写入设定值，在写 入设定值的过程中，显示面板4同时对技术人员写入的数据进行显示。与此同时，负压控制 系统的当前运行情况还可以通过控制负压控制盒1上设置的状态指示灯3的发光形式进行 直观指示。图2为本实施例中负压控制盒1的内部电路原理框图，包括处理器、显示模块、按 键电路、指示灯电路和总线驱动电路等主要组成部分。其中，处理器可以采用具有高速运算 处理能力的单片机进行电路设计，通过信号放大电路连接外部的压力传感器。通过所述压 力传感器采集到的气压信号经信号放大电路进行放大处理后，传输至处理器，一方面转换 成相应的负压值，通过显示模块驱动显示面板进行显示，另一方面将检测到的负压值与设 定值进行比较运算，进而生成一定的工作频率，输出至外部的变频器。对于输出模拟量检测信号的压力传感器来说，可以利用处理器的ADC端口接收经 信号放大电路处理输出的模拟量气压信号，进行模数转换处理后，与预先写入的设定值进 行比较运算，进而生成数字量的工作频率。而对于可以支持数字量的变频器来说，处理器可 以将其生成的数字量的工作频率直接传输至变频器，以对其输出频率进行调节。而对于只 能接收模拟量的通用变频器来说，则需要对处理器生成的工作频率进行数模转换处理后， 再传输至所述的通用变频器。具体来讲，可以直接利用处理器的DAC端口输出所述的模拟 量的工作频率；也可以在处理器的数字量输出端口上外置数模转换器DAC，通过DAC实现工 作频率从数字信号到模拟信号的转换，然后再通过模拟量接口传输至通用变频器，以调节 变频器的输出频率。而对于支持数字量输出的压力传感器来说，则可以直接将压力传感器输出的气压 信号传输至处理器的数字量I/O 口，参与工作频率的计算，以简化电路设计，降低处理器的
工作量。此外，处理器通过按键电路采集按键板上各功能按键的按压状态，以响应技术人 员的操作指令。处理器根据系统当前的运行情况，生成相应的控制信号传输至指示灯电路， 通过控制连接在状态指示灯3供电回路中的开关元件通断，以实现对不同状态指示灯3亮 灭状态的有效控制。在本实施例中，所述状态指示灯3可以采用多个发光二极管实现。为了方便位于控制中心的监控人员能够实时地掌握当前络筒机负压控制系统的 运行情况，本实施例在所述负压控制盒1上还进一步设计了总线接口，以CAN总线为例进行 说明，将负压控制盒1中的处理器通过CAN总线驱动电路连接CAN总线接口，进而通过插接 CAN总线实现负压控制盒1与上位机的连接通信。处理器将压力传感器采集到的负压值以 及系统当前的运行情况通过CAN总线实时地传输至上位PC机，以供监控人员进行系统监 测。与此同时，在本实施例的负压控制系统中还设计有主电源模块，如图1所示，用于 将外部接入的交流市电转换为内部压力传感器、负压控制盒1以及变频器所需的工作电 源，比如为变频器输出三相交流供电；为负压控制盒1输出24V直流供电等。当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例， 本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
权利要求一种自动络筒机负压控制系统，包括负压箱、用于检测负压箱内气体压力的压力传感器、用于驱动吸气叶轮旋转的电机以及连接所述电机的变频器；其特征在于所述压力传感器将检测到的气压信号传输至一负压控制盒，所述负压控制盒根据接收到的气压信号和预先写入的设定值计算出相应的工作频率，输出至变频器；所述变频器输出该工作频率的驱动电源至所述电机，以控制电机的转速。
2.根据权利要求1所述的自动络筒机负压控制系统，其特征在于在所述负压控制盒 中包含有用于接收所述气压信号并计算生成相应工作频率的处理器，以及与所述处理器相 连接的显示面板和按键板。
3.根据权利要求2所述的自动络筒机负压控制系统，其特征在于在所述负压控制盒 中还包含有连接在所述压力传感器与处理器之间的信号放大电路，所述信号放大电路对压 力传感器输出的气压信号进行放大处理后，传输至所述的处理器。
4.根据权利要求3所述的自动络筒机负压控制系统，其特征在于所述处理器通过其 ADC端口连接信号放大电路，接收信号放大电路输出的气压信号并进行模数转换；通过处 理器计算生成的工作频率经DAC转换成模拟信号后，传输至所述的变频器。
5.根据权利要求2所述的自动络筒机负压控制系统，其特征在于在所述负压控制盒 上还设置有总线接口，通过总线驱动电路连接所述的处理器。
6.根据权利要求5所述的自动络筒机负压控制系统，其特征在于所述总线接口为CAN 总线接口。
7.根据权利要求2所述的自动络筒机负压控制系统，其特征在于在所述负压控制盒 上还设置有状态指示灯，所述处理器对状态指示灯的供电回路进行通断控制。
8.根据权利要求2所述的自动络筒机负压控制系统，其特征在于所述显示面板为2 位LED数码管。
9.根据权利要求1所述的自动络筒机负压控制系统，其特征在于所述气压传感器安 装于负压箱中或者与所述负压箱相连通的气管上。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的自动络筒机负压控制系统，其特征在于在所 述负压控制系统中还包含有为所述压力传感器、负压控制盒和变频器供电的主电源模块。
专利摘要本实用新型公开了一种自动络筒机负压控制系统，包括负压箱、用于检测负压箱内气体压力的压力传感器、用于驱动吸气叶轮旋转的电机以及连接所述电机的变频器；所述压力传感器将检测到的气压信号传输至一负压控制盒，所述负压控制盒根据接收到的气压信号和预先写入的设定值计算出相应的工作频率，输出至变频器；所述变频器输出该工作频率的驱动电源至所述电机，以控制电机的转速。本实用新型的自动络筒机负压控制系统不仅可以保持负压箱内负压值的相对稳定，而且可以最大程度地降低系统功耗，节约能源，同时延长了变频器和电机的使用寿命。
文档编号G05D16/20GK201707615SQ20102022693
公开日2011年1月12日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者杜显昊, 欧立生, 闫杭, 颜贻真 申请人:青岛宏大纺织机械有限责任公司