一种碳纤维收丝机卷取装置的控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供的一种纤维收丝机卷取装置的控制系统包括PLC控制器、伺服驱动器、伺服电机、卷取传动部分、切割监测装置和传感器；其中的切割监测装置通过通信线与传感器相连，传感器通过通信线与PLC控制器相连接，PLC控制器通过通信线与伺服驱动器连接，伺服驱动器通过通信线与伺服电机连接，伺服电机与卷取传动部分相连；本发明的优势在于本系统通过PLC控制器来控制收丝机的换辊卷取动作，减少了在传统的人工一系列的操作过程中产生错误的可能性，保证收丝过程中的连续换辊的精确时间和平稳连续的运行，即节约时间，提高了整条生产线的效率，又节省了人工费用，降低了生产成本。
【专利说明】一种碳纤维收丝机卷取装置的控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及碳纤维的成套制造设备领域，特别是一种碳纤维收丝机卷取装置的控制系统。
【背景技术】
[0002]碳纤维(Carbon Fibre)是纤维状的碳材料，及其化学组成中碳元素占总质量的90%以上。碳纤维及其复合材料具有高比强度，高比模量，耐高温，耐腐蚀，耐疲劳，抗蠕变，导电，传热，和热膨胀系数小等一系列优异性能，它们既可以作为结构材料承载负荷，又可以作为功能材料发挥作用。碳纤维产品以其优异的特殊性能已成为经济发展和国防事业的重要战略物资，美、日等发达国家极为重视并大力发展，但由于我国碳纤维原丝质量不过关一直影响碳纤维产品的质量，美、日等国家又严格限制对我国出口碳纤维，从而极大制约了我国军事及航天事业的发展，同时也限制了相关民用领域的开发。为打破制约我国碳纤维产业发展的关键技术、关键装备及其相关配套技术，提高我国碳纤维产业的整体研发、生产技术水平具有重要战略意义。经过多年的发展，目前只有粘胶(纤维素)基纤维、沥青纤维和聚丙烯腈(PAN)纤维三种原料制备碳纤维工艺实现了工业化。聚丙烯腈(PAN)基碳纤维的炭化收率比粘胶纤维高，可达45%以上，而且因为生产流程，溶剂回收，三废处理等方面都比粘胶纤维简单，成本低，原料来源丰富，加上聚丙烯腈基碳纤维的力学性能，尤其是抗拉强度，抗拉模量等为三种碳纤维之首。所以是目前应用领域最广，产量也最大的一种碳纤维。PAN基碳纤维生产的流程图如附图1所示，可见其中的收丝设备是在整体工艺中是其不可或缺的部分。
[0003]我公司已经研发成功的传统的碳纤维收丝设备中，专利号为201320651139.3的所述的“一种碳纤维收丝机的卷取传动装置”中，改进了在传统的碳纤维收丝机的收丝操作中，需操作员在记长值到达的时候将整条生产线的机器全部停止，将纤维剪断，然后将绕满纤维的辊换下，再将一个新辊换上的人工操作模式；避免了在此操作中会产生记长不够准确，将整条生产线停止则会产生效率低下的结果；如果有多条产线，则可能需要配备多名操作员，造成人工成本变高；克服了手动换辊导致每辊纤维长度不一致、换辊时需要停止整条生产线的运作导致效率低下、所需的人工较多的弊端，改进的操作方式采用自动换辊的方式，机械方面采用两个辊，一个收丝，另一个空辊，当记长值到达时，剪断纤维，两个辊对调，生产线无需停止，将纤维缠在空辊上，继续收丝，将完成的辊用空辊换下。这样即节约时间，又提高了整条生产线的效率；但该装置还不完善，缺少PLC控制系统，无法精确地控制连续换辊的动作时间，无法精确控制卷取传动装置中一系列的机械动作，以保证自动换辊过程的平稳连续的完成。因此，如何保证收丝过程中的连续换辊的精确时间和平稳连续是本领域所要解决的重要技术问题之一，在原机型的基础之上进行改进，开发一种新的控制系统解决上述技术问题在本领域内具有重大的意义。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明提供一种碳纤维收丝机卷取装置的控制系统，通过采用PLC控制系统，以保障换辊时间的精确、一系列动作连续平稳、生产过程的连续性和自动化；为实现上述目的，本发明提出的一种碳纤维收丝机卷取装置的控制系统，采用如下技术方案，该系统包括:
[0005]PLC控制器，用来给伺服驱动器发运动指令；
[0006]伺服驱动器，用来接收PLC控制器的命令后驱动伺服电机；
[0007]伺服电机，通过卷取传动部分完成收丝机的换辊卷取动作的控制；
[0008]卷取传动部分，用于完成收丝机的换辊卷取动作；
[0009]切割监测装置，用于在线监测收丝的切割信息；
[0010]传感器，用于传递切割等信号给PLC控制器，调节发给伺服驱动器的命令；
[0011]其中的切割监测装置通过通信线与传感器相连，传感器通过通信线与PLC控制器相连接，PLC控制器通过通信线与伺服驱动器连接，伺服驱动器通过通信线与伺服电机连接，伺服电机与卷取传动部分相连；
[0012]对于本技术方案的进一步的改进，所述切割监测装置是通过拉力感应器来测定收丝张力的变化判断纤维丝的切断与否；
[0013]对于本技术方案的进一步的改进，所述的PLC控制器上设有启动按钮以及停止按钮，手动控制卷取传动部分的启动和停止。
[0014]本发明的系统的工作原理主要在于:当每辊收丝达到预设的长度，自动启动切割装置将纤维切断，切割监测装置通过测定收丝张力的变化判断纤维丝被切断，通过传感器将切割信息传递给PLC控制器，PLC作为控制单元，给伺服驱动器发运动指令，伺服驱动器收到命令后发送给伺服电机，电机转动，通过卷取传动部分控制收丝机换辊卷取一系列的动作实现连续的作业过程。
[0015]由以上本发明的实施方案可知，本发明所提出的碳纤维收丝机卷取装置的控制系统，与现有的技术相比，具有以下优势:
[0016]通过PLC控制器来控制收丝机的换辊卷取动作，减少了在传统的人工一系列的操作过程中产生错误的可能性，保证收丝过程中的连续换辊的精确时间和平稳连续的运行，即节约时间，提高了整条生产线的效率，又节省了人工费用，降低了生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为碳纤维的生产流程示意图；
[0018]图2为本发明的碳纤维收丝机卷取装置的控制系统的内部结构示意图，其中:
[0019]101-切割监测装置；102-卷取传动部分；103_伺服电机；104_伺服驱动器；105-PLC控制器；106-传感器。
【具体实施方式】
[0020]为了更好地了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下:
[0021]如图2所示，本发明提出的一种碳纤维收丝机卷取装置的控制系统，采用如下技术方案，该系统包括:
[0022]PLC控制器105，用来给伺服驱动器104发运动指令；
[0023]伺服驱动器104，用来接收PLC控制器105的命令后驱动伺服电机103 ；
[0024]伺服电机103，通过卷取传动部分102完成收丝机的换辊卷取动作的控制；
[0025]卷取传动部分102，用于完成收丝机的换辊卷取动作；
[0026]切割监测装置101，在线监测纤维丝的切割信息；
[0027]传感器106，用于传递信号给PLC控制器105，调节发给伺服驱动器104的命令；
[0028]其中的切割监测装置101通过通信线与传感器106相连，传感器106通过通信线与PLC控制器105相连接，PLC控制器105通过通信线与伺服驱动器104连接，伺服驱动器104通过通信线与伺服电机103连接，伺服电机103与卷取传动部分102相连；
[0029]其中的切断监测装置101是通过测定收丝张力的变化，来判断纤维丝的切断与否；所述的PLC控制器上设有启动按钮以及停止按钮，手动控制卷取传动部分的启动和停止。
[0030]本发明的系统的工作原理主要在于:当每辊收丝达到预设的长度，自动启动切割装置将纤维切断，切割监测装置101通过测定收丝张力的变化判断纤维丝被切断，通过传感器106将切割信息传递给PLC控制器105，PLC作为控制单元，给伺服驱动器104发运动指令，伺服驱动器104收到命令后发送给伺服电机103，电机转动，通过卷取传动部分102控制收丝机换辊卷取一系列的动作实现连续的作业过程，当然，本系统的伺服电机可以是多台，控制一系列的换辊和卷取动作。
[0031]在本发明的实施例中，伺服电机103连接的是卷取传动部分102，从而完成控制收丝机的换辊卷取的目的；当然，伺服电机103也可以连接收丝机的其他部分，将指令传递到收丝机的其他任何机械部分，通过PLC的编程，可以完成收丝机的各项动作。
[0032]综上所述，本发明提供的碳纤维收丝机卷取装置的控制系统的技术方案，能够有效控制收丝机在收丝过程中的换辊卷取的一系列动作部分，保持其连续的作业过程，减少了人工费用，提高了其设备的工作效率。
[0033]本发明以实施例的方式揭露如上，不以任何形式对本发明构成限制和限定，本发明的范围以权利要求书为准，一切不超出本发明宗旨的显而易见的修改、变换和替代方案均在本发明范围内。
【权利要求】
1.一种碳纤维收丝机卷取装置的控制系统，其特征在于该系统包括: PLC控制器，用来给伺服驱动器发运动指令； 伺服驱动器，用来接收PLC控制器的命令后驱动伺服电机； 伺服电机，通过卷取传动部分完成收丝机的换辊卷取动作的控制； 卷取传动部分，用于完成收丝机的换辊卷取动作； 切割监测装置，用于在线监测收丝的切割信息； 传感器，用于传递切割等信号给PLC控制器，调节发给伺服驱动器的命令； 其中的切割监测装置通过通信线与传感器相连，传感器通过通信线与PLC控制器相连接，PLC控制器通过通信线与伺服驱动器连接，伺服驱动器通过通信线与伺服电机连接，伺服电机与卷取传动部分相连。
2.根据权利要求1所述的碳纤维收丝机卷取装置的控制系统，其特征在于:所述切割监测装置是通过拉力感应器测定收丝张力的变化判断纤维丝的切断与否。
3.根据权利要求1所述的碳纤维收丝机卷取装置的控制系统，其特征在于:所述的PLC控制器上设有启动按钮以及停止按钮，手动控制卷取传动部分的启动和停止。
【文档编号】G05B19/18GK104460501SQ201410608583
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年11月3日
【发明者】祝龙云 申请人:镇江奥立特机械制造有限公司