专利名称：立式弹力纱线整经机纱架同步控制系统及纱架同步控制方法
技术领域：
本发明涉及伺服控制，它可以非常精确地对机械运动进行控制，具体说涉及一种 采用伺服电机电子齿轮技术对立式弹力纱线整经机的第一第二两个纱架进行同步控制的 方法。
背景技术：
将一定根数的经纱，按规定的长度、排列顺序及幅宽平行地均勻卷绕在经轴或织 轴上的工艺过程称为整经，完成这个过程的机器称为整经机。整经工序是经编机织布之前 的一道重要工序，整经的质量直接影响到经编机的生产效率和经编机织物的质量。弹力纱线整经机是一种专门用于弹力纱线整经的高档整经机，可以通过牵伸罗拉 调整弹力纱线的预牵伸。立式弹力纱线整经机是由车头、牵伸罗拉、纱架、电气控制柜等部件组成。车头部 分包括主伺服电机，操作面板，人机界面，人字筘等部件；牵伸罗拉由伺服电机驱动，用来调 整弹力纱线的预牵伸；纱架部分由纱架伺服电机，纱架罗拉，筒子臂，筒管，纱架编码器等部 件构成；电气控制柜里集中了主要的电气部件。老式弹力纱线整经机(分第一、第二两个纱架)的纱架由一台纱架电机驱动。该 纱架电机首先连接到一台机械变速箱，变速箱通过一根主传动轴直接驱动第二纱架罗拉， 主传动轴又通过第二斜齿轮驱动第一纱架传动轴，第一纱架传动轴又通过第一斜齿轮再驱 动第一纱架罗拉运行。由上所述，通过机械传动，实现一台纱架电机驱动第一 /第二纱架罗 拉的运行，其特点是第一 /第二纱架的同步很容易实现，但这种机械连接具有以下不足1、 机械变速箱和机械传动结构复杂，要求很高的制造和装配精度；2、机械齿轮啮合传动噪声 特别大；3、长期运行会导致机械传动部件磨损和发热，使机器精度下降，机器的保养与维护 工作困难。
发明内容
本发明的目的是要提供一种能实现立式弹力纱线整经机第一纱架、第二纱架同步 运行，提高立式弹力纱线整经机的整经速度和整经质量，解决传统老式弹力纱线整经机工 作时噪音大，机械结构复杂、制造精度高，维护困难等问题的立式弹力纱线整经机纱架同 步控制系统及纱架同步控制方法。本发明实现上述目的的技术方案是，一种立式弹力纱线整经机纱架同步控制系 统，其创新点在于包括可编程控制器、第一伺服电机、第二伺服电机、第一伺服控制器、第 二伺服控制器、第一编码器和第二编码器，所述可编程控制器与第一伺服控制器之间通过 总线进行通信，所述可编程控制器与第二伺服控制器之间通过总线进行通信，所述第一伺 服控制器驱动第一伺服电机，第二伺服控制器驱动第二伺服电机，所述第一伺服控制器的 信号输出口 XlO与第二伺服控制器的信号输入口 X9通过数频电缆相连，所述第一伺服电机内置有第一旋转变压器，第二伺服电机内置有第二旋转变压器，所述第一编码器和第二编 码器分别检测第一纱架的罗拉和第二纱架的罗拉的转数，所述第一编码器和第二编码器的 输出端均与可编程控制器相连，所述第一伺服控制器和第二伺服控制器均为内置电子齿轮 电路及相位补偿电路的伺服控制器。所述可编程控制器还连接有人机界面。所述第一伺服控制器和第二伺服控制器选用的型号为EVS9327-ES。所述第一伺服控制器和第二伺服控制器选用的型号为德国伦茨公司的94系列伺 服控制器。一种立式弹力纱线整经机纱架的同步控制方法，整经机纱架具有同步控制系统， 该同步控制系统包括可编程控制器、第一伺服电机、第二伺服电机、第一伺服控制器、第二 伺服控制器、第一编码器和第二编码器，所述可编程控制器与第一伺服控制器之间通过总 线进行通信，所述可编程控制器与第二伺服控制器之间通过总线进行通信，所述第一伺服 控制器驱动第一伺服电机，第二伺服控制器驱动第二伺服电机，所述第一伺服控制器的信 号输出口 XlO与第二伺服控制器的信号输入口 X9通过数频电缆相连，所述第一伺服电机内 置有第一旋转变压器，第二伺服电机内置有第二旋转变压器，所述第一编码器和第二编码 器分别检测第一纱架的罗拉和第二纱架的罗拉的转数，所述第一编码器和第二编码器的输 出端均与可编程控制器相连，所述第一伺服控制器和第二伺服控制器均为内置电子齿轮电 路及相位补偿电路的伺服控制器，整经机纱架的同步控制方法如下当同步控制系统运行时，可编程控制器向第一伺服控制器和第二伺服控制器发送 速度信号和齿轮比信号，第一伺服控制器和第二伺服控制器根据接收到的信号运行，第一 伺服控制器将自身的速度信号与相位信号通过数频电缆发送给第二伺服控制器，第二伺服 控制器将接收到的速度信号和相位信号与第二伺服电机内置的第二旋转变压器检测到的 第二伺服电机自身的速度信号与相位信号进行比较，当接收到的速度信号和相位信号与自 身检测的速度信号和相位信号两者不一致时，第二伺服控制器就使用电子齿轮电路使二 者完全匹配，从而使第二个伺服控制器随第一个伺服控制器同步运行；所述第一编码器和第二编码器分别检测第一纱架的罗拉和第二纱架的罗拉的转 数，当同步控制系统停机时，可编程控制器比较第一编码器和第二编码器的脉冲数，并且利 用第一伺服控制器、第二伺服控制器的相位补偿电路，进行自动补偿，从而保证第一纱架和 第二纱架的送纱米数保持一致。所述第一编码器和第二编码器分别检测第一纱架的罗拉和第二纱架的罗拉的转 数，即检验第一伺服电机和第二伺服电机是否运行同步，所述第一编码器和第二编码器将 检测到的转数信号传输到可编程控制器中，可编程控制器做出判断，当第一纱架和第二纱 架的送纱米数相差L时，系统报警并停机。所述L为0.3米。本发明采用独立的伺服电机分别控制立式弹力纱线整经机的第一纱架和第二纱 架，伺服电机直接驱动纱架转动，其优点在于1、精确度高伺服电机作为动力源，伺服控制系统可以非常精确地对机械运动进 行控制，根据设定参数实现精确控制，在高精度传感器、计算机技术支持下，能够大大超过 其他控制方式能达到的控制精度。
2、降低噪音解决了老式弹力纱线整经机纱架电机与纱架之间的机械连接问题， 降低了运行过程中的噪声，为工厂的环保工作，提供了更良好的保证。3、可维护性伺服电机的安装全部采用同轴联接方式，减少机械传动误差。结构简 单而效率高，安装和维护都非常方便，解决了机械传动部件长期工作易磨损的问题。4、节约成本省略了大部分的机械连接机构，大幅度降低了成本。
图1为本发明的系统控制框图；图2为本发明的通讯接口连线示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明做进一步详细描述。如图1所示，一种立式弹力纱线整经机纱架同步控制系统，包括可编程控制器1、 第一伺服电机2、第二伺服电机3、第一伺服控制器4、第二伺服控制器5、第一编码器6和第 二编码器7，所述可编程控制器1与第一伺服控制器4之间通过总线9进行通信，所述可编 程控制器1与第二伺服控制器5之间通过总线9进行通信，所述第一伺服控制器4驱动第 一伺服电机2，第二伺服控制器5驱动第二伺服电机3，所述第一伺服控制器4的信号输出 口 XlO与第二伺服控制器5的信号输入口 X9通过数频电缆10相连，所述第一伺服电机2 内置有第一旋转变压器2-1，第二伺服电机3内置有第二旋转变压器3-1，所述第一编码器 6和第二编码器7分别检测第一纱架A的罗拉和第二纱架B的罗拉的转数，所述第一编码 器6和第二编码器7的输出端均与可编程控制器1相连，所述第一伺服控制器4和第二伺 服控制器5均为内置电子齿轮电路及相位补偿电路的伺服控制器。所述可编程控制器1还连接有人机界面8。所述第一伺服控制器4和第二伺服控制器5选用的型号为EVS9327-ES。所述第一伺服控制器4和第二伺服控制器5选用的型号为德国伦茨公司的94系 列伺服控制器。所述数频电缆(Digital Frequency Cable)为德国伦茨公司市售的。一种立式弹力纱线整经机纱架的同步控制方法，整经机纱架具有同步控制系统， 该同步控制系统一种立式弹力纱线整经机纱架同步控制系统，包括可编程控制器1、第一伺 服电机2、第二伺服电机3、第一伺服控制器4、第二伺服控制器5、第一编码器6和第二编码 器7，所述可编程控制器1与第一伺服控制器4之间通过总线9进行通信，所述可编程控制 器1与第二伺服控制器5之间通过总线9进行通信，所述第一伺服控制器4驱动第一伺服 电机2，第二伺服控制器5驱动第二伺服电机3，所述第一伺服控制器4的信号输出口 XlO 与第二伺服控制器5的信号输入口 X9通过数频电缆10相连，所述第一伺服电机2内置有 第一旋转变压器2-1，第二伺服电机3内置有第二旋转变压器3-1，所述第一编码器6和第 二编码器7分别检测第一纱架A的罗拉和第二纱架B的罗拉的转数，所述第一编码器6和 第二编码器7的输出端均与可编程控制器1相连，所述第一伺服控制器4和第二伺服控制 器5均为内置电子齿轮电路及相位补偿电路的伺服控制器，整经机纱架的同步控制方法如 下
当同步控制系统运行时，可编程控制器1向第一伺服控制器4和第二伺服控制器5 发送速度信号和齿轮比信号，第一伺服控制器4和第二伺服控制器5根据接收到的信号运 行，第一伺服控制器4将自身的速度信号与相位信号通过数频电缆10发送给第二伺服控制 器5，第二伺服控制器5将接收到的速度信号和相位信号与第二伺服电机3内置的第二旋转 变压器3-1检测到的第二伺服电机3自身的速度信号与相位信号进行比较，当接收到的速 度信号和相位信号与自身检测的速度信号和相位信号两者不一致时，第二伺服控制器5就 使用电子齿轮电路使二者完全匹配，从而使第二个伺服控制器5随第一个伺服控制器4同 步运行；所述第一编码器6和第二编码器7分别检测第一纱架A的罗拉和第二纱架B的 罗拉的转数，当同步控制系统停机时，可编程控制器1比较第一编码器6和第二编码器7的 脉冲数，并且利用第一伺服控制器4、第二伺服控制器5的相位补偿电路，进行自动补偿，从 而保证第一纱架A和第二纱架B的送纱米数保持一致。所述第一编码器6和第二编码器7分别检测第一纱架A的罗拉和第二纱架B的罗 拉的转数，即检验第一伺服电机2和第二伺服电机3是否运行同步，所述第一编码器6和第 二编码器7将检测到的转数信号传输到可编程控制器1中，可编程控制器1做出判断，当第 一纱架A和第二纱架B的送纱米数相差L时，系统报警并停机。所述L为0.3米。这个数值L是可以在人机界面中自由设置的，这个是允许误差 的数值。本发明是采用了电子齿轮技术，分别对立式弹力纱线整经机纱架的第一、第二两 个纱架进行同步控制的方法，本发明所用总线9为PR0FIBUS总线。如图2所示，可编程控制器1经PR0FIBUS总线分别连接到第一伺服驱动器4和第 二伺服驱动器5 ；第一伺服控制器4的信号输出口 XlO与第二伺服控制器5的信号输入口 X9之间采用PR0FIBUS总线连接。第一伺服电机2和第二伺服电机3分别通过第一伺服驱 动器4和第二伺服驱动器5连接到三相交流电源。第一伺服电机2和第二伺服电机3中内 置有第一旋转变压器2-1和第二旋转变压器3-1，第一旋转变压器2-1和第二旋转变压器 3-1的输出端分别连接到第一伺服驱动器4和第二伺服驱动器5的X7接口。可编程控制 器1的DP接口通过PR0FIBUS总线连接人机界面8的DO接口，可编程控制器1的DP接口 通过PR0FIBUS总线分别连接第一伺服控制器4与第二伺服控制器5的DP接口。系统中通过PR0FIBUS总线通信并进行高速的信号交换，确保第一伺服驱动器4和 第二伺服驱动器5能够进行实时调整，保证第一伺服驱动器4和第二伺服驱动器5同步运 行，从而实现立式弹力纱线整经机第一、第二纱架同步运行。系统中人机界面8为西门子MP277系列触摸屏，第一伺服控制器4和第二 伺服控制器5的型号为EVS9327-ES，第一伺服电机2和第二伺服电机3的型号为 MDFQARS100-22. 120B5，可编程控制器1为西门子S7-300系列，第一编码器6和第二编码器 7 的型号为 TRD-2TH1000BF。
权利要求
一种立式弹力纱线整经机纱架同步控制系统，其特征在于包括可编程控制器(1)、第一伺服电机(2)、第二伺服电机(3)、第一伺服控制器(4)、第二伺服控制器(5)、第一编码器(6)和第二编码器(7)，所述可编程控制器(1)与第一伺服控制器(4)之间通过总线(9)进行通信，所述可编程控制器(1)与第二伺服控制器(5)之间通过总线(9)进行通信，所述第一伺服控制器(4)驱动第一伺服电机(2)，第二伺服控制器(5)驱动第二伺服电机(3)，所述第一伺服控制器(4)的信号输出口X10与第二伺服控制器(5)的信号输入口X9通过数频电缆(10)相连，所述第一伺服电机(2)内置有第一旋转变压器(2 1)，第二伺服电机(3)内置有第二旋转变压器(3 1)，所述第一编码器(6)和第二编码器(7)分别检测第一纱架(A)的罗拉和第二纱架(B)的罗拉的转数，所述第一编码器(6)和第二编码器(7)的输出端均与可编程控制器(1)相连，所述第一伺服控制器(4)和第二伺服控制器(5)均为内置电子齿轮电路及相位补偿电路的伺服控制器。
2.根据权利要求1所述的立式弹力纱线整经机纱架同步控制系统，其特征在于所述 可编程控制器(1)还连接有人机界面(8)。
3.根据权利要求1所述的立式弹力纱线整经机纱架同步控制系统，其特征在于所述 第一伺服控制器(4)和第二伺服控制器(5)选用的型号为EVS9327-ES。
4.根据权利要求1所述的立式弹力纱线整经机纱架同步控制系统，其特征在于所述 第一伺服控制器(4)和第二伺服控制器(5)选用的型号为德国伦茨公司的94系列伺服控 制器。
5.一种立式弹力纱线整经机纱架的同步控制方法，整经机纱架具有同步控制系统，该 同步控制系统包括可编程控制器(1)、第一伺服电机(2)、第二伺服电机(3)、第一伺服控制 器(4)、第二伺服控制器(5)、第一编码器(6)和第二编码器(7)，所述可编程控制器(1)与 第一伺服控制器(4)之间通过总线(9)进行通信，所述可编程控制器(1)与第二伺服控制 器(5)之间通过总线(9)进行通信，所述第一伺服控制器⑷驱动第一伺服电机(2)，第二 伺服控制器(5)驱动第二伺服电机(3)，所述第一伺服控制器(4)的信号输出口 XlO与第 二伺服控制器(5)的信号输入口 X9通过数频电缆(10)相连，所述第一伺服电机(2)内置 有第一旋转变压器(2-1)，第二伺服电机(3)内置有第二旋转变压器(3-1)，所述第一编码 器(6)和第二编码器(7)分别检测第一纱架(A)的罗拉和第二纱架(B)的罗拉的转数，所 述第一编码器(6)和第二编码器(7)的输出端均与可编程控制器(1)相连，所述第一伺服 控制器⑷和第二伺服控制器(5)均为内置电子齿轮电路及相位补偿电路的伺服控制器， 其特征在于整经机纱架的同步控制方法如下当同步控制系统运行时，可编程控制器(1)向第一伺服控制器(4)和第二伺服控制器 (5)发送速度信号和齿轮比信号，第一伺服控制器(4)和第二伺服控制器(5)根据接收到的 信号运行，第一伺服控制器(4)将自身的速度信号与相位信号通过数频电缆(10)发送给第 二伺服控制器(5)，第二伺服控制器(5)将接收到的速度信号和相位信号与第二伺服电机 (3)内置的第二旋转变压器(3-1)检测到的第二伺服电机(3)自身的速度信号与相位信号 进行比较，当接收到的速度信号和相位信号与自身检测的速度信号和相位信号两者不一致 时，第二伺服控制器(5)就使用电子齿轮电路使二者完全匹配，从而使第二个伺服控制器 (5)随第一个伺服控制器(4)同步运行；所述第一编码器(6)和第二编码器(7)分别检测第一纱架(A)的罗拉和第二纱架(B)的罗拉的转数，当同步控制系统停机时，可编程控制器(1)比较第一编码器(6)和第二编码 器(7)的脉冲数，并且利用第一伺服控制器(4)、第二伺服控制器(5)的相位补偿电路，进行 自动补偿，从而保证第一纱架(A)和第二纱架(B)的送纱米数保持一致。
6.根据权利要求5所述的立式弹力纱线整经机纱架的同步控制方法，其特征在于所 述第一编码器(6)和第二编码器(7)分别检测第一纱架(A)的罗拉和第二纱架(B)的罗拉 的转数，即检验第一伺服电机(2)和第二伺服电机(3)是否运行同步，所述第一编码器(6) 和第二编码器(7)将检测到的转数信号传输到可编程控制器⑴中，可编程控制器⑴做 出判断，当第一纱架(A)和第二纱架(B)的送纱米数相差L时，系统报警并停机。
7.根据权利要求6所述的立式弹力纱线整经机纱架的同步控制方法，其特征在于所 述L为0. 3米。全文摘要
一种立式弹力纱线整经机纱架同步控制系统和方法，包括可编程控制器、第一、二伺服电机、第一、二伺服控制器、第一、二编码器，可编程控制器与第一伺服控制器之间通过总线进行通信，可编程控制器与第二伺服控制器之间通过总线进行通信，第一伺服控制器的信号输出口与第二伺服控制器的信号输入口通过总线相连，伺服电机内置有旋转变压器，第一、二编码器分别检测第一、二纱架的纱架罗拉的转数，第一、二编码器的输出端均与可编程控制器相连，第一、二伺服控制器均为内置电子齿轮电路及相位补偿电路的伺服控制器。本发明能实现第一、第二纱架同步运行，提高立式弹力纱线整经机的整经速度和整经质量。
文档编号D02H3/00GK101935904SQ20101021663
公开日2011年1月5日 申请日期2010年7月5日 优先权日2010年7月5日
发明者刘勇俊, 吉成祥, 唐海波, 徐金勇, 谈亚飞 申请人:常州市第八纺织机械有限公司