同心式绞线机放线张力控制方法及系统与流程

本发明涉及同心式绞线机技术领域，特别涉及一种同心式绞线机放线张力控制方法。此外，本发明还涉及一种同心式绞线机放线张力控制系统。

背景技术：

电线电缆线芯在同心式绞线机上绞合的过程中，通常先由放线系统进行放线，放线系统经张力控制装置将线芯放出，再进入绞线系统进行绞制。

在电线电缆线芯绞合过程中，线芯放出张力是影响电线电缆质量的主要因素之一，要求线芯放出张力均匀稳定。而由于现有同心式绞线机中，张力检测装置的控制精度不高，特别是在启动运行以及停车过中，无法保证线缆张力稳定，对线缆的绞合影响较大。

因此，如何保证线缆放出张力稳定，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种同心式绞线机放线张力控制方法，能够保证线缆放出张力稳定。本发明的另一目的是提供一种同心式绞线机放线张力控制系统，能够保证线缆放出张力稳定。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种同心式绞线机放线张力控制方法，包括：

检测线缆在预设点的位移；

计算张力电机前馈速度；

将所述位移与预设参考位移经pid作用输出得到输出值；

将所述输出值与所述张力电机前馈速度相叠加，生成放线盘驱动电机的转速。

优选地，所述计算张力电机前馈速度具体包括：

根据牵引线速、绞合节距、绞合外径、单丝外径计算单丝出线速度，根据所述单丝出线速度、飞翼线速度获得所述张力电机前馈速度。

优选地，包括：

实时获取所述放线盘驱动电机的转速；

判断所述转速所属预设速度区间，所述预设速度区间包括预设低速区间、预设中速区间和预设高速区间；

所述转速处于所述预设低速区间时，设定所述第一预设张力pid参数作为当前张力pid参数；

所述转速处于所述预设中速区间时，设定所述第二预设张力pid参数作为当前张力pid参数；

所述转速处于所述预设高速区间时，设定所述第三预设张力pid参数作为当前张力pid参数。

优选地，还包括：

根据放线盘中线的存盘量计算所述放线盘当前转动惯量、再结合所述转速控制制动系统中的比例阀辅助刹车。

一种同心式绞线机放线张力控制系统，包括：

位移检测装置，用于检测线缆在预设点的位移；

计算模块，用于计算张力电机前馈速度；

pid模块，用于将所述位移与预设参考位移经pid作用输出得到输出值；

变频器，用于将所述输出值与所述张力电机前馈速度相叠加，生成放线盘驱动电机的转速。

优选地，所述pid模块内置于所述变频器中。

优选地，所述位移检测装置包括模拟量位移传感器。

优选地，所述放线盘驱动电机为高动态响应交流永磁同步电机。

优选地，包括：

速度检测装置，用于实时获取所述放线盘驱动电机的转速；

判断装置，用于判断所述转速所属预设速度区间，所述预设速度区间包括预设低速区间、预设中速区间和预设高速区间；

所述转速处于所述预设低速区间时，所述pid模块设定所述第一预设张力pid参数作为当前张力pid参数；

所述转速处于所述预设中速区间时，所述pid模块设定所述第二预设张力pid参数作为当前张力pid参数；

所述转速处于所述预设高速区间时，所述pid模块设定所述第三预设张力pid参数作为当前张力pid参数。

优选地，还包括：

控制器，用于根据放线盘中线的存盘量计算所述放线盘当前转动惯量、再结合所述转速控制制动系统中的比例阀辅助刹车。

本发明提供的控制方法中，通过检测线缆在预设点的位移变化可以确定线缆的张力变化，利用pid作用得出输出量，再结合前馈控制进行放线盘驱动电机的转速的控制，可以保证控制的及时性与控制精度，避免转速发生偏差，从而保证线缆放出张力稳定。

本发明提供的控制系统，能够保证线缆放出张力稳定。

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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供控制方法的流程图；

图2为本发明所提供控制方法的原理图；

图3为本发明所提供的控制方法所应用的同心式绞线机的结构图。

图2和图3中，1-放线盘驱动电机，2-放线盘，3-绞体飞翼，4-弹簧，5-楔形块，6-缓冲储线机构，7-模拟量位移传感器，8-导轮，9-线缆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种同心式绞线机放线张力控制方法，能够保证线缆放出张力稳定。本发明的另一核心是提供一种同心式绞线机放线张力控制系统，能够保证线缆放出张力稳定。

请参考图1至图3，图1为本发明所提供控制方法的流程图；图2为本发明所提供控制方法的原理图；图3为本发明所提供的控制方法所应用的同心式绞线机的结构图。

本发明所提供同心式绞线机放线张力控制方法一种具体实施例中，同心式绞线机具体可以包括放线盘2、用于驱动放线盘2的放线盘驱动电机1、绞体飞翼3、用于驱动绞体飞翼3的绞体飞翼驱动电机、缓冲储线机构6。放线盘2上的线材(铜丝或铝丝)由绞体飞翼导轮8引出，在经过缓冲储线机构6后到达绞合点、出绞合模具、上牵引轮。

该控制方法具体可以包括以下步骤：

步骤s1：检测线缆9在预设点的位移。

该位移方向应不同于线缆9的移动方向，进一步可以为沿预设直线方向的位移。预设点具体可以设置在绞体飞翼3与缓冲储线机构6之间。由于线缆9在预设点的位移与线缆9在预设点的松紧度即张力相关，检测线缆9在预设点的位移即相当于对张力情况的检测。

步骤s2：计算张力电机前馈速度。

其中，张力电机前馈速度为线缆9在放线盘驱动电机1上的出线速度，与实时放线盘2盘径及线缆9在放线盘2上的复绕方向相关。优选地，可以根据牵引线速、绞合节距、绞合外径、单丝外径计算单丝出线速度，由于单丝出线速度是由飞翼线速度和张力电机前馈速度叠加形成的，因而可以根据单丝出线速度、飞翼线速度获得张力电机前馈速度，，从而较准确地计算出张力电机前馈速度。其中，飞翼线速度指的是线缆9在绞体飞翼驱动电机上的线速度，分为正向和逆向。

步骤s3：将位移与预设参考位移经pid作用输出得到输出值。

步骤s4：将输出值与张力电机前馈速度相叠加，生成放线盘驱动电机1的转速。

本实施例中，通过检测线缆9在预设点的位移变化可以确定线缆9的张力变化，利用pid作用得出输出量，再结合前馈控制进行放线盘驱动电机1的转速的控制，可以保证控制的及时性与控制精度，避免转速发生偏差，从而保证线缆9放出张力稳定。

进一步地，该控制方法还可以包括以下步骤：

实时获取放线盘驱动电机1的转速；

判断转速所属预设速度区间，预设速度区间包括预设低速区间、预设中速区间和预设高速区间；

转速处于预设低速区间时，设定第一预设张力pid参数作为当前张力pid参数；

转速处于预设中速区间时，设定第二预设张力pid参数作为当前张力pid参数；

转速处于预设高速区间时，设定第三预设张力pid参数作为当前张力pid参数。

其中，预设点的位移与预设参考位移经当前pid参数实现当前的pid作用。本实施例中，当前张力pid参数能够根据放线盘驱动电机1的转速进行设置，从而更好地适应不同转速的响应要求。

进一步地，该控制方法还可以包括：

根据放线盘2中线的存盘量计算放线盘当前转动惯量、再结合转速控制制动系统中的比例阀辅助刹车，以进一步确保降速过程中的张力稳定。

除了上述同心式绞线机放线张力控制方法，本发明还提供了一种应用上述控制方法的同心式绞线机放线张力控制系统，该控制系统具体包括：

位移检测装置，用于检测线缆9在预设点的位移；

计算模块，用于计算张力电机前馈速度；

pid模块，用于将位移与预设参考位移经pid作用输出得到输出值；

变频器，用于将输出值与张力电机前馈速度相叠加，生成放线盘驱动电机1的转速。

本实施例中，通过检测线缆9在预设点的位移变化可以确定线缆9的张力变化，利用pid作用得出输出量，再结合前馈控制进行放线盘驱动电机1的转速的控制，可以保证控制的及时性与控制精度，避免转速发生偏差，从而保证线缆9放出张力稳定。

进一步地，pid模块可以内置于变频器中。更具体地，位移检测装置包括模拟量位移传感器7，以输出连续信号。

内置pid模块的变频器的模拟量输入点可以直接信号连接位移传感器，利用该变频器内部自带的pid功能直接控制变频器本身，能够把信号传输、转换时延降到最低，具体可以保证放线盘驱动电机1控制的相应达到毫秒级。当然，pid模块与变频器也可以分开设置，模拟量位移传感器7信号连接到可编程控制器的模拟量输入点、利用可编程的pid功能、再经过现场总线把pid输出信号送到变频器，具体可采用触摸屏进行控制，但以前一种方式为优选。具体地，变频器可以采用丹佛斯工程型fc302系列。

其中，模拟量位移传感器7可以通过多种方式实现对位移的测量，一种优选的实施方式中，在绞体飞翼3与缓冲储线机构6之间可以设置导轮8，导轮8的下方设置楔形块5，导轮8的中心轴固定连接在楔形块5的顶部且导轮8能够相对于其中心轴自转，楔形块5的底部设有弹簧4，弹簧4的伸缩方向为竖直方向，楔形块5的一个侧面为相对于竖直方向倾斜的倾斜面，模拟量位移传感器7对应且固定设置在该倾斜面的一侧，在线缆9张力变化时，楔形块5会下移或上移，而模拟量位移传感器7与倾斜面之间的间距会对应变化，即，线缆9的上下位移可以转变为楔形块5的倾斜面与模拟量位移传感器7之间的间距变化，有利于提高检测精度。

具体地，放线盘驱动电机1可以为高动态响应交流永磁同步电机，反应快且精度高。

具体地，该控制系统可以包括：

速度检测装置，用于实时获取放线盘驱动电机1的转速；

判断装置，用于判断转速所属预设速度区间，预设速度区间包括预设低速区间、预设中速区间和预设高速区间；

转速处于预设低速区间时，pid模块设定第一预设张力pid参数作为当前张力pid参数；

转速处于预设中速区间时，pid模块设定第二预设张力pid参数作为当前张力pid参数；

转速处于预设高速区间时，pid模块设定第三预设张力pid参数作为当前张力pid参数。

本实施例中，当前张力pid参数能够根据放线盘驱动电机1的转速进行设置，从而更好地适应不同转速的响应要求。

具体地，该控制系统还可以包括：

控制器，用于根据放线盘2中线的存盘量计算放线盘2当前转动惯量、再结合转速控制制动系统中的比例阀辅助刹车，以进一步确保降速过程中的张力稳定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的同心式绞线机放线张力控制方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。