专利名称：一种纱线张力测控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纱线张力测控系统，属于纺织机械领域。
背景技术：
在纺织业，如果织造用的纱线张力不均，就不能共同承担外力，从而造成纱线强度降低，影响纱线制品的产品质量。因此，对纱线的张力进行平稳、定值控制成为能否保证纱线制品质量和提闻生广效率的关键问题。 从20世纪80年代开始，出现了具有有限反馈调节功能的机械式纱线张力控制装置，这也是目前国内主要使用的精度较低的机械式张力器，此装置在纱线辊后部增加了一个摩擦片，可在一定程度上调整纱线张力，但反映不灵敏，调节范围有限，控制精度也不太高，不易保证缠绕过程中的张力精确控制要求。目前国内已研制的一些张力控制系统主要是采用工业控制机为控制核心，磁粉离合器为执行元件，半径跟随臂实时反馈纱团半径变化。可是，磁粉离合器的磁通增长速度取决于激磁线圈的电感量，磁通建立后，磁粉由离散状态到形成横过间隙的磁粉链时有延时过程；同时，纤维由于自身的伸展性也会延迟张力的建立，这使磁粉离合器带有滞后的特性，影响整个控制系统的稳定性和精度。有鉴于此，本发明人对此进行研究，发现力矩电动机在低转速、大转矩拖动系统中有很广泛的应用，如果把力矩电动机用在纱线张力测控系统中，作为自动控制装置来改进张力控制系统的时间滞后性，可以有效地提高系统的控制精度，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的是提供一种恒线速、恒张力、精度高、稳定性好且节能省电的纱线张力测控系统。为了实现上述目的，本发明的解决方案是
一种纱线张力测控系统，包括张力传感器、CPU、力矩电动机、控制器、放大器、多路转换器、A/D转换器、D/A转换器、功放器和上位计算机，其中张力传感器的输入端连接丝卷上的纱线，输出端连接放大器，放大器将压力传感器的信号放大后经过多路转换器和A/D转换器，到达CPU，CPU将接收到的张力信号与设定值进行PID运算，再将控制信号依次通过控制器、D/A转换器和功放器，最后到达力矩电动机，力矩电动机根据控制信号作用与丝卷，使丝卷上的纱线张力恒定。CPU通过串口通讯与上位计算机相连，接收上位计算机发送的纱线张力设定值，同时，CPU也向上位计算机发送实际纱线张力测量结果，便于质量跟踪。所述纱线张力测控系统包括若干个CPU，每个CPU连接有若干个张力传感器、放大器、D/A转换器、功放器以及力矩电动机。所述CPU采用AT89C52单片机，是整个张力测控系统的运算和控制中心，按照增量式PID控制算法，采用汇编语言编写控制程序。所述CPU还包括一外置存储器，用于存储系统设定的各个丝卷上纱线的张力值、各个通道的PID控制参数以及其它一些参数。 上位计算机与各个CPU采用RS232通讯方式。所述力矩电动机采用无刷直流伺服电机，其单锭倒筒机构由内置小电脑单独控制，倒筒转速1600转/分。上述纱线张力测控系统运行时，首先通过各个张力传感器实时测量并显示各个与与之相连的丝卷纱线的张力，各个放大器将对应连接的张力传感器信号放大后经过多路转换器到达A/D转换器，进行模数转换，接着将转换后的数字信号发送给CPU，CPU将接收到的张力信号与上位计算机发送的设定值进行PID运算后，再通过控制器发送给D/A转换器，
由D/A转换器输出模拟控制电压信号，再由功放器放大后制动直流力矩电动机，让其恒定运转，提供恒定的阻力矩，从而稳定丝卷纱线上的张力大小。整个系统实行闭环反馈控制，先采用张力传感器进行信号采集，然后再通过CPU控制力矩电动机的阻力矩来稳定纱线上的张力，每个筒管在卷绕纱线的过程中，都会自动跟踪检测，随着纱线层直径的增大，转速逐步减小，从而达到从里到外，纱线线速度始终一致，也即保证了纱线张力始终一致，保证纱线品质；上述纱线张力测控系统适用于卷绕机、络筒机、整经机、包覆丝机以及其他需要控制纱线张力的设备及机械，可以对每根运行中的各类纱线测试其动态张力，并在张力低于或超过设定值时立即进行动态调整，这样就把张力波动控制在用户要求的范围内，达到纺织行业规定的各项指标，大幅度提高产品质量，而且，还将各个CPU用串行通信的方式与上位机计算机连在一起，实现对各个CPU的设置、控制和数据的处理、显示，从而同步使用和控制一组纱线张力自动测控系统。此外，采用无刷直流伺服电机并进行了优化设计，每锭采用特殊电机驱动，单锭电机功率约20W左右，空载运行功率净10W，使整个系统节能省电。以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。
图I为本实施例纱线张力测控系统结构框图。
具体实施例方式如图I所示，一种纱线张力测控系统，包括8个张力传感器1、1个CPU2、8个力矩电动机3、I个控制器4、8个放大器5、I个多路转换器6、I个A/D转换器7、8个D/A转换器8、8个功放器9和I个上位计算机11，其中各个张力传感器I的输入端分别连接与之相连的丝卷10上的纱线，输出端连接对应的放大器5，放大器5将压力传感器I的信号放大后经过多路转换器6和A/D转换器7，到达CPU2，CPU2将接收到的张力信号与设定值进行PID运算，再将控制信号依次通过控制器4后，分别传输给各个对应的D/A转换器8和功放器9，最后到达力矩电动机3，力矩电动机3根据控制信号作用于与之相连的丝卷10，使丝卷10上的纱线张力恒定。CPU2通过串口通讯与上位计算机11相连，接收上位计算机11发送的纱线张力设定值，同时，CPU2也向上位计算机11发送实际纱线张力测量结果，便于质量跟踪。所述纱线测控系统包括若干个CPU2，每个CPU2连接有多个张力传感器I。在本实施例中，纱线测控系统包括I个CPU2，每个CPU2连接8个张力传感器I。所述CPU2采用AT89C52单片机，是整个张力测控系统的运算和控制中心，按照增量式PID控制算法，采用汇编语言编写控制程序。所述CPU2还包括一外置存储器12，用于存储系统设定的各个丝卷10上纱线的张力值、各个通道的PID控制参数以及其它一些参数。本实施例采用EEPR0M2864作为CPU2外置存储器12。上位计算机11与CPU2之间采用RS232通讯方式。所述力矩电动机3采用无刷直流伺服电机，其单锭倒筒机构由内置小电脑单独控制，倒筒转速1600转/分，若纱线牢度足够，转速可达5000转/分。上述纱线张力测控系统运行时，首先通过8个张力传感器I实时测量并显示丝卷10纱线的张力，各个放大器5将对应连接的张力传感器I信号放大后经过多路转换器6到
达A/D转换器7，进行模数转换，接着将转换后的数字信号发送给CPU2，CPU2将接收到的张力信号与上位计算机11发送的设定值进行PID运算后，再通过控制器4发送给D/A转换器8，由D/A转换器8输出模拟控制电压信号，再由功放器9放大后制动直流力矩电动机3，让其恒定运转，提供恒定的阻力矩，从而稳定丝卷10纱线上的张力大小。上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
权利要求
1.一种纱线张力测控系统，其特征在于包括张力传感器、CPU、力矩电动机、控制器、放大器、多路转换器、A/D转换器、D/A转换器、功放器和上位计算机，其中张力传感器的输入端连接丝卷上的纱线，输出端连接放大器，放大器将压力传感器的信号放大后经过多路转换器和A/D转换器，到达CPU，CPU将接收到的张力信号与设定值进行PID运算，再将控制信号依次通过控制器、D/A转换器和功放器，最后到达力矩电动机，力矩电动机根据控制信号作用于丝卷，使丝卷上的纱线张力恒定；CPU通过串口通讯与上位计算机相连。
2.如权利要求I所述的一种纱线张力测控系统，其特 征在于所述纱线张力测控系统包括若干个CPU，每个CPU连接有若干个张力传感器、放大器、D/A转换器、功放器以及力矩电动机。
3.如权利要求I所述的一种纱线张力测控系统，其特征在于所述CPU采用AT89C52单片机。
4.如权利要求I所述的一种纱线张力测控系统，其特征在于所述CPU还包括一外置存储器。
5.如权利要求I所述的一种纱线张力测控系统，其特征在于上位计算机与各个CPU采用RS232通讯方式。
6.如权利要求I所述的一种纱线张力测控系统，其特征在于所述力矩电动机采用无刷直流伺服电机，倒筒转速1600转/分。
全文摘要
本发明公开一种纱线张力测控系统，属于纺织机械领域，包括张力传感器、CPU、力矩电动机、控制器、放大器、多路转换器、A/D转换器、D/A转换器、功放器和上位计算机，其中张力传感器的输入端连接丝卷上的纱线，输出端连接放大器，放大器将压力传感器的信号放大后经过多路转换器和A/D转换器，到达CPU，CPU将接收到的张力信号与设定值进行PID运算，再将控制信号依次通过控制器、D/A转换器和功放器，最后到达力矩电动机，力矩电动机根据控制信号作用于丝卷，使丝卷上的纱线张力恒定，保证纱线品质。
文档编号G05D15/01GK102749936SQ20121024613
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月17日 优先权日2012年7月17日
发明者张新华, 张若煜 申请人:绍兴文理学院