CN110045673A - 细纱机智能调压控制***及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
细纱机智能调压控制***,涉及环锭纺气动摇架气囊压力调整技术领域,特别是属于一种细纱机智能调压控制***及其控制方法。包括安装在气动摇架上的握持管内的气囊管,所述的握持管上开设有与内部气囊管相连通的连接孔,细纱机上的气囊管之间通过气管互连,外部气源与手动减压阀的入口端连接,其特征在于,手动减压阀的出口端与调节阀的入口端相连接,调节阀的出口端与三通的入口端相连接,所述的三通的一出口端与气囊管相连接,三通的另一出口端与泄压阀相连接,此外,本发明还能在细纱机压力出现超压或者欠压的异常情况下,实时监测并做报警及设备急停处理,在实现智能控压的基础上,还具有提高纱线质量以及保障细纱机设备作业保障的积极效果。
Description
技术领域
本发明涉及环锭纺气动摇架气囊压力调整技术领域 ,特别是属于一种细纱机智能调压控制***及其控制方法。
背景技术
我国是纺织大国,纺织业在国民经济和出口创汇中都占有很大的比重。随着纺织工业的不断发展,纺织设备的自动化程度也越来越高,由于纺纱过程中细纱机气囊管内的压力值大小直接影响纱线质量,气囊管内压力值的控制显得尤为重要。
目前,对于传统细纱机气动摇架气囊压力调整,多采用手动减压阀对压力进行机械式调整,手动调节每台细纱机气囊压力值,一方面,这不仅需要人工每次根据工艺需求频繁调整压力值,压力值调整过程繁琐、劳动强度大;另一方面人工调整压力值的方式,压力调整精准度不高。
发明内容
本发明的目的即在于提供一种细纱机智能调压控制***,以达到通过基于PID控制算法实现细纱机气囊管内压力的精准调节,从而提高纱线质量的目的。
本发明所提供的细纱机智能调压控制***,包括安装在气动摇架上的握持管内的气囊管,所述的握持管上开设有与内部气囊管相连通的连接孔,细纱机上的气囊管之间通过气管互连,外部气源与手动减压阀的入口端连接,其特征在于,手动减压阀的出口端与调节阀的入口端相连接,调节阀的出口端与三通的入口端相连接,所述的三通的一出口端与气囊管相连接,三通的另一出口端与泄压阀相连接,其中,细纱机末端的气囊管还连接有压力变送器,所述的压力变送器、泄压阀以及调节阀分别接入设置在细纱机机身外部的控制箱内,并与控制箱内部的微处理器连接,所述的微处理器还与设置在控制箱外部的触摸屏、报警灯连接;控制箱内包括PLC微处理器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、电源模块、中间继电器,所述的压力变送器通过信号线连接控制***中的模拟量输入模块,调节阀通过信号线连接模拟量输出模块,微处理器的输出端连接中间继电器的线圈端子,所述的中间继电器线圈端子的三个作用触点分别串联至泄压阀、报警灯、细纱机急停开关的电源回路中,其中,初始状态下的泄压阀、调节阀保持关闭状态。
进一步的,上述调节阀以及泄压阀分别通过调节阀固定板、泄压阀固定板配合螺栓,固定至细纱机车尾端;手动减压阀通过螺钉、支架固定在细纱机车尾端。
进一步的,微处理器与触摸屏通信包括串口通信或网络通信。
本发明所提供的细纱机智能调压控制***的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
a. 本***初始状态下检测气囊管内压力值是否为零;
b.PLC控制***根据气囊管内的压力值,基于PID控制算法进行PID调节;
c.细纱机作业过程中实时检测气囊管内气体值,PLC控制***根据当前压力与设定值的差值进行调节阀开度的调节,打开调节阀进气,直至PLC控制***的设定值与所检测到的当下气囊管内压力值相等时,调节阀处于关闭状态。
进一步的,在步骤a中,当检测到气囊内压力大于零时,PLC控制***启动,并控制调节阀关闭、泄压阀打开,***做泄压处理,经10s-13s后关闭泄压阀。
进一步的,在步骤b中,PLC控制***控制调节阀的开度,调节阀打开气体通过调节阀进入气囊管内,随着压力的增大,PLC控制***开始控制调节阀开度逐渐缩小,当PLC控制***的设定值与所检测到的当下气囊管内压力值相等时,调节阀处于关闭状态。
进一步的,当气囊管压力大于或小于设定值压力时,PLC通过控制中间继电器的开断,控制报警灯的开关以及细纱机急停开关的动作。
本发明所提供的细纱机智能调压控制***及其控制方法,应用于环锭纺细纱机气囊管内的智能调压控制,可以精准显示细纱机气囊内的当前压力值,精度0.001MPA,并可以对多台细纱机进行压力值调整,基于PID算法实现细纱机实实时压力的数据采集并计算处理后,作用于调节阀、泄压阀,实现压力调整的闭环控制。在细纱机原有手动减压阀出口处连接调节阀,调节阀通过三通,分别连接泄压阀以及气囊管的进气端,细纱机的气囊管与气囊管之间通过气管联通,且末端的气囊管还与压力变送器联通。具体实施例中,调整手动减压阀压力值控制在1Mpa左右,保证空压机进气端气源的稳定性,并保证本***初始状态下的泄压阀、调节阀都保持关闭状态,根据具体工艺设置PLC控制***用于比对气囊管内实际压力值的压力设定值,具体通过触摸屏进行压力设定值的设置,PLC控制***根据压力变送器实时反馈的实际当下气囊管内的压力值,根据PID算法进行PID调节,从而控制调节阀门的开度以实现气囊管内压力值的自整定。
此外,本发明还能在细纱机压力出现超压或者欠压的异常情况下,实时监测并做报警及设备急停处理,在实现智能控压的基础上,还具有提高纱线质量以及保障细纱机设备作业保障的积极效果。
附图说明
附图部分公开了本发明具体实施例,其中,
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的电路构成框图;
图3为本发明PLC控制***的流程图;
图4为本发明的工作原理图。
具体实施方式
如图1-4所示,本发明所提供的细纱机智能调压控制***,包括安装在气动摇架6上的握持管5内部的气囊管,握持管上开设有与内部气囊管相连通的连接孔,细纱机上的气囊管之间利用气管2与连接孔配合实现互连,外部的空压机7提供气源,并与手动减压阀1的入口端连接,手动减压阀的出口端与调节阀8的入口端相连接,调节阀的出口端与三通12的入口端相连接,三通的一出口端与气囊管相连接,三通的另一出口端与泄压阀11相连接。优选地,调节阀以及泄压阀分别通过调节阀固定板9、泄压阀固定板10配合螺栓,固定至细纱机车尾端;手动减压阀通过螺钉、支架固定在细纱机车尾端,以便于操作和调整。在具体实施例中,调整手动减压阀压力值控制在1Mpa左右,以保证空压机进气端气源的稳定性,并保证本***在初始状态下的泄压阀、调节阀都保持关闭状态。在细纱机末端的气囊管还连接压力变送器3,压力变送器、泄压阀以及调节阀分别接入设置在细纱机机身外部的控制箱内,并与控制箱内部的微处理器连接,微处理器还与设置在控制箱外部的触摸屏、报警灯连接。具体地,手动减压阀通过¢10的气管、¢10的直通4与调节阀的输入口螺纹连接,调节阀的输出口通过¢10的气管、¢10的直通与¢10的三通入口端连接,三通的一输出端通过¢10的气管、¢10的直通与泄压阀连接;三通的另一输出端通过¢10的气管与气囊管的进气端连接。每台细纱机根据其长度不同气囊管数量不同,每个气囊管之间通过¢6的气管并配合¢6的直通相互连接。此外,细纱机末端的气囊管通过¢6的直通、¢6的气管并配合¢20变¢6的直通与压力变送器螺纹连接。
控制箱内包括PLC SMART ST60的微处理器、AM06模拟量输入模块、AQ02模拟量输出模块、电源模块、中间继电器,电源模块提供控制箱内的电源,压力变送器通过信号线连接到模拟量输入模块的通道端子,调节阀通过信号线连接模拟量输出模块的通道端子;微处理器的输出端连接中间继电器的线圈端子,所述的中间继电器线圈端子的三个作用触点分别串联至泄压阀、报警灯、细纱机急停开关的电源回路中,其中,泄压阀、报警灯所在电源回路为控制箱内电源模块所提供的电源,细纱机急停开关所在的电源回路为细纱机设备的供电电源。优选地,微处理器与触摸屏通信包括串口通信或网络通信。在本实施例中,以选用网络通信实现细纱机控制***与上位机触摸屏的通信为例进行详细说明:通过设置微处理器的块组件中的通信菜单进行设置相应的IP地址,例如其用的IP地址为192.168.2.1,子网掩码为255.255.255.0,默认网关为0.0.0.0,触摸屏选用smart 700IE型号,在触摸屏连接菜单处选择以太网接口,类型为IP,地址为192.168.2.3,通信驱动程序为SIMATIC S7200即可完成网络通信的建立。
本发明所提供的一种细纱机智能调压控制***的控制方法,包括以下步骤:
a. 本***初始状态下检测气囊管内压力值是否为零;具体的,当检测到气囊内压力大于零时,PLC控制***启动,并控制调节阀关闭、泄压阀打开,***做泄压处理,经10s-13s后关闭泄压阀。
b.PLC控制***根据气囊管内的压力值,基于PID控制算法进行PID调节; PLC控制***控制调节阀的开度,调节阀打开气体通过调节阀进入气囊管内,随着压力的增大,PLC控制***开始控制调节阀开度逐渐缩小,当PLC控制***的设定值与所检测到的当下气囊管内压力值相等时,调节阀处于关闭状态。
c.细纱机作业过程中实时检测气囊管内气体值,PLC控制***根据当前压力与设定值的差值进行调节阀开度的调节,打开调节阀进气,直至PLC控制***的设定值与所检测到的当下气囊管内压力值相等时,调节阀处于关闭状态。
另外,本发明还能在细纱机压力出现超压或者欠压的异常情况下,实时监测并做报警及设备急停处理,具体的,当气囊管压力大于或小于设定值压力时,PLC通过控制中间继电器的开断,控制报警灯的开关以及细纱机急停开关的动作。
下面以本发明的一个具体实施例对本发明做进一步的描述说明。
触摸屏设置压力为0.3Mpa时,PLC控制***启动,调节阀关闭,泄压阀处于打开状态对***泄压处理,经过一段时间后,优选地,在10S-13S后关闭泄压阀。PLC控制***通过模拟量输入模块接收压力变送器所采集的模拟信号,此时信号为(4-20Ma的电流信号),即实时状态下气囊管内压力值,并根据其压力值进行PID调节,调节过程如下:通过模拟量输出模块控制调节阀的开度大小,PLC控制***刚启动时,调节阀打开,气体通过调节阀进入气囊管内,随着压力的增大,PLC控制***开始调节调节阀的开度使之逐渐缩小,当检测到PLC控制***对气囊管内的压力设定值与气囊管内压力值相等时,调节阀处于关闭状态,此时气体无法进入气囊管内;细纱机工作伴随着气囊管内气体的损耗,气囊管内的压力逐渐减小,此时PLC控制***根据当前气囊管内的压力与压力设定值的差值,再次进行调节阀开度的控制,打开调节阀使气体进入气囊管内。此外,当气囊管压力大于或小于设定值压力时,PLC控制***通过控制中间继电器的开断,中间继电器的作用触点动作,进而控制报警灯的开关或细纱机的急停。
本发明的细纱机智能调压控制***采用闭环的数字PID调节控制,主要将根据气压的给定值与实际值的偏差,利用PLC进行PID算法的运算,通过PLC模拟信号的输出,从而控制调节阀的开口大小,来实现对当前气囊管压力的调整。具体实现过程如下:
PID控制器调节输出,保证偏差e(t)为零,使***达到稳定状态,偏差为给定压(SP)力值和过程实际值(PV)变量的差。***PLC中PID控制的原理基于以下公式:
式中M(t)是PID回路的输出,是PID回路的增益,e是PID回路的偏差,是PID回路输出的初始值,即当前回路中气囊内气压的初始压力值。
当初始值=0,对PID回路离散化进行改进和简化后,得出PID输出的算式:
式中后三项分别为第N采样时刻的比例项值,积分项值,微分项值。这样,通过对各项的系数增益调整,从而影响***的M(t)输出。
Claims (7)
1.一种细纱机智能调压控制***,包括安装在气动摇架(6)上的握持管(5)内的气囊管,所述的握持管上开设有与内部气囊管相连通的连接孔,细纱机上的气囊管之间通过气管(2)互连,外部气源与手动减压阀(1)的入口端连接,其特征在于,手动减压阀的出口端与调节阀(8)的入口端相连接,调节阀的出口端与三通(12)的入口端相连接,所述的三通的一出口端与气囊管相连接,三通的另一出口端与泄压阀(11)相连接,其中,细纱机末端的气囊管还连接有压力变送器(3),所述的压力变送器、泄压阀以及调节阀分别接入设置在细纱机机身外部的控制箱内,并与控制箱内部的微处理器连接,所述的微处理器还与设置在控制箱外部的触摸屏、报警灯连接;控制箱内包括PLC微处理器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、电源模块、中间继电器,所述的压力变送器通过信号线连接控制***中的模拟量输入模块,调节阀通过信号线连接模拟量输出模块,微处理器的输出端连接中间继电器的线圈端子,所述的中间继电器线圈端子的三个作用触点分别串联至泄压阀、报警灯、细纱机急停开关的电源回路中,其中,初始状态下的泄压阀、调节阀保持关闭状态。
2.根据权利要求1所述的细纱机智能调压控制***,其特征还在于,上述调节阀以及泄压阀分别通过调节阀固定板(9)、泄压阀固定板(10)配合螺栓,固定至细纱机车尾端;手动减压阀通过螺钉、支架固定在细纱机车尾端。
3.根据权利要求1所述的细纱机智能调压控制***,其特征还在于,微处理器与触摸屏通信包括串口通信或网络通信。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的细纱机智能调压控制***的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
a. 本***初始状态下检测气囊管内压力值是否为零;
b.PLC控制***根据气囊管内的压力值,基于PID控制算法进行PID调节;
c.细纱机作业过程中实时检测气囊管内气体值,PLC控制***根据当前压力与设定值的差值进行调节阀开度的调节,打开调节阀进气,直至PLC控制***的设定值与所检测到的当下气囊管内压力值相等时,调节阀处于关闭状态。
5.根据权利要求4所述的细纱机智能调压控制***的控制方法,其特征还在于,在步骤a中,当检测到气囊内压力大于零时,PLC控制***启动,并控制调节阀关闭、泄压阀打开,***做泄压处理,经10s-3s后关闭泄压阀。
6.根据权利要求4所述的细纱机智能调压控制***的控制方法,其特征还在于,在步骤b中,PLC控制***控制调节阀的开度,调节阀打开气体通过调节阀进入气囊管内,随着压力的增大,PLC控制***开始控制调节阀开度逐渐缩小,当PLC控制***的设定值与所检测到的当下气囊管内压力值相等时,调节阀处于关闭状态。
7.根据权利要求4所述的细纱机智能调压控制***的调节方法,其特征还在于,当气囊管压力大于或小于设定值压力时,PLC通过控制中间继电器的开断,控制报警灯的开关以及细纱机急停开关的动作。
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