花式纺纱机控制与工艺管理系统的研发

摘要

近几年来，花式纱线总的是在向复合型方面发展，复合型即多种色彩及多种造型组合，如平行纱、大肚纱、圈圈纱、竹节纱、波纹纱等的交替使用。根据花式纱线的生产工艺可知，花式纱线之所以有多形态组合的复合型效应，需要纺纱机各牵伸罗拉、加捻锭子及卷绕机构等分别单独传动，在生产中能够变速，从而形成不同的花型。 目前国内多数花式纱线生产企业使用的纺纱机已不能满足复合式花式纱线生产的需要。本课题就是针对这种情况，根据对目前国内外捻线机传动与控制技术的调查研究结果，结合目前机电传动与计算机总线技术的发展趋势，设计研发了一套可应用于改造国内多数花式纺纱机的控制系统。纺纱机经改造后，各罗拉均由单独的变频器、异步电机或步进电机带动进行调速，能够生产各种复合型花式纱线，基本达到国外进口的花式纺纱机的生产水平和生产效率。同时运用面向对象编程高级语言Visual Basic开发花式纱线工艺管理软件，并建立了花式纱线信息数据库，为花式纱线生产企业管理纱线信息及生产和研发新型复合型花式纱线提供帮助。 本课题在系统方案、控制手段以及功能设计三方面较以往的花式纺纱机控制系统都有了较明显的进步。(1)采用了计算机、软件和控制器结合使用控制花式纺纱机运行的系统方案，这一设计符合目前先进控制系统的结构。(2)在控制手段上，引入了目前纺织设备应用还较少的现场总线技术和FPGA技术，使本系统具有一台计算机控制企业所有不同型号的花式纺纱机、能够根据生产的实际情况对控制系统的结构和功能进行修改和调整，完善系统功能的优点。(3)在系统的开发中，除关注各主要功能外，还对纺纱机开关机过程中的各罗拉转速不同步以及生产过程中罗拉转速随负载增大而减小导致的纱线出现疵点的问题进行了分析，并成功解决这两个问题，使纱线质量更加稳定。 该系统的突出优点是：改造通用性强；软件界面友好，操作简便；投资较小、见效快，是很多企业乐于接受的。系统研发成功后，在十二月份举行的“第十三届全国花式纱线及其织物技术进步研讨会”上进行宣传和推广，目前已与数家花式纱线纱线生产企业达成了合作协议，将于07年3月投入使用。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1花式纱线的发展概况

1.2花式纺纱机的发展概况

1.2.1国外的发展

1.2.2国内的发展

1.3花式纺纱机控制技术的发展概况

1.3.1国外花式纺纱机控制技术的发展

1.3.2国内花式纺纱机控制技术的发展

1.4课题研究的目的及意义

1.5课题来源和课题主要任务

1.5.1课题来源

1.5.2本课题研究的主要工作内容

1.6本章小结

2控制与工艺管理系统总体设计方案

2.1花式纱线的分类及加工方法

2.2花式纺纱机工作原理

2.3花式纺纱机控制系统要求分析

2.4系统总体设计方案

2.4.1系统备选方案

2.4.2各方案分析及选择

2.4.3系统方案表述

2.5本章小结

3控制系统设计

3.1控制系统设计

3.1.1控制系统详细分析

3.1.2控制系统结构图

3.2 CAN总线网络及其实现

3.2.1CAN总线简介

3.2.2CAN总线技术特性及在系统中的应用

3.2.3 CAN总线网络构建

3.3控制器的设计

3.3.1控制器数据流程示意图

3.3.2各元器件功能说明

3.4异步电机及其控制

3.4.1变频器

3.4.2变频调速技术

3.4.3异步电动机控制

3.5步进电动机及其控制

3.5.2步进电机

3.5.2步进电动机驱动

3.5.3步进电动机速度控制

3.6控制软件设计

3.6.1通信协议

3.6.2控制系统数据流程

3.6.3控制系统软件流程分析

3.7抗干扰设计

3.8本章小结

4工艺管理软件

4.1工艺管理软件设计分析

4.1.1功能结构图

4.1.2业务流程图

4.1.3数据流程图

4.2软件各界面开发与说明

4.2.1软件登录

4.2.2软件主菜单

4.2.3纱线详细信息

4.2.2纱线查询

4.2.3纱线变更

4.2.4纱线删除

4.2.5数据备份与恢复

4.2.6用户管理

4.2.7纱线研发

4.3软件开发技术难点

4.3.1难点描述

4.3.2解决方法

5系统实验验证与纱线试纺

5.1系统调试目的

5.2系统实验验证

5.2.1 HN43-02型花式纺纱机介绍

5.2.2控制系统硬件组成

5.3系统调试过程及结果

5.3.1调试过程

5.3.2调试中发现的问题及解决

5.3.3调试结果

5.4花式纱线试纺实验

5.4.1.双色间断圈圈纱

5.4.2长丝包带子纱

5.4.3变化波形线

5.5实验结论

5.6本章小节

6结论

6.1课题取得的主要成果

6.2本课题成果的推广应用

6.3本课题存在的不足及后续研究

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文目录