空气包覆纱机检控系统研究

摘要

空气包覆纱机是一种把不同物性的纤维包覆成弹力纱线的预备装置，在纱线包覆过程中，存在纱线张力不均匀以及无法准确获取纱筒纱线长度等问题。本文利用现场总线技术，采用模块化设计方法，完成了一种可实现多点纱线检测和多轴联动控制的检控系统的设计，实现了包覆纱机的多轴运动控制和纱筒纱线长度检测要求，提高了设备的自动化程度。
　　论文设计的包覆纱机检控系统分为上位机、信息中继板和底层纱线监控板三部分，并采用CAN和RS485现场总线网络作为该系统数据通信的桥梁。上位机由三菱PLC和触摸屏组成，主要完成多轴控制及工艺参数设置和生产过程监控。信息中继板完成纱线运行数据的预处理，并实现中继板和上位机之间的数据传输，有效地减轻PLC数据处理和传输的负担。每块底层纱线监控板以LPC11C22为控制核心，准确检测36路纱线状态的和精确控制12路气阀开关。根据包覆纱机实际锭数选用多块纱线监控板，实现多路纱线的检测。
　　在硬件构架的基础上，完成了整个控制系统的软件设计。通过变频闭环调速系统模型的搭建和PI参数整定等方法开展了多轴转速联动调速的研究；通过卷绕成型的理论分析，研究合理的导纱行程和卷绕速度变化规律，实现防叠、防凸卷绕成型控制；开展了纱筒纱线长度信息的传输延迟分析，确保长度检测的精度要求。
　　对完成的控制系统在实验室进行了整机调试，搭建转速测试平台和通信测试平台对转速控制模块和通信模块进行性能调试。整机调试实现多轴转速联动调速，纱筒纱线独立计长等功能。转速测试和通信测试结果表明：整定后的PI值可直接应用于实际系统，并实现良好的转速控制效果；通过合理设置主从设备应答时间可以优化数据通信的准确性和实时性。
　　本系统多轴转速联动控制效果明显，纱筒纱线计长精确可靠，HMI查询效果突出，操作简单，可靠性好，实时性强，为空气包覆纱机的进一步改良提供参考依据。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 空包机工作原理简介

1.3 空包机的研究现状和发展趋势

1.4 论文研究内容与组织结构

1.5 本章小结

第二章 系统总体方案设计

2.1 检控系统总体方案设计

2.2 系统通信方案设计

2.3 本章小结

第三章 空气包覆纱机检控系统硬件及接口电路设计

3.1 嵌入式和PLC技术简介

3.2 PLC与扩展模块设计

3.3 中继板和监控板硬件电路的设计

3.4 本章小结

第四章 空气包覆纱机检控系统软件设计与实现

4.1 PLC软件程序设计

4.2 中继板和底层板软件设计

4.3 人机界面的设计

4.4 本章小结

第五章 调试及分析

5.1 硬件调试及系统功能调试

5.2 实验平台搭建和结果分析

5.3 系统抗干扰措施

5.4 本章小结

第六章 总结和展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢