浆纱机经纱恒张力电子退绕气动控制装置

摘要

本发明涉及一种纺织机械中浆纱机的经纱退绕装置，其特点是：在张力辊的一轴端上，配有张力变动机械传动装置，张力变动机械传动装置中的拨杆下端配入电阻式张力电位器内，电阻式张力电位器的输出端接入电路中，电路把反映经纱退绕张力的机械量转化为电的数字量，经过运算处理后，再由数字量转化为电流模拟量，由电流模拟量的变动经比例阀来控制加在制动辊上的气缸压力，实现自动控制。本装置由于采用了先进的电子气动控制装置，从而实现了精度高、稳定性好、可靠性高的经纱恒张力退绕。

说明书

技术领域：本发明涉及一种纺织机械中浆纱机的经纱退绕装置，尤其是一种通过电子部件的电信号控制气动加压量的一种浆纱机经纱恒张力电子退绕气动控制装置。

背景技术：为了保证浆纱质量，要求经纱在经轴上恒张力退绕出轴。现有技术的浆纱机，调节经纱的退绕量由制动辊的加压程度控制。作用在制动辊上的气压大，则放出经纱少，经纱张力变大；作用在制动辊上的气压小，则放出经纱多，经纱张力变小。在经纱运动过程中，机械式张力辊感受到经纱的张力变化程度，通过导杆四连杆机构带动转阀的阀心转动，从而控制制动辊加压气缸的进气量和放气量。由于转阀的启闭程度难以精确掌握，这种控制方式控制经纱张力精度低，且由于转阀启闭量与送放气量很难实现严格的比例关系，要经过若干次启闭的震荡，才能达到稳定工作状态。再有是转阀的工作可靠性差，经常要维修调节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种克服上述缺点的，通过电子部件的电信号控制气动加压量，从而使其实现精度高、稳定性好、可靠程度高的浆纱机经纱恒张力电子退绕气动控制装置。

为实现上述目的本发明所采用的技术方案为：含浆纱机、张力辊、制动辊、气缸、机架、电器控制柜，其特点是：在张力辊一轴端上，配有张力变动机械传动装置，张力变动机械传动装置中的拨杆下端与电阻式张力电位器相连接，电阻式张力电位器接入电路中，电路把反映经纱退绕张力的机械量转化为电的数字量，经过运算处理后，再由数字量转化为电流模拟量，由电流模拟量的变动经比例阀来控制加在制动辊上的气缸压力，实现自动控制。

所述张力变动机械传动装置，是将张力器摆杆下端固定在张力辊的一轴端上，张力器摆杆上部向右侧弯曲，成直角型刻度指示针，张力器摆杆的中部固定有与刻度指示针相平行的摆动销；在机架一端上配有固定架，在固定架的左侧面在刻度指示针下方与其相对应地配有弧型刻度铭牌，在摆动销下方配有张力器拨杆，拨杆的顶端上设有拨杆槽，使摆动销动配在拨杆槽内，在固定架的右侧面配有电阻式张力电位器，拨杆的下端动配在固定架墙板上所配的内孔中后，配入电阻式张力电位器内，在电阻式张力电位器的输出端进出线咀内配有导线接入电器柜的电路中。

所述电路中可编程序控制器PLC的L、N端点分别与220V交流电源的L、N端相连接；可编程序控制器PLC模块上的L+和M端点分别与24V直流电源的L+、M端相连接，为可编程序控制器PLC各个模块供电，驱动PLC工作；前浆槽起用开关S1、后浆槽起用开关S2的一端接入到可编程序控制器PLC输入端，开关S1、S2的另一端与24V直流电源的L+端相连接，可编程序控制器PLC输入模块的输入端子M的左边一个输入点与24V直流电源的M端相连接，在电路内部和开关S1、S2的另一端形成回路；退绕单组浆槽用电磁阀YV1、前浆槽用退绕电磁阀YV2、后浆槽用退绕电磁阀YV3的一端接到可编程序控制器PLC的输出端，电磁阀YV1、YV2、YV3的另一端与220V交流电源的N端相连接，可编程序控制器PLC输出模块的输出端子M左边的一个输出点与220V交流电源的L端相连，在电路内部和电磁阀YA1、YA2、YA3的另一端形成回路；电阻式张力电位器的U1、U2二端加上0-12v直流电压，电阻式张力电位器的U1、U2二根输出端分别连接到可编程序控制器PLC的模拟量输入端CH1、CH2；前浆槽比例阀PI1、后浆槽比例阀PI2的输出接入到模拟量的输入，前浆槽比例阀PI1、后浆槽比例阀PI2的输入接到模拟量的输出，模块之间是通过可编程序控制器PLC自带的数据线相连的，前浆槽比例阀PI1、后浆槽比例阀PI2的电源端点分别接入24V直流电源的L+、M端；前区自动、手动控制电磁阀YV5，后区自动、手动控制电磁阀YV6，前、后区切换电磁阀(正常得电)YV7，前、后区切换电磁阀(正常得电)YV8的一端分别与两为锁定开关(正常起用时闭合)S3、S4、S5、S6的一端相连接，电磁阀YV5、YV6、YV7、YV8另一端分别接入220V交流电源的N端，两为锁定开关S3、S4、S5、S6的另一端分别接入220V交流电源的L端。

本发明与现有技术相比的有益效果：本装置具有控制精度高，实现控制量时震荡次数少和震荡幅度小、机械维修和调节次数少的三方面优点。

附图说明：

图1为本发明的张力变动机械式传动装置结构图；

图2为本发明的流程图；图3为电路原理图；

图4为气路原理图；图5为比例阀接线图。

下面结合附图详细描述本发明：

如图1-图5所示，在张力辊16的一轴端上，配有张力变动机械传动装置，张力变动机械传动装置中的拨杆6下端与电阻式张力电位器5相连接，电阻式张力电位器5接入电路中，电路把反映经纱退绕张力的机械量转化为电信号的模拟量，经过可编程控制器PLC运算处理后，产生电流模拟量信号，电流模拟量控制比例阀，从而控制加在制动辊上的气缸压力，实现自动控制。

如图1所示，张力变动机械传动装置，是由在张力器摆杆12的下端固定在张力辊16的一轴端上，张力器摆杆12上部向右侧弯曲，成直角型刻度指示针11，张力器摆杆12的中部固定有与刻度指示针11相平行的摆动销7；在机架1一端上配有固定架9，在固定架9的左侧面在刻度指示针11下方与其相对应地配有弧型刻度铭牌10，在摆动销7下方配有张力器拨杆6，拨杆6的顶端上设有拨杆槽8，使摆动销7动配在拨杆槽8内，在固定架9的右侧面配有电阻式张力电位器5，拨杆6的下端动配在固定架9墙板上所配的内孔中后，配入电阻式张力电位器5内，在电阻式张力电位器5的输出端进出线咀3内配有导线4接入电器柜2的电路中。张力器摆杆12和张力器拨杆6的转动关系成线性。为此，这两个部件中与传动有关的几何尺度和安装的相对位置有一定要求，需增加运动件的刚度，减少有害的弹性变形。

工作时：由张力辊16带动张力器上的摆杆12转动，张力器摆杆12上装有摆动销7，摆动销7插在张力器拨杆6的拨杆槽8中，摆动销7的摆动驱动张力器拨杆6绕电阻式张力电位器件5的轴线摆动，从而调节电阻式张力电位器5的输出电阻值。固定架9上装有电阻式张力定位器5和张力刻度铭牌10。可根据张力器摆杆12相对张力刻度铭牌10的位置读出当前经纱张力值。

如图3所示，电路中可编程序控制器PLC的L、N端点分别与220V交流电源的L、N端相连接；可编程序控制器PLC模块上的L+和M端点分别与24V直流电源的L+、M端相连接，为可编程序控制器PLC各个模块供电，驱动PLC工作；前浆槽起用开关S1、后浆槽起用开关S2的一端接入到可编程序控制器PLC输入端，开关S1、S2的另一端与24V直流电源的L+端相连接，可编程序控制器PLC输入模块的输入端子M的左边一个输入点与24V直流电源的M端相连接，在电路内部和开关S1、S2的另一端形成回路；退绕单组浆槽用电磁阀YV1、前浆槽用退绕电磁阀YV2、后浆槽用退绕电磁阀YV3的一端接到可编程序控制器PLC的输出端，电磁阀YV1、YV2、YV3的另一端与220V交流电源的N端相连接，可编程序控制器PLC输出模块的输出端子M左边的一个输出点与220V交流电源的L端相连，在电路内部和电磁阀YA1、YA2、YA3的另一端形成回路；电阻式张力电位器5的U1、U2二端加上0-12v直流电压，电阻式张力电位器5的U1、U2二根输出端分别连接到可编程序控制器PLC的模拟量输入端CH1、CH2；前浆槽比例阀PI1、后浆槽比例阀PI2的输出接入到模拟量的输入，前浆槽比例阀PI1、后浆槽比例阀PI2的输入接到模拟量的输出，模块之间是通过可编程序控制器PLC自带的数据线相连的，前浆槽比例阀PI1、后浆槽比例阀PI2的电源端点分别接入24V直流电源的L+、M端；前区自动、手动控制电磁阀YV5，后区自动、手动控制电磁阀YV6，前、后区切换电磁阀(正常得电)YV7，前、后区切换电磁阀(正常得电)YV8的一端分别与两为锁定开关(正常起用时闭合)S3、S4、S5、S6的一端相连接，电磁阀YV5、YV6、YV7、YV8另一端分别接入220V交流电源的N端，两为锁定开关S3、S4、S5、S6的另一端分别接入220V交流电源的L端。

元件介绍：图3中CPU是可编程序控制器PLC内部的核心处理元件，它承担着可编程序控制器PLC的整个运算和处理功能，以及程序的存储和指令的发布。带CPU的模块为主模块，其它模块为扩展模块，扩展模块不带处理功能，只负责与外部连接，它所接收到的信号传送到主模块，经过主模块的CPU处理后再把相应的输出送到对应的输出点。主模块和扩展模块是通过数据线相连的。图3中的可编程序控制器PLC输入和可编程序控制器PLC输出均为数字量，数字量具有稳定性，为系统的运算提供了稳定性能。为了实际的需要，在系统中运用的模拟量模块，模拟量顾名思义，它的输入输出是模拟信号，模拟实际数值的大小或位置，本系统采用的是张力电位器5，利用的是电阻分压原理，实际为一滑动电阻，在电阻两端加上12V直流电压，当滑动电阻滑片滑动时，其滑片上的输出电压是随着滑片位置变化而变化的，引申到本系统中即张力辊16位置变化，带动电阻式张力电位器5调节，电阻式张力电位器5的调节实际情况就是滑动变阻器滑片的移动，从而产生的输出电压也随着变化，输出电压的大小反应了张力辊16的位置，张力辊16的位置又反应了张力的大小，所以张力的大小对应于输出电压的大小，输出电压的大小即模拟信号传送到可编程序控制器PLC模拟量模快。以上的模拟信号在图3中对应的为张力传感(本系统中有前后浆槽，由于前后浆槽控制原理相同，所以介绍原理时只看其中一组浆槽即可)图3中的压力传感为比例阀PI1、PI2的实际压力大小传送给可编程序控制器PLC，以便可编程序控制器PLC作出相应的处理，此处为闭环控制，提高了控制精度，当可编程序控制器PLC产生模拟信号传送给比例阀PI1、PI2时，比例阀PI1、PI2作出相应的反应，比例阀PI1、PI2的实际反应情况通过内部元件的转换产生模拟信号，模拟信号再传送给可编程序控制器PLC，可编程序控制器PLC再进一步处理送给比例阀PI1、PI2的模拟信号，然后校正送给比例阀PI1、PI2的模拟信号，以达到精确控制目的。下面再介绍一下比例阀PI1、PI2，其接线情况见图5，比例阀PI1、PI2实际为模拟量控制器，给予模拟信号时控制气门的大小，自身带检测气门大小的元件。见图5，其内部的驱动是靠24V直流电源，可编程序控制器PLC信号输入是控制比例阀PI1、PI2气门大小的信号，信号反馈给可编程序控制器PLC的输出是检测气门大小的信号输出，它把实际信号反馈给可编程序控制器PLC。L+和M为24V直流电源，L和N为220V交流电源。24V和12V电压由直流电源提供。

本系统控制原理为：由选择开关选择起用一组或二组浆槽，当只起用前浆槽起用开关S1时，前槽退绕电磁阀YV2起用，单套退绕电磁阀YV1起用，后槽退绕电磁阀YV3停止。当只起用后浆槽起用开关S2时，后槽退绕电磁阀YV3起用，单套退绕电磁阀YV1起用，前槽退绕电磁阀YV2停止。当前浆槽起用开关S1、后浆槽起用开关S2都起用时，前槽退绕电磁阀YV2起用，后槽退绕电磁阀YV3起用，单套退绕电磁阀YV1停止。模拟量信号输入是有两部分组成，第一部分由电阻式张力电位器5的U1、U2给予，第二部分是比例阀P/I反馈信号。电阻式张力电位器5的U1、U2是由张力辊16带动电位器产生模拟量，张力变化时，张力辊16的位置也随着变化，张力辊16的位置变化带动电阻式张力电位器5的U1、U2位置变化，从而产生的模拟量信号也跟随变化，此过程响应在瞬间内变化，即时性较高。比例阀PI1、PI2的反馈信号是比例阀PI1、PI2实时压力的模拟信号，为比例阀PI1、PI2进一步快速响应奠定了基础。模拟信号经过可编程序控制器PLC的处理，实时变化模拟控制量以达到控制比例阀PI1、PI2，从而控制退绕张力。

气动控制原理：如图4所示，首先在前区自动、手动控制电磁阀YV5、后区自动、手动控制电磁阀YV6上选择手动还是自动，手动控制时只需手动调节气压大小即可。下面叙述自动控制，前区自动、手动控制电磁阀YV5、后区自动、手动控制电磁阀YV6选择到自动控制，假设前后浆槽都启用，那么此时退绕单组浆槽用电磁阀YV1不得电，前浆槽用退绕电磁阀YV2、后浆槽用退绕电磁阀YV3得电导通，正常工作时，前、后区切换电磁阀YV7和另一只前、后区切换电磁阀YV8得电导通，此时由两只比例阀PI1、PI2独立控制前部轴架和后部轴架气缸。假设只启用前浆槽，此时后浆槽用退绕电磁阀YV3不得电，退绕单组浆槽用电磁阀退绕单组浆槽用电磁阀YV1、前浆槽用退绕电磁阀YV2得电导通(此时后浆槽由于没有启用，电阻式张力电位器5不能起用，所以后比例阀PI2没有控制作用)，也就是说前、后气缸都由前浆槽比例阀PI1控制。假设只启用后浆槽，此时前浆槽用退绕电磁阀YV2不得电，退绕单组浆槽用电磁阀YV1、后浆槽用退绕电磁阀YV3得电导通(此时前浆槽由于没有启用，电阻式张力电位器5不能起用，所以前比例阀PI1没有控制作用)，所以前、后气缸都由后浆槽比例阀PI2控制。

原理图释译：图中S1，S2为前浆槽和后浆槽起用开关，S3、S4、S5、S6为两为锁定开关，正常起用时闭合，YV1为退绕单组浆槽用电磁阀(正常失电，只有用单浆槽前区或后区自动控制时才得电)，YV2为前浆槽用退绕电磁阀(单浆槽用后区自动控制时失电)，YV3为后浆槽用退绕电磁阀(单浆槽用前区自动控制时失电)，YV5为前区自动、手动控制电磁阀，YV6为后区自动、手动控制电磁阀，YV7为前、后区切换电磁阀(正常得电)，YV8为前、后区切换电磁阀(正常得电)，U1、U2为电阻式张力电位器，PI1，PI2为前浆槽比例阀和后浆槽比例阀。

本发明所编制的一套程序，在可编程序控制器PLC接受电阻式张力定位器5的模拟电阻值后，先把模拟量转为数字量，经运算处理后，以模拟量形式的电流量输出，电流大小为4-20mA，经该电流控制前后比例阀的启闭程度。还缩短了从前后比例阀到前后制动辊的气路。减少了气动特有的反应滞后时间，从而实现浆纱机经纱退绕的恒张力控制。

综上所述，本发明将张力变动机械传动装置变动的电阻值送到可编程序控制器PLC中，把电阻变动的模拟量转化为数字量，经数据处理，转换成相应的模拟电流量来控制前比例阀和后比例阀的启闭程度。前后比例阀的启闭度就形成了对前后制动辊气缸的进、放气量控制，从而调节前后制动辊对经轴的加压程度，控制经纱张力。前后制动辊是针对浆纱机中的前后浆槽而配置的。控制后的经纱张力又通过张力辊16，继而在张力器摆杆12上得到反映，从而形成一闭环控制系统。