绞线机绞线张力自动监控系统

摘要

本发明公开了绞线机绞线张力自动监控系统。它包括人机界面；可编程控制器；张力测量机构；模拟量采集装置；无线通信装置；输出控制装置；张力调整执行装置；人机界面将设定的运行状态参数传送给可编程控制器并实时显示可编程控制器的过程数据，张力测量机构的测量数据经模拟量采集装置采集并通过无线通信装置传递给可编程控制器，可编程控制器将控制信号通过无线通信装置传递给输出控制装置以控制张力调整执行装置调节绞线线芯的张力。本发明的有益效果是：在绞线机运行过程中实时地测量和控制各绞线线芯上的张力大小，稳定和均衡各绞线线芯上的张力，并使其维持在设定的工艺要求范围之内，满足电缆对于特殊机械性能的要求，提升产品质量水平。

说明书

技术领域

本发明涉及线缆生产设备技术领域，尤其是指绞线机绞线张力自动监控系统。

背景技术

当前线缆生产企业所使用的多数绞线机，大多都是依靠人工调整放线盘刹车皮带的松紧度来调整放线张力的传统绞线生产控制方式。生产中，操作人员难以掌握转动的绞线机上的各绞线线芯上的张力大小，更难以对其进行均衡调整。结果往往导致所生产的绞线各绞线线芯张力不均匀，甚至会在生产过程中就出现线芯拉断问题。线芯绞合张力不均匀的电缆耐扭性能要差很多，绞合张力较大的线芯在使用过程中承受着较大的机械强度，故而很容易断裂。这样的电缆质量问题在诸如风能电缆、升降机械用电缆等许多需要扭转、卷绕弯曲的特种用途电缆上暴露得会很明显。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在的上述不足，提供了一种能够稳定和均衡绞线线芯张力的绞线机绞线张力自动监控系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

绞线机绞线张力自动监控系统，包括

在生产现场供操作人员监控或调整系统运行状况并在线存储记录生产过程数据的人机界面；

调控整个系统运行状态的可编程控制器；

在线测量线芯张力的张力测量机构；

采集汇总绞线线芯张力数据的模拟量采集装置；

输出张力调整控制信号的输出控制装置；

为可编程控制器分别与模拟量采集装置和输出控制装置之间提供无线数据传输支持的无线通信装置；

调整线芯张力的张力调整执行装置；

人机界面与可编程控制器连接，将设定的张力调整控制参数传送给可编程控制器并实时显示可编程控制器的过程数据，与此同时人机界面在线存储记录绞线机的生产过程数据于人机界面的存储器中，可编程控制器根据设定的张力调整控制参数及采集到的张力值数据调控整个系统的运行，张力测量机构在绞线机上实时测量绞线线芯的张力大小并将此数据转换成相应的张力值电信号输出至模拟量采集装置，模拟量采集装置通过无线通信装置将实时采集的张力值数据反馈给可编程控制器，无线通信装置以无线通信方式为可编程控制器分别与模拟量采集装置、输出控制装置建立数据连接，输出控制装置受可编程控制器的控制，根据需求输出相应的控制信号至张力调整执行装置，张力调整执行装置受控于输出控制装置通过实时调整绞线线芯的放线阻力从而最终达到稳定和均衡各绞线线芯张力的目的。

作为优选，所述的张力测量机构包括若干张力传感器和若干导轮机构，所述的张力传感器和导轮机构一一对应，所述的导轮机构安装在张力传感器一端，所述的张力传感器的另一端安装在绞线机的收线轴筒上，所述的导轮机构与绞线机的绞线线芯接触，其中张力传感器在线测量线芯张力，并将相应的张力值电信号传输至模拟量采集装置，模拟量采集装置通过无线通信装置与可编程控制器建立数据连接，并将张力值数据传送给可编程控制器。张力传感器在旋转的绞线机收线轴筒上通过导轮机构接触绞线线芯测量其上的张力大小，并转换成反映张力值大小的电信号传送给模拟量采集装置，以保证绞线线芯张力值检测的实时性和准确性。

作为优选，所述的导轮机构包括导轮支架和张力导轮，所述的张力导轮安装在导轮支架上，所述导轮支架安装在张力传感器一端。结构简单，操作方便。

作为优选，所述张力调整执行装置包括若干张力轮机构和若干转矩调节器，所述的张力轮机构和转矩调节器一一对应，所述的张力轮机构安装在绞线机的轴筒上，所述的转矩调节器和张力轮机构同轴联接，所述的张力轮机构与绞线机的绞线线芯接触，所述的张力调整执行装置与输出控制装置连接，受其控制，其中输出控制装置通过无线通信装置与可编程控制器建立数据连接，从而接收来自可编程控制器的控制指令，输出控制装置在对应的输出端口上输出相应的控制信号来驱动张力调整执行装置的转矩调节器。

作为优选，所述的张力轮机构包括张力支架和张力轮，所述张力支架的一端安装在绞线机的轴筒上，所述的张力轮安装在张力支架上，所述的转矩调节器与张力轮同轴联接，其中转矩调节器的电气控制端口与输出控制装置上对应的输出端口连接，在相应的控制信号驱动下通过转矩调节器改变张力轮的转动阻力进而调整放线阻力以达到调整绞线线芯张力的目的。绞线线芯绕在张力轮上，通过转矩调节器与张力轮的同轴联接方式，使得转矩调节器能够控制张力轮的转动阻力以改变线芯的张力，提高了张力调节的精准度。

本发明的有益效果是：可以在绞线机运行过程中实时地测量和控制各绞线线芯上的张力大小，均衡各绞线线芯上的张力，并使每根绞线线芯上的张力大小维持在设定的工艺要求范围之内，同时在线存储记录生产过程数据，为设备故障排除及产品质量问题追溯提供可靠依据，满足电缆对于耐扭等特殊机械性能的要求，提升产品质量水平。

附图说明

图1是本发明的系统结构框图；

图2是张力测量机构的结构示意图；

图3是张力调整执行装置的结构示意图。

图中：1.人机界面，2.可编程控制器，3.张力测量机构，4.模拟量采集装置，5.输出控制装置，6.无线通信装置，7.张力调整执行装置，8.收线轴筒，9.导轮支架，10.张力导轮，11.张力传感器，12.张力轮，13.张力支架，14.转矩调节器，15.轴筒。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所述的实施例中，绞线机绞线张力自动监控系统，包括

在生产现场供操作人员监控或调整张力调整控制参数并在线存储记录生产过程数据的人机界面1；

调控整个系统运行状态的可编程控制器2；人机界面1将设定的张力调整控制参数传送给可编程控制器2，并实时显示可编程控制器2的过程数据，与此同时人机界面1在线存储记录设备的生产过程数据于人机界面1的存储器中；可编程控制器2根据设定好的张力调整控制参数及采集到的张力值数据调控整个系统的运行；

在线测量线芯张力的张力测量机构3，如图2所示，张力测量机构3包括若干张力传感器11和若干导轮机构，张力传感器11和导轮机构一一对应，导轮机构与绞线机的绞线线芯接触；而导轮机构包括导轮支架9和张力导轮10，张力导轮10安装在导轮支架9上，导轮支架9安装在张力传感器11的一端，张力传感器11另一端安装在绞线机的收线轴筒8上；

采集汇总绞线线芯张力值数据的模拟量采集装置4；

输出张力调整控制信号的输出控制装置5；

为可编程控制器2分别与模拟量采集装置4和输出控制装置5之间提供无线数据传输支持的无线通信装置6，无线通信装置6通过RS-485串行通信端口分别连接可编程控制器2和模拟量采集装置4以及可编程控制器2和输出控制装置5，通过无线通信方式采用Modbus工业现场总线通信协议实现三者之间的通信互联；

其中：张力测量机构3中的张力传感器11在旋转的绞线机的收线轴筒8上通过导轮机构上的张力导轮10接触绞线线芯测量其上的张力大小，实时监测绞线线芯上的张力值并将此数据转换成标准的反映线芯张力值大小的0～10V电压信号传送给模拟量采集装置4，模拟量采集装置4通过无线通信装置6与可编程控制器2建立数据连接，将采集到的张力值数据传送给可编程控制器2；

调整线芯张力的张力调整执行装置7，如图3所示，张力调整执行装置7包括若干张力轮机构和若干转矩调节器14，张力轮机构和转矩调节器14一一对应，张力轮机构安装在绞线机的轴筒15上，张力轮机构与绞线机的绞线线芯接触，张力调整执行装置7与输出控制装置5连接，受其控制，张力轮机构包括张力支架13和张力轮12，张力支架13的一端安装在绞线机的轴筒15上，张力轮12安装在张力支架13上，转矩调节器14与张力轮12同轴联接，转矩调节器14的电气控制端口与输出控制装置5上对应的输出端口连接，输出控制装置5通过无线通信装置6与可编程控制器2建立数据连接，从而受可编程控制器2的控制并接收来自可编程控制器2的控制指令，根据需求，输出控制装置5在对应的输出端口上输出相应的控制信号驱动张力调整执行装置7的转矩调节器14，在相应的控制信号驱动下通过转矩调节器14改变张力轮12的转动阻力来实时调整绞线线芯的放线阻力，从而最终达到稳定和均衡各绞线线芯张力的目的。

该系统能够实时在线监控绞线机各根单线的张力状况，稳定和均衡各绞线线芯上的张力大小，确保绞合力均衡、结构稳定，并使每根绞线线芯上的张力大小维持在设定的工艺要求范围之内，从而大大提升电缆的耐扭转、耐弯曲性能，满足风力发电、矿用机械、港口、充电桩、机器人、升降梯等特种场合应用的需要，提升产品质量水平。同时该系统以无线通信方式实现了各个单元间的数据传输，可方便地在旋转的绞线机系统上实施，避免了传统电刷、滑环电气连接机构加工困难、维护成本高、运行不稳定等诸多问题。

该发明同时实现了绞线生产过程数据的现场及远程的在线监控、记录，提高了生产设备的自动化程度，便于技术人员对绞线工艺过程的分析、改进，便于质量管理人员对于绞线缺陷的监控、统计、分析，便于生产管理者发现短板，提高生产效率。