網絡化恒定張力控製及狀態監測係統
科研發展
作者：陳傑華 盧雪萍
【摘要】針對紡織企業傳統設備缺乏紗線張力恒定自動測控係統以及斷紗、停機等運行狀態網絡化在線監測問題。采用閉環實現恒張力控製，對設備進行技術改造，紗線張力自動控製裝置結構簡單，機電一體化集成度高，將張力測試、控製器以及張力調節機構集於一體。設備信息基於以太網聯接，管理者和車間員工都能通過上位機軟件適時查看設備運行狀態，可提高紡紗設備的自動化、信息化水平，促進企業的管理水平及生產效率。
【關鍵詞】恒定張力；狀態監測；網絡化管理
1.引言
紡紗設備的特點是數量多，廣而散，分布於不同的車間，控製與管理複雜。目前對於紡機設備的研究主要致力於生產自動化和管理自動化。當前生產自動化的難點是紗線張力檢測和控製技術的研究，主要集中在提高測試係統的精度，性能，使用方便性及環境適應上。管理自動化主要體現在設備運行狀態的自動檢測，管理者和車間員工都能通過上位機軟件適時查看設備運行狀態，因此集自動控製和智能化管理於一體的紡機測控係統是當前紡機設備的發展方向。
2.係統總體結構
紡紗設備群運行狀態測控係統總體結構。每個紡紗錠都是一個單獨的張力測控閉環係統，每台紡紗設備的張力測控係統都與一台嵌入式ARM單片機進行多機串行通信。每個閉環係統根據單片機上位機設定的張力值進行恒定張力獨立自動控製，並能根據張力的極限值進行斷紗、卡紗報警；每台設備的上位機能隨時采集設備運行狀態信息，每個操作工人可以通過一台PC上位機看管多台設備。每個車間的設備群運行狀態經數據組包、協議轉換等處理後由路由器聯接企業內部以太網絡上傳服務器。數據統計分析和報表生成可以再在服務器內由上位機軟件完成。企業管理人員通過企業內部網或互聯網查詢各設備實時運行狀態和統計結果。
3.單錠繞紗的張力測控係統
紗線張力閉環控製，張力檢測裝置包含張力傳感器以及放大電路，將張力的實測結果反饋給單片機，在單片機內部進行A/D轉換，控製器通過設定值與實測值的比較，產生不同的信號對張力調節機構進行控製來保證紗線張力的恒定。控製係統包括：目標張力的設定、張力的檢測及處理、模糊PID控製器、張力調節機構[1]。
3.1 張力檢測裝置
張力檢測係統采用三輥式的張力測量結構，1個測量輥，2個輔助輥，被測紗線繞於三個輥上。張力傳感器作為中間的測量輥，兩個光滑的導絲輪作為輔助輥。3根輥將紗線張力轉換成對中間測量輥的壓力。中間的張力傳感器對張力的測量是由貼在雙孔梁上下表麵的4個電阻應變片來完成，壓力被傳遞到雙孔梁上，雙孔梁相應地產生與張力成比例的應變，該應變即轉換為電阻變化，然後通過電橋電路將電阻的變化轉換成電量，然後傳輸給後續的信號處理裝置，通過對信號進行分析就可以獲取紗線張力及其變化信息。
3.2 參數自整定PID控製
常規的PID控製器是根據被控過程對象設定固定的參數，不能滿足時變性很強的紗線張力控製係統。常規PID控製器參數值設置不理想時，對於係統參數隨著時間不斷變化的紗線張力控製係統，可能會造成係統的不穩定，故該係統采用參數自整定PID控製器，即通過模糊推理實現PID參數的實時調整[2，3]。