基于自抗擾控制器的高速卷繞頭控制系統(tǒng)的分析與應(yīng)用

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1、山東大學(xué)碩士學(xué)位論文題上有突破，國產(chǎn)化率會(huì)大大加快。為此，國家通過“十五”火炬化纖發(fā)展規(guī)劃，對(duì)我國的產(chǎn)業(yè)化纖用絲發(fā)展進(jìn)行了預(yù)測(cè)，且國家經(jīng)貿(mào)委已把研制高速卷繞頭列入行業(yè)技術(shù)重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目。中國是全球最大的化纖生產(chǎn)國，掘國家統(tǒng)計(jì)局提供的數(shù)掘分析，2003年中國化纖產(chǎn)量突破1181)j-噸，占世界產(chǎn)量的l，3，以后每年化纖加工總量都將增加?，F(xiàn)在人們對(duì)衣著、裝飾、產(chǎn)業(yè)用紡織品的需求進(jìn)入一個(gè)新的階段，裝飾、產(chǎn)業(yè)用紡織品的比重將逐步加大，．有關(guān)部門預(yù)測(cè)，今后50年內(nèi)世界纖維消耗量仍將以每年2％～3％的速度增長(zhǎng)，而增長(zhǎng)將主要集中在亞洲、非洲、南美洲等發(fā)展中國家，從這可以看出，化纖工業(yè)生產(chǎn)

2、還會(huì)有～定的市場(chǎng)?；w工業(yè)的發(fā)展帶來化纖機(jī)械的發(fā)展，而且要在發(fā)展中不斷改進(jìn)提高。我國目前正處于一個(gè)新的增長(zhǎng)期，我們可以借鑒發(fā)達(dá)國家成功的經(jīng)驗(yàn)，利用現(xiàn)有的高新技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的化纖機(jī)械進(jìn)行技術(shù)改造和創(chuàng)新，特別是高速卷繞頭，它是紡絲生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，必須加快它的研究與丌發(fā)，以適應(yīng)市場(chǎng)需求，努力實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)紡織機(jī)產(chǎn)品的機(jī)、電、信息技術(shù)一體化，從而提高我國化纖機(jī)械的紡織水平。在化纖紡絲、卷繞方面，繼續(xù)向著高速、高效、短流程、自動(dòng)化、多功能化方向發(fā)展。通常對(duì)高速卷繞頭的基本要求是：卷裝形狀穩(wěn)定，經(jīng)久不變；容量大，絲條分布均勻，密度一致；張力均勻，沒有起皺和漲邊現(xiàn)象；退繞容易、沒有相互糾纏，不產(chǎn)

3、生塌邊和脫圈等現(xiàn)象。所以開發(fā)卷繞頭時(shí)，要將機(jī)、電技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，采取行之有效的控制手段，提高卷繞速度的精度，確保卷裝的成形良好。上海貝加萊公司與上海二紡機(jī)公司合作主要研制開發(fā)6、8和10絲餅，卷繞速度最高可達(dá)6000m／min的EJQ29X型全自動(dòng)切換摩擦輥式高速卷繞頭，在國內(nèi)同類產(chǎn)品中處于領(lǐng)先地位，也達(dá)到了國外的先進(jìn)水平。本課題把現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和先進(jìn)的控帶f算法應(yīng)用于化纖紡絲的高速卷繞過程中，使我國的化纖設(shè)備跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，努力實(shí)現(xiàn)高速卷繞頭的國產(chǎn)化，打破國外公司壟斷高速卷繞頭市場(chǎng)的局面，節(jié)省大量外匯，提高我國化纖長(zhǎng)絲的產(chǎn)量和質(zhì)量。1．2系統(tǒng)概況一套完整

4、的高速紡絲的工藝生產(chǎn)流程如下(以常用的POY絲為例)：PET熔體專熔體輸送管線號(hào)熔體分配閥號(hào)熔體增壓泵÷熔體熱交換器—}靜態(tài)混合器—}熔體分配管—》紡絲箱體—爭(zhēng)計(jì)量泵—}紡絲組件—}噴絲板—}冷卻吹風(fēng)—爭(zhēng)噴嘴集束上油—}導(dǎo)絲盤牽引—}網(wǎng)絡(luò)—爭(zhēng)卷繞成形，高速卷繞頭就是實(shí)現(xiàn)卷繞成形的功能，是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。6山東大學(xué)碩士學(xué)位論文本機(jī)用于高速紡織機(jī)，紡紗牽伸機(jī)的絲束卷繞，最終卷繞成具有一定容量的圓杜形卷裝。其主要由橫動(dòng)導(dǎo)絲部件、生頭裝置、升降轉(zhuǎn)盤箱機(jī)座、筒管央頭及驅(qū)動(dòng)裝置、推簡(jiǎn)裝置和控制器等部分組成。本機(jī)的最大特點(diǎn)是能自動(dòng)完成滿筒與空管之J’日J(rèn)的自動(dòng)切換和生頭，從而大大降低廢絲

5、量，同時(shí)降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率【6J。此項(xiàng)目采用奧地利貝加萊(B&R)公司的可編程計(jì)算機(jī)控制器(pcc)作為主控制系統(tǒng)，調(diào)速系統(tǒng)采用多功能驅(qū)動(dòng)器(ACOPOS)，依據(jù)當(dāng)今最新控制理念通過EthemetPowerlink．通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換高速卷繞頭控制系統(tǒng)的完美方案。如圖卜1所示，控制系統(tǒng)為兩級(jí)計(jì)算機(jī)控制形式，第一級(jí)為驅(qū)動(dòng)級(jí)，通過EthemetPowerlink總線形式，采用ACOPOS，使各單元的同步電機(jī)或異步電機(jī)響應(yīng)快、精度高、穩(wěn)定性好，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)錠軸電機(jī)、橫動(dòng)電機(jī)和切換電機(jī)的變頻控制和伺服控制；第二級(jí)為控制級(jí)，采用PCC2005實(shí)現(xiàn)卷繞頭邏輯狀態(tài)、動(dòng)作、位置的

6、控制，使時(shí)序控制更準(zhǔn)確、可靠，同時(shí)也執(zhí)行速度控制算法和卷繞工藝算法，實(shí)現(xiàn)了卷繞速度的精確控制和卷繞工藝要求1”?；裘挂籌_一●一鯉饌：強(qiáng)赴沁也k蠊蚴匝印圖1．I系統(tǒng)硬件配置紿構(gòu)圖片步屯機(jī)B圖1．2卷繞頭控制結(jié)構(gòu)圖整個(gè)系統(tǒng)的控制中心是PCC，包括電源模塊PS485、CPU模塊CP260、數(shù)字量輸入D1450、輸出模塊D0650、數(shù)字量混合模塊DM476和空模塊BMl50，D1450主要連接操作面板上的按鈕開關(guān)信號(hào)，D0650輸出驅(qū)動(dòng)電磁閥，根據(jù)卷繞頭各部位當(dāng)前的工作狀態(tài)、控制邏輯及時(shí)序控制的要求，PCC發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)到電磁閥，電磁閥打開或關(guān)斷相應(yīng)的氣路使氣缸帶動(dòng)有關(guān)的機(jī)

7、械部件運(yùn)動(dòng)，卷繞頭上許多部位裝有位置傳感器一接近開關(guān)，傳感器將各點(diǎn)的狀態(tài)信號(hào)送入PCC，即DM476的輸入部分，輸出部分則用束控制操作面板上的狀態(tài)燈。BMl50只是用于填補(bǔ)未用槽，沒有實(shí)際意義。絲線卷繞過程中，通過檢測(cè)摩擦輥測(cè)速齒輪和錠軸電機(jī)測(cè)速齒輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)脈沖計(jì)算出二者的實(shí)際轉(zhuǎn)速值，如圖卜2所示，PCC計(jì)算出電機(jī)速度給定值，7山東大學(xué)碩士學(xué)位論文由ACOPOS驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)對(duì)錠軸電機(jī)的變頻調(diào)速，不斷減小錠軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而保持絲線卷繞線速度不變；轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)則是通過ACOPOS驅(qū)動(dòng)器處于伺服模式下控制切換電機(jī)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的準(zhǔn)確定位，