专利名称：纺织卷绕运动控制变频器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变频器，尤其涉及用于纺织巻绕运动控制的变频器。
背景技术：
交流电动机是一种将电能转换成机械能的电力传动设备，特别是在纺织印 染行业中有着广泛的应用。电流电动机的转速经调节，通常采用交流变频器来 实现。但是，纺织印染行业常常通过极细微量的速度差来实现张力控制，因此 对于电机转速的调节有着更高的要求。比如说纤维以及织物匹的巻绕运动，其 巻径是随着时间不断变化的，假如需要保证巻绕运动线速度恒定，就需要不断 将电机转速调整到合适的值。而且，纤维或织物匹都可以在应力作用下，发生 弹性形变而导致巻绕厚度的变化。另外，变频器提供的交流电频率，和电动机 实际转动频率之间还存在差异(异步电机的转差率)，这就更加增添了不确定因 素。
此外，纺织印染行业的人员，习惯使用线速度和张力值这两个量来描述一 个运动，而不是电压值和频率值这两个量来实现一个运动控制。所以，为了更 方便的实现变频器在纺织印染行业中的应用，就需要变频器的操作界面以及交 互接口，以一种更容易被行业内人员接受的方式出现。
我们知道，印染过程主要由印染机来完成，印染机通常由两个交流电动机
10、 10'通过连接减速器ll、 11'、驱动两个直径完全相同的巻辊12、 12'以 及设置在染槽14中的导织物辊13、 13'构成，由于巻绕机两个巻辊是在主动上 巻和被动放巻之间相互转换，而主动巻辊是逐渐变大，被动巻辊是逐渐减小。 而且每一时刻两巻辊的织物厚也有所不同，因此需要能够对织物厚以及织物厚 变化时巻径能够进行实时计算，保证在织物厚变化状态下的巻绕的恒线速度控 制。
实用新型内容
本实用新型目的就是提供一种能够实时检测巻绕过程织物的厚度并可实现 精密线速度控制的巻绕变频器。
为了达到上述发明目的，本实用新型的技术方案为 一种纺织巻绕运动控制变频器，其用于控制巻绕机的巻绕过程，所述的巻绕机包括两巻辊、分别驱 动两巻辊的电动机以及与各电动机输出端相连接的减速器，所述的变频器包括 依次相电连接的直流电源、中间回路、逆变回路、驱动电路、主控电路，所述 的变频器还包括用于进行巻绕厚度实时检测的巻径智能计算单元，所述的巻径 智能计算单元包括设置在所述的电动机输出轴上的旋转编码器、设置在减速器 上的接近开关、接口控制电路以及用于将所述的旋转编码器与接近开关的信号 耦合至相应的接口控制电路的光电耦合器组，所述的接口控制电路与所述的主 控电路相双向连接，且所述的接口控制电路的输出端与相应电动机的输入端相 电连接用于实时调整电动机的转速。
更进一步地，它还包括与所述的接口控制电路相双向连接的总线通信单元， 所述的总线通信单元用于实时传输多个传动点的实时线速度。
所述的变频器还包括与主控电路相电连接的用于显示线速度和张力值的操 作与显示模块。
由于上述技术方案的运用，本实用新型具有下列优点本实用新型变频器通 过设置巻径智能计算单元，对巻绕过程进行实时采集和计算，以对电机的转速 进行适当的调整，从而保证巻绕过程的线速度恒定，使得印染过程更加稳定， 因此具有较大的实用性。
附图1为现有巻绕机结构简附图2为本实用新型变频器电原理框附图3为附图2中巻径智能计算单元具体实现原理其中1、直流电源；2、中间回路；3、逆变回路；4、驱动电路；5、主控 电路；7、操作与显示模块；8、巻径智能计算单元；81、旋转编码器；81'、 旋转编码器；82、接近开关；82'、接近开关；83、接口控制电路；83'、接 口控制电路；84、光电耦合器组；84'、光电耦合器组；85、总线通信单元； 85'、总线通信单元；10、交流电动机；10'、交流电动机；11、减速器；11 '、减速器；12、巻辊；12'、巻辊；13、导织物辊；13'、导织物辊；14、 染槽；
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型优选实施方案进行详细说明 如图1所示，现有的巻绕机通常包括第一交流电动机10、第二交流电动 机10'、分别与第一交流电动机10和第二交流电动机10'输出端相连接的
第一减速器ii和第二减速器ir 、受所述的第一交流电动机io与第一减速 器11驱动而转动的第一巻辊12、受所述的第二交流电动机io'与第二减速
器11'驱动而转动的第二巻辊12',第一巻辊12与第二巻辊12'交替轮换 为主动巻辊和被动巻辊，从而实现织物匹在染槽14中均匀着色。
为了控制交流电动机的转速，通常采用交流变频器来控制电机，如图2 所示的变频器，其主要包括依次相电连接的直流电源电路1、中间回路2、IGBT 逆变回路3、驱动电路4以及主控电路5,同时还设置有过压保护电路6等， 上述电路采用变频器通用电路，其不是本发明要点，在此不再赘述。
本实用新型的变频器，其还包括与主控电路5相控制连接的巻径智能计算 单元8，所述的巻径智能计算单元8包括设置在巻绕机的第一交流电动机10 输出轴上的第一旋转编码器81、设置在第一减速器11上第一接近开关82、 设置在第二交流电动机10'输出轴上的第二旋转编码器81'、设置在第二减 速器11'上第二接近开关82'、第一接口控制电路83、第二接口控制电路 83'以及将所述的第一旋转编码器81、第一接近开关82的信号耦合至第一接 口控制电路83的第一光电耦合器组84、将所述的第二旋转编码器81'、第 二接近开关82'的信号耦合至第二接口控制电路83'的第二光电耦合器组84 ',所述的第一接口控制电路83的一输出端与第一交流电动机10输入端相 电连接，所述的第二接口控制电路83'的一输出端与第二交流电动机10'输 入端相电连接，通过各旋转编码器采集相应电机运转频率及接近开关采集各 减速器减速后旋转的频率，各接口控制电路对巻辊织物厚信息进行计算，从 而控制相应电机的运转速度，保证巻绕运动线速度的恒定。
对织物厚计算的方式如下
(1)、在织物厚有变化的情况下，实时织物厚值计算的理论基础为 第一巻辊减少的面积=第二巻辊增加的面积，即
it (rr2-r2~2) = n (r4^2-r3一2) 其中rl为tl时刻第一巻辊的半径；r2为t2时刻第一巻辊的半径； R3为tl时刻第二巻辊的半径；r4为t2时刻第二巻辊的半径；
设Tl时刻实测两边实时转速fll、 f12，依据恒线速状态下，两边线速度实时相等的条4牛，艮卩(2* it *f ll*rl=Vl=V2=2* ii木fl2+r3)，
则整理后得到rl=r3*(fl2/fll)=Kl*r3 (设fl2/fll=Kl)
设T2时刻实测两边实时转速f21、 f22，依据恒线速状态下，两边线速度实 时相等的条件(2+n Hcf21承r2-Vl-V2二2+n *f22+r4),
则整理后得到r2=r4*(f22/f21)=K2*r4 (设f22/f21=K2)
代入面积公式后得到 R4"2=(r3"2)* (1-Kl"2) / (1-K2"2) 简化后得到 r4=A*r3 (设A'2= ( 1-Kr2) / ( 1-K2~2))
而第二巻辊增加的半径=织物厚*圈数
r4-r3= (A-1) *r3= 5 *A n (A n为右边增加的圈数)
当第二巻辊增加圈数为一圈时，即Ar^l时，
得到织物厚5 = (A-l) *r3
(其中r3为转动前半径，为已知量)。
(2) 、织物厚有变化情况下，巻径的智能计算
计算公式R=R0+ ( S 1+S 2+S 3+S 4+S 5+......+ 5 N)
其中S1、 S2、 S N分别是每圈织物厚的计算值
(3) 、巻径变化情况下的恒线速的实现
恒线速控制的理论公式V=2*ot *F1*N*R
F1=V/ (2+ n *隨) 其中V是线速度，Fl是电机频率值； N是减速比，R是实时巻径。 通过以上分析，发现我们只需要设置了线速度值，就等同于设定了电机频率 值。因此本实用新型变频器可采用线速度设定方式实现对电机的转速的调节。
为了保证数据的传输速度，在本实用新型中，与第一接口控制电路83还双 向连接有第一总线通信单元85，与第二接口控制电路83'还双向连接有第二总 线通信单元85'，且所述两总线通信单元之间可进行数据交互，在本实施例中， 总线可采用波特率达到100K的CAN总线通讯，从而可确保数据的实时性。
同时，为了更方便的实现变频器在纺织印染行业中的应用，本实用新型的变频器还设置了操作与显示模块7,通过实时显示转换后的线速度和张力值，从 而使得运动过程更加直观明了，容易被操作人员接受。
权利要求1、一种纺织卷绕运动控制变频器，其用于控制卷绕机的卷绕过程，所述的卷绕机包括两卷辊、分别驱动两卷辊的电动机以及与各电动机输出端相连接的减速器，所述的变频器包括依次相电连接的直流电源(1)、中间回路(2)、逆变回路(3)、驱动电路(4)、主控电路(5)，其特征在于所述的变频器还包括用于进行卷绕厚度实时检测的卷径智能计算单元(8)，所述的卷径智能计算单元(8)包括设置在所述的电动机输出轴上的旋转编码器(81、81′)、设置在减速器上的接近开关(82、82′)、接口控制电路(83、83′)以及用于将所述的旋转编码器(81、81′)与接近开关(82、82′)的信号耦合至相应的接口控制电路(83、83′)的光电耦合器组(84、84′)，所述的接口控制电路(83、83′)与所述的主控电路(5)相双向连接，且所述的接口控制电路(83、83′)的输出端与相应电动机的输入端相电连接用于实时调整电动机的转速。
2、 根据权利要求1所述的纺织巻绕运动控制变频器，其特征在于它还包 括与所述的接口控制电路(83、 83')相双向连接的总线通信单元(85、 85'), 所述的总线通信单元(85、 85')用于实时传输多个传动点的实时线速度。
3、 根据权利要求l或2所述的纺织巻绕运动控制变频器，其特征在于所 述的变频器还包括与主控电路(5)相电连接的用于显示线速度和张力值的操作 与显示模块(7)。
专利摘要本实用新型涉及一种纺织卷绕运动控制变频器，包括依次相电连接的直流电源、中间回路、逆变回路、驱动电路、主控电路、卷径智能计算单元，所述的卷径智能计算单元包括设置在所述的电动机输出轴上的旋转编码器、设置在减速器上的接近开关、接口控制电路以及用于将旋转编码器与接近开关的信号耦合至相应的接口控制电路的光电耦合器，所述的接口控制电路与主控电路相双向连接，且接口控制电路的输出端与相应电动机的输入端相电连接用于实时调整电动机的转速，本实用新型变频器通过设置卷径智能计算单元，对卷绕过程进行实时采集和计算，以对电机的转速进行适当的调整，从而保证卷绕过程的线速度恒定，使得印染过程更加稳定，因此具有较大的实用性。
文档编号H02P27/06GK201422098SQ200920142370
公开日2010年3月10日 申请日期2009年4月8日 优先权日2009年4月8日
发明者沈自强 申请人:沈自强