趙艷珍

（衡水學(xué)院，河北 衡水 053000）

0 引言

智能驗卷機在紡織行業(yè)中屬于一項比較先進(jìn)的機械設(shè)備，隨著該機械設(shè)備在紡織行業(yè)中的應(yīng)用，紡織產(chǎn)品質(zhì)量也得以提升。為了讓智能驗卷機在紡織行業(yè)中充分發(fā)揮出優(yōu)勢，技術(shù)人員應(yīng)對其機電控制系統(tǒng)加以深入研究，通過科學(xué)合理的系統(tǒng)設(shè)計來保障此類機械設(shè)備的應(yīng)用效果。

1 智能驗卷機機電控制系統(tǒng)設(shè)計的主要需求概述

就目前的智能驗卷機實際應(yīng)用來看，其機電控制系統(tǒng)的主要需求包括以下幾個方面：第一是自動控制需求，智能驗卷機不僅應(yīng)具備傳統(tǒng)驗卷機臺所具有的操作，同時也應(yīng)該采用工控機控制方式來替代傳統(tǒng)的手動操作控制方式，實現(xiàn)控制的自動化；第二是人機界面需求，智能驗卷機需要具備所有的系統(tǒng)動作按鈕和相應(yīng)的調(diào)速按鈕等，界面上的功能應(yīng)足夠完善，且界面應(yīng)簡潔大方、操作方便，這樣才能滿足一線工作人員對于人機界面的操作需求；第三是同步控制需求，為有效保障布匹的張力恒定，智能驗卷機應(yīng)該達(dá)到雙電機同步控制的效果，主輥和退卷輥的轉(zhuǎn)動速度應(yīng)保持一致[1]；第四是經(jīng)濟指標(biāo)需求，在滿足紡織品質(zhì)量檢驗需求的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡可能實現(xiàn)其購買和應(yīng)用成本的進(jìn)一步降低，提升其性價比。

2 智能驗卷機機電控制系統(tǒng)的具體設(shè)計分析

2.1 系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)架分析

在對智能驗卷機機電控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的過程中，其系統(tǒng)構(gòu)架主要可以按照以下的方式進(jìn)行設(shè)計。

首先，借助于工控機將相應(yīng)的控制指令發(fā)送到1#變頻器，這個指令可以給定主輥一個速度值，使其按照工藝要求中的初始速度開始運行；然后，工控機會將另一個指令發(fā)送給2#變頻器，這個變頻器中進(jìn)行了PID 功能的設(shè)置，借助于該功能，可以對主輥和退卷輥雙電機進(jìn)行同步控制，讓布匹張力始終保持恒定；最后，借助于張力傳感器，可以對主輥和退卷輥這兩者之間的布匹張力進(jìn)行實時測量，并及時將張力的變化情況傳遞到工控機，在接收到來自于張力傳感器的信息之后，工控機會將實際的張力變化情況作為依據(jù)，對發(fā)送給2#變頻器的速度指令進(jìn)行合理調(diào)整，這樣就可以讓退卷輥的轉(zhuǎn)動速度得到合理調(diào)節(jié)，以此來保障布匹張力的恒定。

通過如上的方式，就實現(xiàn)了一套閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計。圖1 是智能驗卷機機電控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

2.2 PID 控制方案的具體設(shè)計分析

PID 控制方案主要是對智能驗卷機中的退卷輥進(jìn)行控制，使其與主輥運行保持一致，以此來保障智能驗卷機的工作效果。在智能驗卷機機電控制系統(tǒng)的具體運行過程中，其主輥速度主要應(yīng)根據(jù)實際的工藝要求來加以確定，要想讓退卷輥和主輥之間保持一致的運行步伐，進(jìn)而讓布匹張力始終保持在恒定狀態(tài)，就需要對退卷輥的轉(zhuǎn)動速度進(jìn)行不斷調(diào)整，以此來滿足預(yù)期的運行目標(biāo)。

在具體應(yīng)用中，如果退卷輥的運轉(zhuǎn)速度比主輥的運轉(zhuǎn)速度快，就會出現(xiàn)布匹松弛現(xiàn)象，此時，系統(tǒng)就需要對其設(shè)定一定的速度減量，從而減慢退卷輥的運轉(zhuǎn)速度，使其和主輥之間保持一致的運行步調(diào)，讓布匹張力保持恒定；如果退卷輥的運轉(zhuǎn)速度比主輥的運轉(zhuǎn)速度慢，布匹就會呈現(xiàn)出過于緊繃的狀態(tài)，這樣的情況將很容易破壞掉布匹原有的紋理，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)?dǎo)致布匹開裂現(xiàn)象發(fā)生。為有效避免此類情況對布匹質(zhì)量的不利影響，系統(tǒng)需要對退卷輥給出一個增量，使其得到一定的加速處理，使其和主輥之間保持同步運行。在此過程中，如果速度的設(shè)定值有變化，其偏差也會變化，而將PID功能設(shè)置在變頻器中，則可以讓退卷輥的轉(zhuǎn)速得到合理控制，使其始終與主輥之間保持同步運行。圖2 是智能驗卷機機電控制系統(tǒng)中的PID 體系設(shè)計圖。

借助于設(shè)置在變頻器中的PID，便可以讓雙電機得到同步控制，而在具體的控制過程中，需要對其相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，表1 是智能驗卷機機電控制系統(tǒng)中的PID 參數(shù)設(shè)置情況。

表1 智能驗卷機機電控制系統(tǒng)中的PID 參數(shù)設(shè)置情況

2.3 通信體系具體設(shè)計分析

在工控機將指令發(fā)送給變頻器之后，借助于變頻器，可以將指定的任務(wù)完成。在這一過程中，主要借助于RS485 來進(jìn)行指令傳輸。因為工控機自身并不具備RS485 串口，因此IPC 要對其串口進(jìn)行轉(zhuǎn)換，也就是進(jìn)行RS232-RS485 型轉(zhuǎn)換器的添加，以此來順利完成指令的傳輸。圖3 是工控機與變頻器之間的通信連接示意圖。

在機電控制系統(tǒng)中，借助于RS485 總線對工控機以及變頻器進(jìn)行通信連接，在變頻器將相應(yīng)的指令發(fā)送給工控機時，首先應(yīng)及時給工控機一個應(yīng)答，這個應(yīng)答信息中包含著一些系統(tǒng)正常運行所必須的保障信息。如果工控機不能在一定時間之內(nèi)接收到這個應(yīng)答，便會記錄一次通信失敗，然后將相應(yīng)的警報及時發(fā)送給操作人員。在接收到預(yù)警信息之后，操作人員可停車進(jìn)行相關(guān)故障的緊急處理。

2.4 人機界面的具體設(shè)計分析

在智能驗卷機的具體應(yīng)用中，人機界面可以說是人和工控機之間實現(xiàn)交互的一個橋梁。在機電控制系統(tǒng)中，人機界面處在用戶和硬件這兩者之間，是專門為用戶和系統(tǒng)之間相互溝通而設(shè)計的一種軟件，其主要的功能是為用戶提供便捷有效的操作界面，以此來實現(xiàn)信息的科學(xué)轉(zhuǎn)換，讓智能驗卷機的紡織品質(zhì)量檢驗任務(wù)得以良好完成[2]。

在具體的人機界面設(shè)計過程中，一項主要內(nèi)容就是為操作者提供一個與工控機進(jìn)行交互的界面，進(jìn)而讓工控機得到更好的操作，使其預(yù)期目標(biāo)得以有效達(dá)成。通過這一人機界面，操作者可以對設(shè)備參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，讓設(shè)備的操作更加方便靈活，更加人性化。同時，借助于這一人機界面，操作者也可以對相應(yīng)的參數(shù)變化加以實時觀察，以此來實現(xiàn)對系統(tǒng)實際運行情況的及時全面了解，進(jìn)而及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行存在的異常，最大限度避免系統(tǒng)故障對智能驗卷機設(shè)備應(yīng)用效果的不利影響。圖4 為智能驗卷機機電控制系統(tǒng)人機界面的工作流程示意圖。

3 結(jié)語

在當(dāng)今紡織行業(yè)的不斷發(fā)展中，越來越多的先進(jìn)技術(shù)與機械設(shè)備開始在紡織工程領(lǐng)域中得以廣泛應(yīng)用。智能驗卷機可以對紡織品的彈性等各項質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)檢測與控制，以此來保障紡織品的生產(chǎn)質(zhì)量，滿足社會實際需求。因此，紡織企業(yè)以及技術(shù)人員應(yīng)加強對智能驗卷機機電控制系統(tǒng)的研究，通過先進(jìn)的技術(shù)措施來進(jìn)行機電控制系統(tǒng)的設(shè)計。這樣才可以有效提升其機電控制系統(tǒng)的運行效果，讓智能驗卷機的技術(shù)優(yōu)勢在紡織行業(yè)中得以充分發(fā)揮，以此來促進(jìn)紡織行業(yè)的良好發(fā)展。