东能交流伺服系统在电脑横机上的应用

作者：嘉善东菱电子科技有限公司

欢迎访问e展厅 展厅 3 织造机械展厅 喷气织机, 剑杆织机, 针织机, 编织机, 提花机, 横机, 圆织机, ... 摘要：本文基于对电脑横机工作原理及软件数据流向和硬件结构的分析，介绍了东能EPS系列伺服系统在电脑横机中的应用，给出了控制信号接线图和关键技术参数的设置。 1、引言 电脑针织横机是用来编织羊毛衫的，它是机电一体化在针织机械上的应用。自从1975年第一台商业化电脑横机问世以来，经过20多年的发展，电脑横机已经达到了比较完善的程度，现已成为针织横机发展的方向。 与普通横机比较，电脑横机具有自动化程度高、生产效率高、花型变换方便、产品质量易于控制的等优点，广泛的产品可能性尤其受到国内生产厂家的重视。中国是全球最大的毛衫生产国，全球八成的毛衫制品产自中国，这也就意味着中国也是电脑横机最大的消费国。在人民币不断升值，外贸壁垒越来越多的大环境下，只有提高产品质量和生产效率，才能使厂家获得更大的利润。因此国内对电脑横机的需求量也会越来越大。 目前国内电脑横机行业里多配置两套交流伺服系统，用于横机上机头和摇床的控制。主伺服用于机头驱动系统，摇床伺服用于针床移位系统。随着电脑横机市场需求越来越大，伺服作为一个主要精密传动配套部件将会迎来一个广阔的巨大的市场空间。 2、电脑横机系统工作原理 所有与编织有关的动作（如选针、三角变换、密度调节、导纱、针床横移等）都是由预先编制的程序，通过电脑控制器向各执行元件（电动机、电子选针器、电磁铁等）发出动作信号，去驱动有关机构与机件而实现编织过程。 电脑针织横机的主要结构如图1所示。它主要包括如图的8个部分：主控制箱、操作面板、纱架、横机机头、针床、走梭轨道、牵拉杆、底架。根据标号对各部分结构的功能进行说明。 1：主控制箱：包括上位PC机的主电路板和伺服电机的驱动板等。控制箱里的存储器和控制CPU分别存储已输入的程序和根据输入的程序对机器进行控制，以及对各种反馈信号进行处理，它是控制部分的核心。 2：操作面板：包括显示器和键盘，用于实时显示控制参数或用来通过键盘对纺织程序和纺织数据进行修改，是人机交互的窗口。 3：纱架：用于纱线的导入。 4：横机机头，是整个横机最复杂，包括了最多控制机构也是直接控制编织的机构，是横机的心脏。其主要包括导纱机构，三角机构，纺织选针机构，密度控制结构和信号检测机构。 5：针床，机头针床上往复运动通过千针和其自身横移来完成织物编织。 6：走梭轨道：用于引导导纱器和纱嘴。 7：牵拉杆。 8：底架。 3、电脑横机系统介绍 3.1 软件流程 图2所示为软件数据流程图，由此可以看出数据在电脑横机运行中的流向。其具体过程如下：花型准备系统根据衣片样品的图案，按照衣片的参数生成衣片控制代码。花型文件编译器对操作人员输入的花型文件进行编译，花型文件解释器是经过对编译的文件进行解释，将其转化成为可以用于控制的数据，并对数据进行存储和管理。控制器通过这些数据对数字I/O卡和运动控制卡进行控制。数字I/O卡和运动控制卡通过取得的弱电信号控制强电信号，直接控制横机本体。反馈的数据和衣片信息会通过操作界面反馈给操作人员。横机本体在受控状态下编织衣片。 3.2硬件结构 图3给出了电脑横机控制系统的硬件结构图。以工控机为中心，配以键盘，鼠标等外围设备。运动控制卡具有三个运动通道，可以实现三轴联动，运动控制卡外接光耦隔离电路板，大部分外接信号通过该电路板，运动控制卡和工控PC进行通讯。数字IO卡则用来处理大量的数字信号，该卡用于控制电脑横机的运动部件：选针器，集圈压板，移圈压板等。 4、东能伺服系统横机控制系统接线图与参数设置 电脑横机运行时是通过主伺服电机拖动横机机头做往复运动实行编制。采用伺服和同步齿形带驱动，机头可进行调节行程。一般运行过程中要求伺服电机带动机头换向平稳，无抖动和振动噪音，在正反转交替时要平滑无明显抖动现象。 摇床横移机构针织横机是生产毛衫的主要设备，而毛衣的花色品种及织物结构的变化，除了取决于三角机构的变换和排针外，摇床的横移也起到了重要作用。利用摇床横移可纺织斜纹、绞花、空花、移圈等复杂结构的织物。由于机器本身结构特点以及移圈功能的自动实现对摇床横移的准确性、平稳性、可靠性和机电一体化方面具有一定要求，摇床横移一般采用伺服或步进电机滚珠丝杆螺母副传动来实现。 东能伺服应用在电脑横机上，包括2部分：第一部分驱动主电机（1KW，1000RPM）通过皮带传动带动机头在床身上做来回往复运动，第二部分驱动摇床电机（0.75KW，3000RPM）通过皮带，带动滚珠丝杠来移动针板对校花纹。目前，东能伺服系统已经成功运用在浙江某电脑横机上，以下是东能伺服控制系统信号接线和参数设置。 4.1控制线（CN2）接线图： 4.2参数设置说明 （1）摇床参数 P4=0(控制方式选择，0：位置控制)； P9=5(电机型号选择，不同电机此参数不一样，5：代表750W电机)； P27=0/1(脉冲输入逻辑取反，可用于改变电机方向)； P31=625(输入指令脉冲倍频分子)； P32=16(输入指令脉冲倍频分母)； （2）主床参数 PA4=0(控制方式选择，0：位置控制)； PA9=19(电机型号选择，不同电机此参数不一样，)； PA11=1500(位置环增益，范围500—8000)； PA14=1000(速度环增益，范围500——8000)； PA15=2000(速度环积分时间常数，范围500——6000)； PA17=8000(速度给定滤波时间常数)； P25=10(编码器输出分频系数，设置电机编码器反馈输出脉冲的分频系数) P26=0/1(脉冲输出逻辑取反)； P27=0/1(脉冲输入逻辑取反，可用于改变电机方向)； P31=1(输入指令脉冲倍频分子)； P32=1(输入指令脉冲倍频分母)； PA38=1000(电流环增益，范围500——8000)； P63=1(0:减速停车，1：惯性停车)； 5、结论 东能EPS系列伺服在电脑横机中应用证明了本伺服系统具有响应快、定位精确、整定时间短、运行平稳等优点。经过客户使用，在电脑横机中使用东能伺服系统编织出来的羊毛衫等针织物均能符合要求，且各项指标性能都优于原先的伺服，可以有效提高生产效率。

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