智能验卷机机电控制系统设计探讨

赵艳珍

（衡水学院，河北 衡水 053000）

0 引言

智能验卷机在纺织行业中属于一项比较先进的机械设备，随着该机械设备在纺织行业中的应用，纺织产品质量也得以提升。为了让智能验卷机在纺织行业中充分发挥出优势，技术人员应对其机电控制系统加以深入研究，通过科学合理的系统设计来保障此类机械设备的应用效果。

1 智能验卷机机电控制系统设计的主要需求概述

就目前的智能验卷机实际应用来看，其机电控制系统的主要需求包括以下几个方面：第一是自动控制需求，智能验卷机不仅应具备传统验卷机台所具有的操作，同时也应该采用工控机控制方式来替代传统的手动操作控制方式，实现控制的自动化；第二是人机界面需求，智能验卷机需要具备所有的系统动作按钮和相应的调速按钮等，界面上的功能应足够完善，且界面应简洁大方、操作方便，这样才能满足一线工作人员对于人机界面的操作需求；第三是同步控制需求，为有效保障布匹的张力恒定，智能验卷机应该达到双电机同步控制的效果，主辊和退卷辊的转动速度应保持一致[1]；第四是经济指标需求，在满足纺织品质量检验需求的基础上，应尽可能实现其购买和应用成本的进一步降低，提升其性价比。

2 智能验卷机机电控制系统的具体设计分析

2.1 系统设计构架分析

在对智能验卷机机电控制系统进行设计的过程中，其系统构架主要可以按照以下的方式进行设计。

首先，借助于工控机将相应的控制指令发送到1#变频器，这个指令可以给定主辊一个速度值，使其按照工艺要求中的初始速度开始运行；然后，工控机会将另一个指令发送给2#变频器，这个变频器中进行了PID 功能的设置，借助于该功能，可以对主辊和退卷辊双电机进行同步控制，让布匹张力始终保持恒定；最后，借助于张力传感器，可以对主辊和退卷辊这两者之间的布匹张力进行实时测量，并及时将张力的变化情况传递到工控机，在接收到来自于张力传感器的信息之后，工控机会将实际的张力变化情况作为依据，对发送给2#变频器的速度指令进行合理调整，这样就可以让退卷辊的转动速度得到合理调节，以此来保障布匹张力的恒定。

通过如上的方式，就实现了一套闭环控制系统的设计。图1 是智能验卷机机电控制系统的整体结构示意图。

2.2 PID 控制方案的具体设计分析

PID 控制方案主要是对智能验卷机中的退卷辊进行控制，使其与主辊运行保持一致，以此来保障智能验卷机的工作效果。在智能验卷机机电控制系统的具体运行过程中，其主辊速度主要应根据实际的工艺要求来加以确定，要想让退卷辊和主辊之间保持一致的运行步伐，进而让布匹张力始终保持在恒定状态，就需要对退卷辊的转动速度进行不断调整，以此来满足预期的运行目标。

在具体应用中，如果退卷辊的运转速度比主辊的运转速度快，就会出现布匹松弛现象，此时，系统就需要对其设定一定的速度减量，从而减慢退卷辊的运转速度，使其和主辊之间保持一致的运行步调，让布匹张力保持恒定；如果退卷辊的运转速度比主辊的运转速度慢，布匹就会呈现出过于紧绷的状态，这样的情况将很容易破坏掉布匹原有的纹理，严重的情况下甚至会导致布匹开裂现象发生。为有效避免此类情况对布匹质量的不利影响，系统需要对退卷辊给出一个增量，使其得到一定的加速处理，使其和主辊之间保持同步运行。在此过程中，如果速度的设定值有变化，其偏差也会变化，而将PID功能设置在变频器中，则可以让退卷辊的转速得到合理控制，使其始终与主辊之间保持同步运行。图2 是智能验卷机机电控制系统中的PID 体系设计图。

借助于设置在变频器中的PID，便可以让双电机得到同步控制，而在具体的控制过程中，需要对其相应的参数进行合理设置，表1 是智能验卷机机电控制系统中的PID 参数设置情况。

表1 智能验卷机机电控制系统中的PID 参数设置情况

2.3 通信体系具体设计分析

在工控机将指令发送给变频器之后，借助于变频器，可以将指定的任务完成。在这一过程中，主要借助于RS485 来进行指令传输。因为工控机自身并不具备RS485 串口，因此IPC 要对其串口进行转换，也就是进行RS232-RS485 型转换器的添加，以此来顺利完成指令的传输。图3 是工控机与变频器之间的通信连接示意图。

在机电控制系统中，借助于RS485 总线对工控机以及变频器进行通信连接，在变频器将相应的指令发送给工控机时，首先应及时给工控机一个应答，这个应答信息中包含着一些系统正常运行所必须的保障信息。如果工控机不能在一定时间之内接收到这个应答，便会记录一次通信失败，然后将相应的警报及时发送给操作人员。在接收到预警信息之后，操作人员可停车进行相关故障的紧急处理。

2.4 人机界面的具体设计分析

在智能验卷机的具体应用中，人机界面可以说是人和工控机之间实现交互的一个桥梁。在机电控制系统中，人机界面处在用户和硬件这两者之间，是专门为用户和系统之间相互沟通而设计的一种软件，其主要的功能是为用户提供便捷有效的操作界面，以此来实现信息的科学转换，让智能验卷机的纺织品质量检验任务得以良好完成[2]。

在具体的人机界面设计过程中，一项主要内容就是为操作者提供一个与工控机进行交互的界面，进而让工控机得到更好的操作，使其预期目标得以有效达成。通过这一人机界面，操作者可以对设备参数进行设定，让设备的操作更加方便灵活，更加人性化。同时，借助于这一人机界面，操作者也可以对相应的参数变化加以实时观察，以此来实现对系统实际运行情况的及时全面了解，进而及时发现系统运行存在的异常，最大限度避免系统故障对智能验卷机设备应用效果的不利影响。图4 为智能验卷机机电控制系统人机界面的工作流程示意图。

3 结语

在当今纺织行业的不断发展中，越来越多的先进技术与机械设备开始在纺织工程领域中得以广泛应用。智能验卷机可以对纺织品的弹性等各项质量指标进行科学检测与控制，以此来保障纺织品的生产质量，满足社会实际需求。因此，纺织企业以及技术人员应加强对智能验卷机机电控制系统的研究，通过先进的技术措施来进行机电控制系统的设计。这样才可以有效提升其机电控制系统的运行效果，让智能验卷机的技术优势在纺织行业中得以充分发挥，以此来促进纺织行业的良好发展。