[发明专利]轧花机棉卷密度自动控制方法及其自动控制装置

说明书

本发明属于棉花加工机械的自动控制技术领域，特别涉及对轧花机棉卷密度的自动控制方法及装置。

轧花机的棉卷密度是指轧花机中工作箱内棉卷的松紧程度，它是直接影响棉花加工质量和产量的重要因素。棉卷密度越大，轧花机的产量越高，但加工质量差，并且在棉卷密度大到一定程度时，棉卷会在工作箱内堵塞，从而停止转动，这在轧花过程中是一个经常会发生的故障，加工工人必须时刻监视着这种故障的发生，并需及时对其采取措施，打开工作箱，对棉卷进行整理后才能继续加工。如果处理不及时，会导致锯片在棉卷内剧烈摩擦产生高温引起火灾或者锯片轴电机由于负荷过大而烧坏等事故发生，当棉卷密度小时，加工质量好，但产量低，并且在棉卷密度小到一定程度时，工作箱内将无法形成棉卷而不能进行正常的加工。

因此，对棉卷密度的控制是必需的。只有将棉卷密度控制在适当的水平上，才能够既有比较好的加工质量，同时也能达到一定的产量。对轧花机棉卷密度的自动控制方法及实现装置的研究受到广泛的关注，并取得很大进展。

棉卷密度的大小取决于喂花速度，因为工作箱的形状、大小是固定的，所以喂花速度越高，棉卷密度将会越大;反之，棉卷密度会越小。喂花是靠两个喂花辊的相对转动来完成的，喂花速度又取决于喂花辊的转速。因此，采用什么方法去控制调整喂花辊转速，选取什么样的控制方法，有关棉卷密度的信号如何采集，是实现棉卷密度自动控制的技术关键及技术难点。

目前，已广泛用于轧花机上棉卷密度控制方法主要为锯片轴电机电流反馈法，这是美国、前苏联和我国某些轧花机上所采用的棉卷密度控制方法，其方法可见苏联专利（专利号SU1395701）。这种方法的依据是，棉卷密度越大，锯片的负荷越大，锯片轴电机的电枢电流也会越大;反之，锯片轴电机电流会越小。因此，该方法通过测量锯片轴电机电流的大小，就可以检测出棉卷密度的大小。再将这一检测值反馈去控制喂花速度，于是就完成了棉卷的自动控制。

但是，长期的实践表明，锯片轴电机电流的变化并不完全是由棉卷密度的变化引起，并且它对棉卷密度的反映只有在棉卷接近堵转时才明显，其它时候变化则不显著。因此，它并不能保证工作箱内的棉卷有一个稳定、合适的密度，而只能在棉卷接近堵转时作出大的反应，比如停止喂花，打开工作箱等。因此可以说，这种方法最大的作用并不是控制棉卷密度，而是保证工作箱内不堵塞，主要起保护作用。

本发明的目的在于克服上述已有轧花机棉卷密度的自动控制方法的不足之处，提出一种崭新的对棉卷密度的自动控制方法及其自动控制系统。使其具有控制效果显著、方法简单，操作简便，抗工作环境干扰强，工作稳定可靠等优点。

本发明人对轧花机的工作过程进行了实际调查及深入分析，认为，工作箱内不同密度的棉卷对工作箱胸板会产生不同的压力（称为“工作压力”），胸板的工作压力大小直接反映出工作箱内棉卷密度状态。为此，本发明提出一种崭新的轧花机棉卷密度的自动控制方法，即监测轧花机工作过程中工作箱胸板的工作压力，并将此压力信号转换成电信号，再反馈控制调整喂花辊电机的转速，达到调整喂花速度，控制棉卷密度的目的。

本发明提出的轧花机棉卷密度自动控制方法，主要包括以下步骤

（1）将一个以上力传感器安装在轧花机工作箱胸板外不同位置，当工作箱内无棉卷时，使力传感器测头与工作箱胸板接触，不受力;

（2）设定工作箱内棉卷正常密度时对工作箱胸板产生的压力（称为“工作压力”）为设定值，对应电信号U_R;

（3）轧花机工作时，工作箱内形成棉卷，力传感器不断测出工作箱内工作压力并转换成电信号U_F;

（4）比较设定值U_R与实测值U_F得到一个控制信号U_C，反馈控制喂花调速电机器，使该电机转速相应改变，喂花速度改变，使棉卷密度保持确定状态。

本发明按上述方法设计的棉卷密度自动控制系统，其特征在于包括一个以上力传感器，密度控制仪，喂花调速电机及其调整控制器，减速器，各组成部分，所说的力传感器安装在工作箱胸板外，传感器测头与胸板接触，测量胸板工作压力并转换成电压信号，所说的密度控制仪包括对所说传感器输出的信号进行调整放大的信号调理电路，对该调整电路输出的信号进行滤波的滤波电路，将滤波后的信号进行显示的显示电路，将滤波后的信号与预先设定信号进行比较判断得到控制信号的比较电路，对控制信号参数进行调节的参数可调PID调节器，各部分。