本发明涉及收卷装置技术领域，尤其涉及一种独立收卷台控制装置及方法。
背景技术：
浆纱机、浆然联合机等纺织机械都会有收卷的环节，传统的收卷装置都是采用机械传动，但机械的同轴传动对于机械的磨损是非常严重的，用于同轴传动部分的机械平均寿命基本上是一年，而且需要经常维护，维护的操作也是非常麻烦，不仅浪费人力而且维护费用很高，给客户带来了很多不便，尤其是纺织设备基本上是开机后不允许中途停止，如发生意外情况需要停止会造成很大的浪费。在这种情况下，张力控制收卷开始逐渐取代传统的机械传动。
而张力控制收卷通过对卷径和张力的精确计算，可以保证收卷电机输出转矩的平滑性能，但收卷装置的转动惯量很大，当卷径由小变大时，如果操作人员进行加速、减速、停止和再启动时很容易造成爆纱和松纱的现象，将直接导致纱的质量受损，导致设备生产效率不高，并且操作人员工作负荷高。
因此，需要提供一种自动控制并且可以实现高速收料的独立收卷台控制装置来解决上述技术问题。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种独立收卷台控制装置。解决了现有技术中在生产过程中需要人工调节收卷力矩电机力矩，导致由于人工问题造成设备生产率降低的问题。
本发明的技术效果通过如下实现的：
一种独立收卷台控制装置，包括伺服传动电机、plc控制器、气缸和光电传感器；所述伺服传动电机、所述光电传感器分别和所述plc控制器电连接，所述光电传感器用于实时检测输运机构上是否有材料，所述输运机构用于将材料输送至收料轴，所述plc控制器用于当所述光电传感器检测到所述输运机构上有材料时控制所述伺服传动电机加速运行，所述气缸用于控制收料轴运行，所述收料轴用于收卷材料。通过设置plc控制器，实现自动控制收卷，提升了收卷速度。通过设置伺服传动电机，取代了力矩电机，提高了控制精度，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降，转动惯量小。通过设置光电传感器，取代张力传感器，不包含机械性工作时间，使得检测材料过程中响应时间更短，并且能够检测的距离长。
进一步地，还包括变频器，所述变频器和所述伺服传动电机电连接。变频器用于调节伺服传动电机频率改变转速。
进一步地，还包括磁粉离合器，所述磁粉离合器用于收料轴匹配相适应的力矩。磁粉离合器根据电磁原理利用磁粉传递力矩，用于收卷材料。
进一步地，还包括人机交互装置，所述人机交互装置和所述plc控制器电连接。
进一步地，所述人机交互装置为触摸屏。
进一步地，还包括保护装置，所述保护装置和所述plc控制器电连接。通过保护装置和plc控制器电连接，在独立收卷台控制装置过负荷或者短路时，保护装置通过控制线路断开，起到保护的作用。
进一步地，所述保护装置为电流继电器。
进一步地，所述保护装置为模拟电子开关。
另外，提供了一种独立收卷台控制方法，所述方法基于上述的一种独立收卷台控制装置实现的，所述方法包括：
根据plc控制器控制收料轴低速跟随运动；
利用光电传感器检测输运机构上是否有材料；
当光电传感器检测到材料时，收料轴加速运动。
进一步地，根据plc控制器控制收料轴低速跟随运动，包括：
根据plc控制器获取编码器信号，并将编码器信号转化为输送机构运行速度；
将输送机构运行速度传送至伺服传动电机，伺服传动电机控制输送机构以输送机构运行速度运行；
输送机构牵引收料轴低速跟随运动。
如上所述，本发明具有如下有益效果：
1)通过设置伺服传动电机，取代了力矩电机，提高了控制精度，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降，转动惯量小。
2)通过设置光电传感器，取代张力传感器，不包含机械性工作时间，使得检测材料过程中响应时间更短，并且能够检测的距离长。
3)通过设置plc控制器，实现自动控制收卷，提升了收卷速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够根据这些附图获得其它附图。
图1为本申请实施例整体结构框图；
图2为本申请实施例独立收卷台控制方法步骤流程图。
其中，图中附图标记对应为：
伺服传动电机1、plc控制器2、光电传感器3、变频器4、人机交互装置5、保护装置6。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，一种独立收卷台控制装置，包括伺服传动电机1、plc控制器2、气缸、光电传感器3和人机交互装置5；光电传感器3和plc控制器2电连接，伺服传动电机1和plc控制器2电连接，plc控制器2用于当所述光电传感器3检测到输运机构上有材料时控制伺服传动电机1加速运行，光电传感器3用于实时检测输运机构上是否有材料，并发送信号给plc控制器2，所述输运机构用于将材料输送至收料轴，所述气缸用于控制收料轴运行，所述收料轴用于收卷材料，人机交互装置5和plc控制器2电连接，人机交互装置5为触摸屏，通过触摸屏设置参数，并将所述参数转化为编码器信号传递给plc控制器，次编码信号采取和独立收卷台共集电极信号0v，plc控制器将编码器信号转化为输送机构运行速度。通过设置plc控制器，实现自动控制收卷，提升了收卷速度。通过设置伺服传动电机，取代了力矩电机，提高了控制精度，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降，转动惯量小。通过设置光电传感器，取代张力传感器，不包含机械性工作时间，使得检测材料过程中响应时间更短，并且能够检测的距离长。
本实施例中，还包括变频器4，变频器4和伺服传动电机1电连接。变频器可以根据负荷调节伺服传动电机频率来改变转速，电压低的地方伺服传动电机可以降低频率，让伺服传动电机可靠启动，负荷轻的地方可以降低伺服传动电机频率，减少转速和电流，从而节约电能。通过变频器可以解决电机温升、绝缘强度、噪声、震动、冷却以及频繁启动、制动给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化等问题，并且还可以有效降低电机在启动是的瞬间电压。
本实施例中，还包括磁粉离合器，磁粉离合器用于收料轴匹配相适应的力矩。磁粉离合器用于在输送机构和收料轴转矩传递过程中起到离合作用和转矩制动作用，利用连结时的圆滑特性及定转矩特性起到缓冲作用，使得收料轴的加速度稳定，避免发生冲击的尖峰转矩，并且当工作系统发生意外，转矩超载时，离合器自动打滑，从而保护机械设备和原动力，起到过载保护的效果。
本实施例中，还包括保护装置6，保护装置6为电流继电器，电流继电器和plc控制器2电连接。通过电流继电器和plc控制器电连接，在独立收卷台控制装置过负荷或者短路时，线路中电流值超过电流继电器的过电流参数整定值，电流继电器的衔铁、触点机构动作，常开和常闭触点输出相应的控制信号，从而达到保护的作用。
实施例2：
如图1所示，一种独立收卷台控制装置，包括伺服传动电机1、plc控制器2、气缸、光电传感器3和人机交互装置5；光电传感器3和plc控制器2电连接，伺服传动电机1和plc控制器2电连接，plc控制器2用于当所述光电传感器3检测到输运机构上有材料时控制伺服传动电机1加速运行，光电传感器3用于实时检测输运机构上是否有材料，并发送信号给plc控制器2，所述输运机构用于将材料输送至收料轴，所述气缸用于控制收料轴运行，所述收料轴用于收卷材料，人机交互装置5和plc控制器2电连接，人机交互装置5为触摸屏，通过触摸屏设置参数，并将所述参数转化为编码器信号传递给plc控制器，次编码信号采取和独立收卷台共集电极信号0v，plc控制器将编码器信号转化为输送机构运行速度。通过设置plc控制器，实现自动控制收卷，提升了收卷速度。通过设置伺服传动电机，取代了力矩电机，提高了控制精度，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降，转动惯量小。通过设置光电传感器，取代张力传感器，不包含机械性工作时间，使得检测材料过程中响应时间更短，并且能够检测的距离长。
本实施例中，还包括变频器4，变频器4和伺服传动电机1电连接。变频器可以根据负荷调节伺服传动电机频率来改变转速，电压低的地方伺服传动电机可以降低频率，让伺服传动电机可靠启动，负荷轻的地方可以降低伺服传动电机频率，减少转速和电流，从而节约电能。通过变频器可以解决电机温升、绝缘强度、噪声、震动、冷却以及频繁启动、制动给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化等问题，并且还可以有效降低电机在启动是的瞬间电压。
本实施例中，还包括磁粉离合器，磁粉离合器用于收料轴匹配相适应的力矩。磁粉离合器用于在输送机构和收料轴转矩传递过程中起到离合作用和转矩制动作用，利用连结时的圆滑特性及定转矩特性起到缓冲作用，使得收料轴的加速度稳定，避免发生冲击的尖峰转矩，并且当工作系统发生意外，转矩超载时，离合器自动打滑，从而保护机械设备和原动力，起到过载保护的效果。
本实施例中，还包括保护装置6，保护装置6为模拟电子开关，模拟电子开关和plc控制器2电连接。模拟电子开关也叫固态继电器，用于控制plc控制器来完成信号链路的连接和断开，起到保护作用，模拟电子开关具有无机械触点、功耗低、速度快、体积小和寿命长等优势。
工作原理：
通过人机交互装置5设置参数，并将所述参数转化为编码器信号传递给plc控制器2，plc控制器2将编码器信号转化为输送机构运行速度，plc控制器2将输送机构运行速度传送至伺服传动电机1，伺服传动电机1控制输送机构以输送机构运行速度运行，输送机构牵引收料轴低速跟随运动，跟随运动速度为对输送机构的运行速度的自适应速度，当光电传感器3检测到材料时，根据磁粉离合器的开度匹配相适应的力矩，收料轴加速运动；当光电传感器3检测不到材料时，收料轴减速至跟随运动速度，直至光电传感器3再次检测到材料时进行加速运动。
如图2所示，一种独立收卷台控制方法，所述方法基于上述的一种独立收卷台控制装置实现的，所述方法包括：
根据plc控制器2控制收料轴低速跟随运动；
利用光电传感器3检测输运机构上是否有材料；
当光电传感器3检测到材料时，收料轴加速运动。
s101：根据plc控制器2控制收料轴低速跟随运动；
根据plc控制器获取编码器信号，并将编码器信号转化为输送机构运行速度，通过人机交互装置设置参数，并将所述参数转化为编码器信号传递给plc控制器，plc控制器将编码器信号转化为输送机构运行速度，plc控制器将输送机构运行速度传送至伺服传动电机，伺服传动电机控制输送机构以输送机构运行速度运行，输送机构牵引收料轴低速跟随运动，跟随运动速度为对输送机构的运行速度的自适应速度。
s102：利用光电传感器3检测输运机构上是否有材料；
s103：当光电传感器3检测到材料时，收料轴加速运动。
当光电传感器检测到材料时控制收料轴加速运动；当光电传感器3检测不到材料时控制收料轴减速至跟随运动速度，直至光电传感器3再次检测到材料时再次进行加速运动。
如上所述，本发明具有如下有益效果：
1)通过设置伺服传动电机，取代了力矩电机，提高了控制精度，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降，转动惯量小。
2)通过设置光电传感器，取代张力传感器，不包含机械性工作时间，使得检测材料过程中响应时间更短，并且能够检测的距离长。
3)通过设置plc控制器，实现自动控制收卷，提升了收卷速度。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征能够相互结合。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
1.一种独立收卷台控制装置，其特征在于，包括伺服传动电机(1)、plc控制器(2)、气缸和光电传感器(3)；所述伺服传动电机(1)、所述光电传感器(3)分别和所述plc控制器(2)电连接，所述光电传感器(3)用于实时检测输运机构上是否有材料，所述输运机构用于将材料输送至收料轴，所述plc控制器(2)用于当所述光电传感器(3)检测到所述输运机构上有材料时控制所述伺服传动电机(1)加速运行，所述所述气缸用于控制收料轴运行，所述收料轴用于收卷材料。
2.根据权利要求1所述的一种独立收卷台控制装置，其特征在于，还包括变频器(4)，所述变频器(4)和所述伺服传动电机(1)电连接。
3.根据权利要求2所述的一种独立收卷台控制装置，其特征在于，还包括磁粉离合器，所述磁粉离合器用于收料轴匹配相适应的力矩。
4.根据权利要求1所述的一种独立收卷台控制装置，其特征在于，还包括人机交互装置(5)，所述人机交互装置(5)和所述plc控制器(2)电连接。
5.根据权利要求4所述的一种独立收卷台控制装置，其特征在于，所述人机交互装置(5)为触摸屏。
6.根据权利要求1所述的一种独立收卷台控制装置，其特征在于，还包括保护装置(6)，所述保护装置(6)和所述plc控制器(2)电连接。
7.根据权利要求6所述的一种独立收卷台控制装置，其特征在于，所述保护装置(6)为电流继电器。
8.根据权利要求6所述的一种独立收卷台控制装置，其特征在于，所述保护装置(6)为模拟电子开关。
9.一种独立收卷台控制方法，所述方法基于如权利1-8任一项所述的一种独立收卷台控制装置实现的，其特征在于，所述方法包括：
根据plc控制器(2)控制收料轴低速跟随运动；
利用光电传感器(3)检测输运机构上是否有材料；
当光电传感器(3)检测到材料时，收料轴加速运动。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述根据plc控制器(2)控制收料轴低速跟随运动，包括：
根据plc控制器(2)获取编码器信号，并将编码器信号转化为输送机构运行速度；
将输送机构运行速度传送至伺服传动电机(1)，伺服传动电机(1)控制输送机构以输送机构运行速度运行；
输送机构牵引收料轴低速跟随运动。
技术总结