用于印染设备的圆网印花联合机及其控制方法

技术领域

本发明涉及纺织品印花设备技术领域，尤其涉及用于印染设备的圆网印花联合机及其控制方法。

背景技术

圆网印花联合机在印花过程中，主要有两个同步：第一个是圆网的转动与印花导带的运动之间的同步。第二个同步是进布、印花导带、烘房传送带和落布单元之间的同步，它们之间的同步保证了织物在连续经过这四个单元时，运行平稳，对织物进行印花提供保障。

进布、印花导带、烘房传送带和落布这四个单元的传动均采用交流异步变频电机驱动，矢量型变频器控制。导带印花电机的传动作为主令信号。

针织弹力布因为具有很强的弹性和延伸性，因而进布单元与印花导带之间不能增加张力架反馈控制。目前的圆网印花联合机的进布控制大多是基于主从式运动控制的方式，即采用进布电机跟随印花导带电机速度的随动控制。

这种主从式速度控制方式无法适应控制存在负载变化的同步控制：无法解决圆网印花联合机在恒速时进布超喂电机、印花导带电机的负载变化造成的转速波动；更无法解决圆网印花联合机在升速、降速运动时进布超喂电机、印花导带电机转动的一致性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述一种或多种现有的技术问题，提供一种用于印染设备的圆网印花联合机及其控制方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

用于印染设备的圆网印花联合机，包括：

送布机构，用于输送针织弹力布，并对所述针织弹力布进行定位和除尘处理；

进布印花机构，与所述送布机构连接，接收所述送布机构输送过来的所述针织弹力布，并对其进行印花工艺；

调速机构，与所述进布印花机构连接，用于控制所述进布印花机构的输送速度；

所述调速机构实时检测所述进布印花机构中传送带运转的第一速度，对所述针织弹力布输送的第二速度的大小进行调整，使所述针织弹力布的所述第二速度大小与所述第一速度的大小一致。

优选地，进布印花机构包括进布超喂辊、压辊、印花导带、印花圆网、印花导带主动辊、印花导带被动辊和进布扩幅辊；

所述印花导带分别套设于所述印花导带主动辊和所述印花导带被动辊上，所述印花导带主动辊和所述印花导带被动辊分别设置在所述印花导带的两端；

所述压辊和所述印花圆网设置在所述印花导带顶部，所述印花圆网设置在所述印花导带主动辊和所述印花导带被动辊之间，所述压辊设置在所述印花导带主动辊和所述印花圆网之间；

所述印花导带主动辊靠近所述送布机构设置，所述进布超喂辊设置在所述送布机构与所述印花导带主动辊之间；

所述进布扩幅辊设置在所述进布超喂辊和所述印花导带主动辊之间。

优选地，调速机构包括驱动所述进布超喂辊运转的进布超喂驱动器、驱动所述印花导带主动辊运转的印花导带驱动器、设置在所述印花导带被动辊外侧跟随所述印花导带被动辊一同运转的编码器和分别与所述进布超喂驱动器、印花导带驱动器和编码器通信连接的控制器；

所述控制器调整所述进布超喂驱动器控制的所述第二速度，使所述第二速度的大小与所述第一速度的大小一致。

优选地，所述送布机构包括用于对所述针织弹力布除尘的除尘装置和设置在所述除尘装置的输送后方，对所述针织弹力布进行定位的定位装置；

所述进布超喂辊设置在所述定位装置的输送后方。

优选地，所述调速机构还包括设置在所述进布超喂辊外侧用于控制所述进布超喂辊转速的人机交互界面。

为实现上述目的，本发明的用于印染设备的圆网印花联合机，还包括设置在所述进布印花机构的输送后方的用于对印花后的所述针织弹力布进行烘干的烘干机构。

为实现上述目的，本发明还提供一种用于印染设备的圆网印花联合机的控制方法，包括：

在人机交互界面上设置进布超喂辊运转的第二速度相对印花导带运转的第一速度的超喂量；

控制器通过检测编码器的实时脉冲数，计算所述印花导带运转的所述第一速度；

所述控制器实时检测进布超喂驱动器的力矩，计算单位时间内的力矩前后变化量，即计算所述进布超喂驱动器的力矩加速度；

根据所述力矩加速度，通过所述力矩加速度补偿算法计算所述进布超喂驱动器的速度补偿量；

以所述第一速度为基础，通过所述超喂量与所述速度补偿量计算所述进布超喂驱动器运转的所述第二速度；

所述控制器根据所述第二速度对所述进布超喂驱动器进行调整，进而控制针织弹力布输送的所述第二速度与所述第一速度一致。

优选地，所述第一速度的计算公式为：

其中，u

优选地，所述力矩加速度补偿量积分分离控制算法为：

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其中：u

优选地，所述第二速度的计算公式为：

u

其中，u

基于此，本发明的有益效果在于：

1.通过本发明的方案，在整体装置的前部设置定位装置，能够对针织弹力布进行定位，防止针织弹力布运行中左右偏离；同时设置了除尘装置，能够对针织弹力布进行除尘处理，防止因灰尘落在针织弹力布上而影响印花效果；

2.通过本发明的方案，编码器设置在印花导带被动辊外侧，编码器的轴与印花导带被动辊一起旋转，真实反映印花导带的运行速度，克服了印花导带主动辊抖动；

3.通过本发明的方案，编码器的轴与印花导带被动辊一起旋转，在印花过程中，无论印花导带电机的负载发生变化时，还是在印花过程中升速、降速运动时电机特性的影响，控制器都会快速地检测，并快速做出相应的控制；

4.通过本发明的方案，控制器实时检测针织弹力布在印花前的变化趋势及变化大小，采用力矩加速度补偿算法，准确调整进布超喂电机的运动状态，从而保证针织弹力布的经向在印花前低张力状态，且保持经向的一致性，防止针织弹力布变形；

5.通过本发明的方案，针织弹力布在运行中与进布扩幅辊的表面产生纬向摩擦力，扩展织物防皱去皱，使针织弹力布平坦地运行至印花工艺门幅；

6.通过本发明的方案，调速机构与圆网印花工艺相结合，能够适应印花布多品种、多花型、小批量的特点，操作容易，具有较高的控制精度和可靠性，实现了针织弹力布在印花过程中的平稳运行。

附图说明

图1示意性表示本发明一种实施方式的用于印染设备的圆网印花联合机的整体结构示意图；

图2示意性表示本发明一种实施方式的用于印染设备的圆网印花联合机的控制方法的流程图；

图3示意性表示本发明一种实施方式的进布超喂的力矩加速度补偿量积分分离控制算法的流程图。

具体实施方式

现在将参照示例性实施例来论述本发明的内容，应当理解，论述的实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本发明的内容，而不是暗示对本发明的范围的任何限制。

如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”，术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。

图1示意性表示本发明一种实施方式的用于印染设备的圆网印花联合机的整体结构示意图，如图1所示，本发明的用于印染设备的圆网印花联合机，包括：

送布机构1，进布印花机构2，调速机构3和烘干机构4；

送布机构1的出料端与进布印花机构2的进料端连接，送布机构1用于输送针织弹力布，并对针织弹力布进行定位、除尘处理；

进布印花机构2的出料端与烘干机构4的进料端连接，接收送布机构1传送过来的针织弹力布，对其进行印花操作，之后将针织弹力布送往烘干机构4进行烘干，以此完成整个工作流程。

调速机构3设置在进布印花机构2的进料端与出料端，能够分别对针织弹力布的输送速度与针织弹力布的印花速度的大小进行检测，控制针织弹力布的输送速度与针织弹力布的印花速度一致，避免两者之间不同步而造成张力过大而使针织弹力布拉伸，也不会因为张力不足而造成针织弹力布的褶皱。

具体地，送布机构1包括除尘装置101和定位装置102，除尘装置101设置在定位装置102的输送前端，能够对针织弹力布进行除尘，保证针织弹力布的整洁度，使得后续印花操作不会因为灰尘导致印花不完整；

定位装置102能够对针织弹力布进行位置调整，防止针织弹力布运行中左右偏离。

送布机构1还包括进布架103，除尘装置101与定位装置102由螺栓固定在进布架103上，进布架103与进布印花机构2连接，当进布架103运转时，针织弹力布随进布架103运转输送至进布印花机构2。

进一步地，进布印花机构2包括进布超喂辊201、压辊202、印花导带203、印花圆网204、印花导带主动辊205和印花导带被动辊206；

进布超喂辊201设置在定位装置102的输送后方，两侧支撑固定在位于印花导带203进料端与定位装置102之间，通过进布超喂辊201运转，将针织弹力布，以低张力稳定不变形状态输送至印花导带203上。

压辊202与印花圆网204设置在印花导带203上方，压辊202两侧轴承座固定在印花导带203的出料端，而印花圆网204设置在印花导带203的进料端与出料端之间；

压辊202将进布超喂辊201输送过来的针织弹力布按压贴合在印花导带203上，以此实现针织弹力布与印花导带203同步运输；印花圆网204设置多个，对位于印花导带203上的针织弹力布进行印染，进行工艺印花；印花圆网204可根据印花工艺的套色数进行自由选择。

印花导带203套设于印花导带主动辊205和印花导带被动辊206上，印花导带主动辊205设置在靠近进布超喂辊201的一端，而印花导带被动辊206设置在远离进布超喂辊201的一端，印花导带203呈环形设置，形成封闭回路，通过印花导带主动辊205运转，带动印花导带203运转，输送位于其上的针织弹力布，同时也带动印花导带被动辊206一同旋转，此时，针织弹力布在印花导带203上的传输速度与印花导带203的传送速度完全一致。

进一步地，进布印花机构2还包括进布扩幅辊207，其位于进布超喂辊201与压辊202之间，进布扩幅辊207两侧的轴承座固定于印花导带203的输送前端，能对印花导带203进行扩幅，使其宽度增加，避免针织弹力布褶皱，使得最终成品印花不完整问题。

调速机构3包括进布超喂驱动器301、印花导带驱动器302、编码器303和控制器304；

进布超喂驱动器301与印花导带驱动器302设置在进布印花机构2的外侧，进布超喂驱动器301与进布超喂电机连接，而进布超喂电机与进布超喂辊201连接，以此实现进布超喂驱动器301对进布超喂辊201的控制；印花导带驱动器302与印花导带电机连接，而印花导带电机与印花导带主动辊205连接，实现印花导带驱动器302对印花导带主动辊205的控制。

在印花导带被动辊206的外侧设置编码器303，编码器303的轴与印花导带被动辊206的轴连接，随印花导带被动辊206一同旋转，能够通过编码器303检测印花导带203运行速度的大小。

控制器304与进布超喂驱动器301和印花导带驱动器302一同设置在进布印花机构2的外侧，分别与进布超喂驱动器301、印花导带驱动器302、编码器303通信连接，能够分别对进布超喂驱动器301、印花导带驱动器302、编码器303进行实时检测与控制，保证进布印花机构2中的进布速度与输送速度一致，防止因进布超喂辊201与印花导带主动辊205之间张力过大导致针织弹力布拉伸，两者张力过小导致针织弹力布堆积、叠加而影响印花工艺不完整问题。

进一步地，控制器304为SIO控制器。

进一步地，调速机构3还包括人机交互界面305，人机交互界面305设置在进布超喂辊201外侧，与进布超喂驱动器301之间采用RS485进行通信连接；用户可根据印花工艺的需求在人机交互界面305上设置进布超喂电机的超喂量，人机交互界面305将控制信号传递给进布超喂驱动器301，进布超喂驱动器301再通过电机根据设置速度驱动进布超喂辊201进行运转。

进一步地，本发明还设置烘干机构4，其设置在进布印花机构2的出料端，与进布印花机构2连接，用于对印花完成的针织弹力布进行烘干。

通过上述设备，在印花导带被动辊206外侧设置编码器303，能够实时检测印花导带203的传送速度，还设置了控制器304分别与进布超喂驱动器301、印花导带驱动器302、编码器303通信连接，能够控制整个印花圆网联合机的运转过程，包括启动、停止、升速、降速等各种操作，并将操作指令发送到CANbus总线，同时也能实时显示印花圆网联合机的车速、故障等状态信息；

通过数据监控以及自身算法自动调整进布超喂辊201的运转速度，无需多个用户时刻手动调整超喂，避免需要人工手动拉布产生的速度慢且次品多的问题。

图2示意性表示本发明一种实施方式的用于印染设备的圆网印花联合机的控制方法的流程图，如图2所示：

为实现上述目的，本发明还提供一种用于印染设备的圆网印花联合机的控制方法，包括：

步骤一，在人机交互界面305上设置进布超喂辊201运转的第二速度相对印花导带203运转的第一速度的超喂量；

步骤二，控制器304通过检测编码器303的实时脉冲数，计算印花导带203运转的第一速度；

步骤三，控制器304实时检测进布超喂驱动器301的力矩，计算单位时间内的力矩前后变化量，即计算进布超喂驱动器301的力矩加速度；

步骤四，根据力矩加速度，通过力矩加速度补偿算法计算进布超喂驱动器301的速度补偿量；

步骤五，以第一速度为基础，通过超喂量与速度补偿量计算进布超喂驱动器运转的第二速度；

步骤六，控制器304根据第二速度对进布超喂驱动器301进行调整，进而控制针织弹力布输送的第二速度与第一速度一致。

在步骤一中，需要根据厂家的印花工艺需求设置进布超喂辊201运转的第二速度相对于第一速度的超喂量。

在步骤二中，计算第一速度的公式为：

其中，u

在步骤三中，读取进布超喂驱动器301的电流，计算进布超喂驱动器301的力矩变化量，即可计算进布超喂驱动器301的力矩加速度，公式为：

力矩变化量＝后采样周期力矩-前采样周期力矩。

图3示意性表示本发明一种实施方式的进布超喂的力矩加速度补偿量积分分离控制算法的流程图，如图3所示：

在步骤四中，力矩加速度补偿量积分分离控制算法为：

其中：u

为了提高系统的稳定性，加快系统动态相应速度，力矩加速度补偿算法采用如上述公式的积分分离法；设定一个力矩变化阈值ε范围，当进布电机驱动器301的力矩变化量小于ε时，β等于1，上述公式同时存在比例、积分、微分算法，为PID算法，采用PID算法计算力矩加速度补偿量；当进布电机驱动器301的力矩变化量大于ε时，β等于0，上述公式同时存在比例、微分算法，无积分算法，为PD算法，通过消除积分采用PD算法计算力矩加速度补偿量。

在步骤五中，第二速度的计算公式为：

u

其中，u

根据控制器304的操作命令，根据编码器303反应的印花导带203的实时速度，结合进布超喂驱动器301的力矩变化量，通过力矩加速度补偿算法，对进布超喂电机进行同步控制，使针织弹力布在印花前低张力、平坦地与印花导带203同步运行。

上述方法综合考虑误差及误差变化的趋势，采用“基于误差来消除误差”的控制策略，对进布超喂电机准确、及时进行补偿，能够很好地实现针织面料在圆网印花联合机中进布超喂的同步控制。

通过上述控制方法，针织弹力布在印花过程中，当进布超喂电机、印花导带电机的负载发生变化时，在它们之间引入一个力矩加速度，采用力矩加速度补偿量积分分离控制算法计算补偿量，对进布超喂驱动器301进行补偿，及时、实时精确调整进布超喂电机的运动状态，从而实现进布超喂电机与印花导带电机之间的同步。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

应理解，本发明的发明内容及实施例中各步骤的序号的大小并不绝对意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。