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1、保证随机模式的质量研究马志鹏1 刘圆2 段磊21.2.西安工程大学 710048摘要：无规律是花式纱线的主要发展趋势，这就要求现有的控制系统具有随机模式的功能，但随机模式却存在不能保证开机和关机过程质量的问题。本文就是对随机模式进行改进，并与新型的开机和关机算法相结合，这样既可以实现随机模式，生产无规律的符合要求的花式纱线，又可以保证产品的质量。关键词：无规律，花式纱线，开关机，随机模式，质量1.花式纱线的发展方向最近几年来花式纱线总的是在向复合型无规律性方面发展。复合型即多种色彩及多种造型组合，除了多原料多色彩组合外，再加上独特造型设计，如平行纱、大肚纱、圈圈纱、竹节纱、波纹纱等的交替使用；
2、无规律性则是花式纱线花型的大小和长短在设定的范围内无规律的变化。花式纱线的花型的大小主要是由饰纱的速度决定的，而花式纱线花型的长短主要是由饰纱的时间影响的。2.随机模式的设计花式纺纱机计算机控制系统按随机模式运行时，是由上位机软件分别将时间和速度的最大值和最小值发送给下位机，并通过下位机控制运算产生随机数来控制花式纺纱机运行。但在实际生产过程中，由于下位机要时时处理数据，在时间上会产生一定的误差，影响纱线的质量，如果由上位机时时向下位机发送随机数值，由于传输的延迟，导致时间会不同步，同样也影响纱线的质量。因此为了保证纱线的质量，必须设置一种新型的随机模式运行方式，既不能增加下位机的工作量，也要
3、避免由于传输而引起的时间延迟。2.1 随机模式的原理设计花式纺纱机控制与工艺管理系统是一种由电脑控制，通过CAN总线控制纺纱机运行的控制系统。由于电脑处理数据较快，因此随机模式的算法完全是在电脑上实现的，然后将生成的随机数据一次性发送给下位机，再通过下位机控制纺纱机运行。A图1 纱线研发界面-随机模式在图1研发界面A区的数据模式中选择随机后，时间栏和速度栏会分成两列，只要将时间和速度的最大值和最小值设定好，系统就会自动选择随机数运行。本过程主要分三大块进行数据解析：(1).第一次解析后数据。将时间(分,秒,小数秒)转换为小数秒的形式。小数秒为0.1秒，即100ms。(2).第二次解析后数据。根
4、据组时间将时间随机模式转换为固定时间模式；将速度随机转换为固定速度模式。(3).第三次解析后数据。将段调用的纱线批号对应的数据加进来。这样不仅可以实现随机模式，而且还可以实现随机模式与固定模式兼容，真正意义上实现了自录入模式、固定模式、随机模式和调用已有数据模式的完善组合。2.2 数据验证2.2.1解析数据 我们按随机模式发送一组数据，在VB程序中的立即窗口中会反馈如下信息：解析前数据(画面数据),1,1,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0第一次解析后数据(将时间(分,秒,小数秒)转换为小数
5、秒的形式。),1,1,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,第二次解析后数据(根据组时间将时间随机模式转换为固定时间模式),1,1,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,第三次解析后数据(将段调用的纱线批号对应的数据加进来),1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,这三次解析过程完全按照我们的原理设计进行的，实现了自录入模式、固定模式、随机模式和调用已有数据模式的完善组
6、合。2.2.2 数据编译数据编译也分为三步进行，首先判断运行模式是否是随机模式，若是随机模式，则将随机数据自己编译到900段换算成固定模式，若不是随机模式，数据保持不变；第二，将所有段时间数据都转换成小于255的数据然后发送给下位机；第三，格式化当前变频器和步进电机的数据。将随机数据发送后，在VB程序中的产即窗口会反馈如下信息：编译成可运行数据开始编译后数据(如果是随机模式,那么补足成5000条数据,否则不变),1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,第二次编译后数据(将随机模式转换为固定模式),1,1,1,1,0,0
7、,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,第三次编译后数据(将所有段时间数据转换为小于等于255的数据),1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,第四次编译后数据(格式化变频器及步进电机的数据),1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,编译后数据2.2.3 数据校对在纱线研发界面中我们发送一组随机数据（以速度为例），时间为1秒，速度的最大值为2000，最小值为1000，将这组数据保存下来，然后重新打开研发界面，调用保存的这组数据，右键查看“调试被调用的纱线数据”，得到的数据如图2所示：图2. 随机模式下实际运行的数据采用这种运行模式来实现随机效果
8、，不仅可以减小下位机的工作量，保证控制系统的长期稳定运行，而且还可以保证时间的准确性，保证正常运行过程中的产品的质量。3.开机和关机程序的设计由于各罗拉负载的不同以及锭子惯性的不一，在开机和关机过程中不能同步运行，导致生产的产品质量达不到要求。因此要想保证开机和关机过程中的生产质量，必须解决同步问题。同时，在纺制花式纱线时，由于花型变化较多，为保证产品的质量，必须要保证开机和关机过程中生产的产品与正常运行时生产的一样。因此在设计开机和关机程序时必须考虑以下两个问题：各运转部件的同步和保证花型的质量。3.1各运转部件间的同步在实际纺纱过程中，锭子由于惯性的影响，以及各罗拉需要达到的速度不同，在开
9、关机过程中，无法实现他们之间的同步，导致纱线的花型和长度发生变化，影响了纱线的质量。为了使锭子和各罗拉同步，我们将开关机设为阶梯型的增减速模式，由于阶梯型的开关机模式分的阶梯较多，因此每两阶梯之间速度变化很小，它们完成变速的过程所用的时间也很短（经我们测试，当速度开满时，变速时间为0.1ms,而每个阶梯要运行3.125ms，这可以将变速时间忽略不计），而每一个阶梯都保持运行一段时间后再运行下一个阶梯，这样就可以保证变频器与各罗拉在每个阶梯中都能保持同步，整个开关机过程中变频器和各步进电机也会同步。具体实现方案如下：将开关机过程分为3200个阶梯，每个阶梯为3.125ms，开关机过程总共10s完
10、成。为了方便介绍，将变频器的正常运行的频率设为a （Hz），一号罗拉正常运行时的速度设为V1，二号罗拉正常运行的速度设为V2，设他们都是从第K个阶梯起动,K取大于5000/a的最小整数。这样在开机过程中，变频器的速度分别为aK/3200,a(K+1)/3200, a(K+2)/3200a,一号罗拉开机过程的速度分别为K V1/3200, (K+1)V1/3200, (K+2 )V1/3200V1，二号罗拉开机过程的速度为K V2/3200, (K+1) V2/3200, (K+2 )V2/3200V2了。这样既可以避免低离心率的影响，又可以解决变频器和步进电机间的不能同步的问题，保证开关机过程
11、中纱线的质量。3.2保证花型的质量我们设某一组数据的实际运行时间为T0 ，速度为V0 ，在开关机过程中需要运行时间T1 ，开关机过程中每段运行的时间为T，为了保证开关机过程所纺的花型长度与正常运行时的一样，列出如下公式：（1）表1. 开机过程所需要运行的时间（s）T0T1T0T1T0T1T0T1T0T10.11.4156251.14.6906252.16.4812503.17.8750004.19.0562500.22.0000001.24.9000002.26.6343753.28.0000004.29.1656250.32.4500001.35.3200002.36.7812503.38.
12、1218754.39.2750000.42.8281251.45.2906252.46.9281253.48.2468754.49.3812500.53.1625001.55.4781252.57.0718753.58.3656254.59.4875000.63.4656251.65.6562502.67.2125003.68.4843754.69.5906250.73.7406251.75.8312502.77.3500003.78.6031254.79.6937500.84.0000001.86.0000002.87.4843753.88.7187504.89.7968750.94.243
13、7501.96.1656252.97.6156253.98.8312504.99.9000001.04.4718752.06.3250003.07.7468754.08.9437505.01.000000注：T0:正常运行的时间（s） T1：开机过程所需要运行的时间（s）经我们推算得，10s的开关机过程中相当于正常纺纱的5s ，因此将T0分别取0.1、0.2 5.0代入可求得T1的数据，如下表1所所示：由于公式一中的V0可以左右两边同时约掉，因此在计算时，可以不用考虑速度的大小，这样在算后面几组在开关机过程中什么时候完成时，也方便了许多。我们以图3的参数分析下开机过程中的运行情况：图3 纱线研
14、发界面注：主机速度控制变频器的转速，在界面中1255对应变频器的频率是0.20Hz到50.00Hz，输入80时，对应15.63Hz；输入罗拉和输出罗拉是由步进电机控制器的，步进电机的转速等于界面中的数值除以10，可精确到0.1转/分；在段时间栏中的“0.1”代表0.1秒，即第一段输入时间“6”代表0.6秒。“ss”代表“秒”，“mm”代表分钟。开机时，第一组的数据运行总时间为3.465625s ，总共运行了1109段，第一组运行的速度分别为：、；第二组运行的时间为0.778124s （0.778124=4.243750-3.465625），总共运行了249段，第二组运行的速度分别为：、；后面的数据依此类类推，按照这样的数据运行，既可以保证罗拉与锭子同步，还可以保证开关机过程能智能的运行。保证开关机纱线的质量。4总结在上位机软件界面中输入时间和速度的范围值，系统就会在所输入的范围内随机取值并发送给控制系统运行，这样就可以保证花型的大小和长短在设定的范围内随机运行。同时为了解决因数据传输而导致的时间延迟，我们将随机值一次性取完，并一次性发送给下位机运行，这样不仅保证随机模式的正常运行，也保证时间的准确性。同时加入新型的开机和关机算法，保证各运行部件的同步运行，保证产品的质量。参考文献：1杨振和，周群妾，陈丽华，随机信号发生器在纺织工业中
