[01428025]卷绕头热牵伸辊温度智能控制系统

热牵伸辊（简称热辊）广泛应用在化纤纺织行业，是全拉伸丝工艺中牵引拉伸的关键设备。热辊主要由导丝盘、铂电阻、加热器、电机、旋转温度变送器（以下简称旋变器）、温度控制器组成。热辊导丝盘与电机做同步高速旋转，并通过其内部的加热器对导丝盘进行加热。从纺丝甬道下来的多条丝束缠绕在上下热辊的导丝盘上均匀受热，利用上下导丝盘的线速度差进行牵伸、定型。在纺丝牵伸工艺中，热辊导丝盘表面同一位置的温度稳定性和表面横向的温度均匀性对产品质量影响较大，因此热辊表面温度的控制至关重要。卷绕头热牵伸辊温度智能控制系统主要完成温度测量与变送、加热控制、数据通信、参数设置、报警处理等功能。铂电阻（PT100）和旋转温度变送器完成温度的测量与变送，温控器完成控制策略执行及控制量输出，由交流调压模块完成对加热器电压的可调控制，由控制面板完成温度显示和控制参数设置。每个温控器可同时接收两路热辊的温度数据，并对其温度进行控制。六个温控器安装在一个控制柜中，通过485总线与控制柜面板进行数据交互。每个控制柜同样采用485总线与远方PC机进行数据交互，PC机利用上位机软件实现对所有数据的监控管理。 旋变器由转子和定子两部分组成，转子固定在电机主轴上并与铂电阻相连，完成温度的采集工作，定子则安装在机座上。定子通过非接触的方式向转子提供电能，转子则通过红外向定子回传温度数据。旋转温度变送器将铂电阻采集到的温度信息通过电缆传送给主控器，由其控制交流调压模块，完成对热辊表面温度的控制。每个温控器可以同时实现两路热辊的温度控制。控制面板主要负责管理温控柜的多个温控器，负责设置各个温控器的PID参数，显示各个辊的温度、转速和故障信息，并负责跟远程工控机通信。本项目创新点包括：1）用连续可调的温度调压模块，取代传统的开关继电器方式，并利用基于预测的智能控制算法进行温度加热控制，改变了传统热辊的开关式控制加热方式，使得加热电流更加连续。2）采用感应耦合电能传输技术为旋转部件非接触供电，在旋转部件上利用红外技术回传采集的温度数据，解决旋转部件的数据传输和抗干扰问题；3）在基于两路PT100比较测温的基础上，同时利用磁环测量热辊转速，实现温度与转速的同步测量。经试验测试和现场试用，热辊温控系统具有较高的温度测量精度，很强的稳定性和抗干扰能力，良好的人机交互界面，完善的报警处理功能。旋变器测温精度可以达到±0.1℃，热辊加热升温迅速，温度调节过程较快，从室温加热到稳定至设定温度均小于10分钟。热辊经过长期连续运行，温度检测和控制稳定可靠，保证了拉丝产品较高的质量。拉丝成品率平均提高6%以上，经济效益明显。本系统已在省内外多家企业推广，累计新增经济效益5000万。项目经河南省科技厅鉴定为国内领先，相关成果已经发表十篇核心期刊论文，并完成三篇硕士学位论文。