特種光纖拉絲塔控制系統(tǒng)中若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、作為人類通信史上的里程碑,光纖的發(fā)明已經(jīng)有40余年的歷史,它的高帶寬、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)均讓其他信道望塵莫及;不僅如此,具有其他更多優(yōu)良特性的特種光纖,也在更寬的領(lǐng)域內(nèi)拓展著光纖的應(yīng)用?，F(xiàn)今,拉制光纖的主要設(shè)備就是光纖拉絲塔,然而,由于我國(guó)的光纖事業(yè)起步稍晚等原因,導(dǎo)致我國(guó)雖然現(xiàn)在是光纖制造大國(guó),但是其主要拉絲設(shè)備和核心技術(shù)均被國(guó)外壟斷;特別是在特種光纖制造設(shè)備方面,其差距更為明顯。所以,研制國(guó)產(chǎn)拉絲設(shè)備,加快光纖制造設(shè)備的技術(shù)提升,打破

2、國(guó)外對(duì)我國(guó)的技術(shù)限制,對(duì)我國(guó)光纖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要及深遠(yuǎn)的意義。
　　為此,針對(duì)我國(guó)特種光纖拉絲設(shè)備較為落后的現(xiàn)狀,我們自主研制了特種光纖拉絲塔,并按照需求,在硬件與軟件方面均采取了有助于優(yōu)化拉絲精度的諸多措施,使其可以進(jìn)行特種光纖的生產(chǎn),以滿足科研工作者對(duì)特種光纖性能與應(yīng)用的研究工作。
　　首先,我們對(duì)特種光纖拉絲塔的各個(gè)重要環(huán)節(jié)進(jìn)行功能劃分,明確每個(gè)環(huán)節(jié)的功能作用與技術(shù)指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō),光纖拉絲塔分為下棒單元、加熱單元、涂

3、覆固化單元、牽引單元與收絲單元,下棒單元提供預(yù)制棒的勻速饋送,加熱單元負(fù)責(zé)提供恒定的高溫以使預(yù)制棒到達(dá)軟化點(diǎn),為光纖拉絲做準(zhǔn)備;牽引單元負(fù)責(zé)拉制絲徑與張力均滿足需求的裸光纖;涂覆固化單元負(fù)責(zé)對(duì)裸光纖的包層,以保護(hù)裸光纖并增強(qiáng)其機(jī)械性能;而收絲單元就是拉絲塔的最后環(huán)節(jié),負(fù)責(zé)將涂覆固化后的成品光纖繞制在光纖盤(pán)上。這些環(huán)節(jié)中,最為關(guān)鍵的就是下棒單元與拉絲單元。
　　其次,針對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)的功能及技術(shù)要求,對(duì)光纖拉絲塔的機(jī)械結(jié)構(gòu)與電氣組成進(jìn)行

4、設(shè)計(jì),對(duì)組成機(jī)械結(jié)構(gòu)與電路的各器件進(jìn)行選型,以使其滿足整體的性能要求。對(duì)于下棒單元,我們采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠的方式,利用高性能單片機(jī)STM32作為直接控制器;對(duì)于牽引單元,我們采用雙牽引輪與預(yù)牽引相配合的機(jī)械結(jié)構(gòu),使用穩(wěn)定性強(qiáng)的工業(yè)控制器PLC作為控制器件。而且,為方便系統(tǒng)整體調(diào)度與增強(qiáng)人機(jī)交互功能,我們還使用了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作控制系統(tǒng)的上位機(jī)。這兩種控制器均與位于上位機(jī)角色的工控機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊,以方便完成任務(wù)的實(shí)時(shí)調(diào)度。
　

5、　最后,當(dāng)基本的功能實(shí)現(xiàn)后,我們?cè)谲浖用嫔线M(jìn)一步對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,引入合理的算法,增強(qiáng)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性與可靠性。對(duì)于下棒單元,通過(guò)對(duì)原始機(jī)械絲杠精度的實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析,我們采用實(shí)時(shí)比對(duì)與補(bǔ)償?shù)某绦蚬ぷ鞣绞?大大降低了預(yù)制棒饋送的實(shí)時(shí)誤差;對(duì)于牽引單元,我們引入了PID算法,結(jié)合PLC自身的PID調(diào)節(jié)功能,可以很方便地進(jìn)行算法控制,通過(guò)多次調(diào)試進(jìn)行參數(shù)調(diào)整,減小了絲徑波動(dòng)誤差。
　　經(jīng)過(guò)以上諸多方面的措施,已使特種光纖拉絲塔的預(yù)制