CN101423153B - 恒张力中心卷取控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种橡胶压延设备。恒张力中心卷取控制系统，涉及中心卷取辊和电机，电机和卷取辊之间装有控制器，在控制器中设定最小卷径值，启动电机，电机速度通过直流调速装置反馈给控制器，控制器同时接收卷取辊的生产线速度，经软件系统计算后输出卷径值给直流调速装置。本发明主要应用于橡胶行业的恒张力中心卷取上，当然也可广泛应用于其他的恒张力中心卷取的工况上。可操作性和可示性更强，维护方便，运行稳定可靠，其最大的特点就是解决了对恒张力中心卷取控制卡的依赖，控制算法独特，因而最终使得该控制系统的控制精度较高，并降低了生产成本。

Description

恒张力中心卷取控制系统

一、技术领域：

本发明涉及一种橡胶压延设备，特别是较大张力压延生产。

二、背景技术：

在橡胶行业中用于橡胶压延生产线的卷取控制最早为手动控制张力，控制不恒定且不及时，后发展成模拟控制板控制张力，其稳定性仍没有解决。目前，主要是直流电机作为驱动，由不同厂家生产的直流驱动器驱动，在这种情况下就需要应用与驱动器配套的卷取卡，由卷取卡运算通过控制驱动器的输出电流来控制卷取张力，原理就是利用直流电机的堵转。当用户要求用现场总线方式控制驱动器时就存在着实质不足问题，因为用现场总线通讯要用到通讯协议卡，在只能加一个卡的驱动器上就不能再加卷取卡，如果采用可以加两个卡的驱动器又增加了成本。

三、发明内容：

本发明的目的是克服上述不足问题，提供一种恒张力中心卷取控制系统，控制精度提高，用于用现场总线方式控制驱动器的条件下作恒张力中心卷取，节约成本。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：恒张力中心卷取控制系统，涉及中心卷取辊和电机，电机和卷取辊之间装有控制器，在控制器中设定最小卷径值，启动电机，电机速度通过直流调速装置反馈给控制器，控制器同时接收卷取辊的生产线速度，经软件系统计算输出卷径值给直流调速装置。

所述电机装有PG检测速度信号，并将速度信号传输给直流调速装置。

所述卷取辊的生产线速度通过检测传输给控制器。

所述控制器软件系统采用下述计算公式进行卷取过程卷径计算：

D₂＝n₁×D₁/n₂

D₂实际卷径；

n₁最小卷径转速；

D₁最小卷径；

n₂反馈转速。

所述控制器软件采用下述公式计算出电机输出转矩T＝C_TφI_a，并将数据输入直流流调速装置，直流调速装置驱动电机运转，

T电机输出转矩；

C_T转矩常数；

φ磁通；

I_a电枢额定电流。

本发明主要应用于用现场总线方式控制驱动器的条件下作恒张力中心卷取，在控制器中通过程序运算控制驱动器的输出电流来实现恒张力中心卷取。把各个部分的转矩都考虑到其中，解决了由于元气件的自身的功能不足而带来的控制方案问题，同时使得控制上的可操作性和可示性更强，因其可查看到整个数据的处理过程，就可以针对不同的执行机构设定不同的参数，控制精度较高，更精确的控制卷取张力；并且可以以实际数值的方式进行设定，可以应用配方功能；解决了不能加卷取卡时的技术问题；减少元件节约成本。该控制最大的特点就是可操作性和可示性更强，维护方便，运行稳定可靠，解决了对恒张力中心卷取控制卡的依赖。在式(1)中M_固可通过现场调试得到。由于控制控制算法独特，因而最终使得该控制系统的控制精度较高，并降低了生产成本。

四、附图说明：

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明原理图。

图3为本发明软件流程图。

五、具体实施方式：

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明不限于具体实施例。

实施例1

恒张力中心卷取控制系统，如图1、2所示，电机和卷取辊之间装有控制器，如图3所示，在控制器(PLC)的CPU中设定最小卷径值，启动电机，电机速度装有PG检测实时收集速度检测信号，并将速度信号传输给直流调速装置，通过直流调速装置反馈给控制器CPU，卷取辊实时生产线速度通过检测传输给CPU，控制器接收生产线速度，经软件系统按下述公式计算后输出卷径值给直流调速装置，进行卷取中心调整。

本发明的原理公式：

(1)最大负载转矩[NM]：M₀＝M₁+M_固

(2)最大控制力矩[NM]：M₁＝F_S(max)×D_max

(3)张力比：K＝F_S(max)/F_S

(4)卷径比：q＝D_max/D₀

(5)卷取过程力矩[NM]：M_b＝F_S×D₁

(6)合并式(2)(3)(4)得： $M_1=\frac{q}{K}\×F_S\×D_1$

(7)卷取过程计算卷径：D₁＝V₁×D₀/n₁

(8)电机输出转矩T＝C_TφI_a

其中：M₀最大负载转矩；

M₁最大控制转矩；

M_固空卷取克服转矩；

I_e电机额定励磁电流；

I₁电机弱磁电流；

M₃空卷取下克服机构的固定转矩；

F_S(max)工艺需要最大卷取张力；

F_S卷取设定张力；

D_max工艺需要最大卷径；

D₁实际卷径；

V₁生产线速度；

D₀最小卷径；

n₁反馈转速；

T电机输出转矩；

C_T转矩常数；

φ磁通；

I_a电枢额定电流；

在不弱磁情况下M₀＝T，随电机电枢电流的增加卷取转矩增加；在弱磁情况下，如果电机电枢电流不变电机输出转矩就减小到约I₁/I_a倍，要想保持控制转矩不变就要使得电枢电流增加到I_e/I₁倍。在电机加减速过程中如果速度变化率较大时就会使得电流控制跟随性较差，为了减小这方面的影响可在加减速时增加和减小一定量的电流给定。

Claims (4)

1.恒张力中心卷取控制系统，涉及中心卷取辊和电机，其特征是：电机和卷取辊之间装有控制器，在控制器中设定最小卷径值，启动电机，电机速度通过直流调速装置反馈给控制器，控制器同时接收卷取辊的生产线速度，经软件系统计算后输出卷径值给直流调速装置，所述软件系统采用下述计算公式进行卷取过程卷径计算：D₁＝V₁×D₀/n₁

D₁实际卷径；

V₁生产线速度；

D₀最小卷径；

n₁反馈转速。

2.根据权利要求1所述的恒张力中心卷取控制系统，其特征是：电机装有PG检测速度信号，并将速度信号传输给直流调速装置。

3.根据权利要求1所述的恒张力中心卷取控制系统，其特征是：卷取辊的生产线速度通过检测传输给控制器。

4.根据权利要求1-3任一所述的恒张力中心卷取控制系统，其特征是：控制器软件采用下述公式计算出电机输出转矩T＝C_TφI_a，并将数据输入直流流调速装置，直流调速装置驱动电机运转，

T电机输出转矩；

C_T转矩常数；

φ磁通；

I_a电枢额定电流。

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