CN101604952A

CN101604952A - 滑差电机自动控制装置

Info

Publication number: CN101604952A
Application number: CNA2009101358446A
Authority: CN
Inventors: 向明强
Original assignee: BEIJING JINPUTE PRINGTING MACHINE Co Ltd
Current assignee: BEIJING JINPUTE PRINGTING MACHINE Co Ltd
Priority date: 2009-04-29
Filing date: 2009-04-29
Publication date: 2009-12-16

Abstract

本发明涉及滑差电机自动控制装置，包括：滑差电机、张力信号采集装置和滑差电机控制器；张力信号采集装置，用于将物料在生产加工过程中展开的张力转换成张力信号；滑差电机控制器，用于根据张力信号与预设的标准值进行比较，根据比较结果自动控制滑差电机。本发明采用闭环张力自动控制方式，根据物料的特性，设定标准值，张力传感器检测到物料张力误差的大小通过自动比较后，自动调整输出滑差电机所需的电压和电流，完成了给定目标，自行检测、自行对比、自行调整的自动化循环功能。

Description

滑差电机自动控制装置

技术领域

本发明涉及自动控制领域，尤其涉及滑差自动控制装置。

背景技术

各种行业各种工艺各种材料，在生产加工时需要连续牵引及收卷等卷材的过程中都要应用电机控制器，如：塑料薄膜，纸张、布艺印染、铜线、铝箔、纺线、薄铁皮、铜皮等凡需要连续牵引及连续收卷的材料及工艺，各种卷对卷的印刷机、复合机、吹膜机、涂布机、编织袋印刷机、转移印花机、缠绕机、卷线机、印染机、造纸机等各种行业机械设备。

目前国内国外滑差电机控制器的控制方法是：滑差电机是一个异步电机和一个电磁转差离合器组成，另外还有一个测速装置组成，将转速得出电信号反馈比较放大控制电磁转差离合器电流达到手动给定调速目的，这种方式存在以下缺点：1)速度特性不稳定；2)没有闭环自动检测调整功能；3)没有纯转矩功能。

发明内容

为了解决上述的技术问题，提供了滑差电机自动控制装置，其目的在于，克服现有电机控制器的缺点。

本发明提供了滑差电机自动控制装置，包括：滑差电机、张力信号采集装置和滑差电机控制器；

张力信号采集装置，用于将物料在生产加工过程中展开的张力转换成张力信号；

滑差电机控制器，用于根据张力信号与预设的标准值进行比较，根据比较结果自动控制滑差电机。

张力信号采集装置为压力传感器，汽缸和摇动杆及编码器组成的摆杆装置，或者汽缸和摇动杆及电位器组成的摆杆装置。

汽缸用于通过调节气压大小使物料经过的摇动杆位置发生变化；编码器用于根据摇动杆位置的变化计算出脉冲个数，并以脉冲当量转换为电信号，输出至滑差电机控制器；电位器用于根据摇动杆位置的变化将电位器角度变化转换为电信号，输出至滑差电机控制器。

当张力信号大于或小于标准值时，滑差电机控制器自动控制驱动滑差电机的电枢，实时控制转矩以实现物料在牵引和卷取的卷径在变化条件下卷取张力一致。

滑差电机包括第一滑差电机和第二滑差电机；

滑差电机控制器，用于控制当第一滑差电机卷取量足时转换到第二滑差电机继续收卷；

第一滑差电机和第二滑差电机输出同样的扭矩力。

还包括PLC可编程控制器，用于直接接收滑差电机的发送的电信号，并在处理后发送至滑差电机控制器，滑差电机控制器根据该电信号控制滑差电机。

还包括与变频控制器变频电机的连接；PLC可编程控制器还与变频控制器连接；PLC可编程控制器将处理后的信号发送至变频控制器，变频控制器依据其接收的信号对变频电机进行控制；滑差电机控制器控制多个滑差电机同步工作；变频电机为主电机。

滑差电机的发送的电信号为转速信号；滑差电机自动控制器利用经对比放大输出的电压控制滑差电机的力矩；变频控制器根据转速信号将频率输送给变频电机，从而使主电机和滑差电机自动同步。

当主电机暂停止运转时，滑差电机控制器随即记忆了当前张力值，滑差电机控制器控制的滑差电机处于堵转状态，并维持当前的扭矩力；当主电机重新开动时，滑差电机控制器随即以记忆的当前值同步响应。

第二滑差电机运转的数度高于第一滑差电机的线数度。

本发明提供的技术方案具有如

1、可以用单台控制器同时驱动两台电机，输出是同样的扭矩力。

2、用于印染设备的闭环张力控制各电机的同步控制最为直接有效并快速响应。

3、适用广泛。适用于各行各业。

4、结构简单。

5、智能自动化程度高(达到无人看守的目的，降低企业生产成本)

6、稳定。电压、电流从零起调。用数字化的控制方式控制滑差电机。

7、具有PLC可编程控制器适配变频控制电机收卷的各项功能(但不能代替PLC变频电机)。

8、系统具备预速功能，用于线速度150米/min(分)以内的自动打断和手动接料功能。

9、满足不停机、不减速打断和接料，减少废料提高利润。

10、闭环张力自动控制方式(配套张力传感器检测控制)根据物料的特性，设定标准值，张力传感器检测到物料张力误差的大小通过自动比较后，自动调整输出滑差电机所需的电压和电流，完成了给定目标，自行检测、自行对比、自行调整的自动化循环功能。

11、易拉伸材料性能更为独特、优越(薄膜印刷、吹膜机，细线、收卷等张力更稳定，厚薄更均匀，不变形)。

12、双轴收卷，更合理的预速功能。

13、初始小力矩特性更合理。本系统高速小力矩运转时线性较好。良好的堵转特性(省电，不发热)。

14、适用于各种减速比(便于减速比设计、安装、操作)。

15、运行稳定，卷曲表里松紧一致。

16、开关电源供电效率高长寿命。

附图说明

图1是滑差电机自动控制器在各种印刷机、涂布机中的应用示意图，其中由单台滑差电机自动控制器控制两台滑差电机，实现A轴正常卷取，B轴预速驱动，满足高速不停机的打断接料；

图2是滑差电机自动控制器在印染、印布等各种设备工艺中使用滑差电机和PLC可编程控制器与变频电机的同步控制的运用示意图；

图3是滑差电机自动控制器在分切机、复卷机印布等各种设备工艺中使用滑差电机的双轴收卷及同步控制的运用示意图；

图4是吹膜机及软铜线涂层(漆包线)等易拉伸材料的设备工艺中运用示意图；

图5是摆杆装置与电位器或者编码器构成的传感器的示意图。

图1-图5中，各附图标记的指代的部件如下：滑差电机11，打断刀12，监视镜头14，观察屏15，滑差电机自动控制器16，张力传感器21，压合、压纹滑差电机22，印刷、涂布机组变频电机23，张力检测器24，放卷磁粉制动器25，A轴16，B轴27，压合辊主电机31，吹模机41，摇动杆51，气缸52，电位器或编码器53

具体实施方式

控制原理：物料在生产加工过程中展开的张力，通过压力变位转换为电信号的传感器；或通过汽缸和摇动杆及编码器组成的摆杆装置，通过调节气压大小使物料经过的摇动杆位置发生变化，计算出编码器的脉冲个数，以脉冲当量转换为电信号，或通过同样的方式使电位器角度变化转换为电信号；从而输出可变量的线性直流电压DC 0V-5V(伏)或0V-10V(伏)、电流0mA-200mA(毫安)的电压和电流，对物料张力作用转换为电信号后输送给控制器与设定标准值的进行比较，当检测值大于或小于标准值时，控制器自动调整修正电流电压驱动滑差电机的电枢，平衡控制转矩大小，实现物料在卷径变化的情况下牵引和卷取张力一致。

本发明是：1、去掉现有技术中的速度特性，利用原有的转矩特性用闭环自动的方式来控制滑差电机纯力矩输出，并以直流DC 0V-90V(伏)数字化线性稳定输出给滑差电机。

2、利用滑差电机原有的发电机的电信号给PLC可编程控制器处理(后，经闭环滑差电机自动控制器输送控制滑差电机，达到多个电机作用于同一台设备时通过物料的张力和同步信号达到同步运行的目的。

当印染设备在工作中主电机暂停止运转时，滑差电机控制器随即记忆了当前张力值，所控制的滑差电机处于堵转状态，并维持当前的扭矩力。当主机重新开动时控制器随即以记忆的当前值快速同步响应，在停止启动过程中至始至终保持了物料张力的一致性，节省了大量的物料，减少浪费。

物料在加工卷取过程中，为了减少废品，提高效率，需要不停机连续作业，当A轴卷取量足时需要换到B轴继续卷取，为了满足同步同速的工艺要求B轴需要提前有条件运转，换卷B轴运转的数度高于A轴的线数度，并需要两台电机的输出力矩一致，方能满足B轴的初卷取张力，转换时需要闭环滑差电机自动控制器提供了用同一力矩、一台控制器、分别满足两台滑差电机的收卷和预速需要的特有功能。同时充分满足了由低速到高速不停机的手动或自动接换料条件。

A轴换B轴时，力矩一致，B轴处于无负荷高速运转，接料的瞬间因惯性原因，内卷几圈较紧后张力自动平衡一致，更利于整卷的平整工艺需求。

根据物料的加工所需张力的来倒推算力矩、速度、电机大小关系，较为简单，另滑差电机自动控制器调整滑差电机转速是从0转/min到1250转/min。从0N/m扭矩起调至电机最大扭矩。满足原机械设计时的各种速比(只要满足力矩和速度需要可以用各种减速比)。

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。开关电源和传统变压器电源相比，优点就是体积小，效率高，变压器不过热，的优点

滑差电机自动控制器设计时克服了原控制器因电压不稳和力矩不稳的双重矛盾，使用了从165v(伏)-260V(伏)宽电压输入，克服了供电的波峰，和低电压的衰减，并使用了纯力矩特性和自动特点，从而达到运行稳定，卷取表里松紧一致。

滑差电机控制器自动控制，是物料经过张力传感器时产生的压力转换为可变的电信号，滑差电机自动控制器根据采集的信号放大、运算、与标准值进行比较。当张力检测值大于或小于标准值时控制器自动、实时调整输出DC 0V-90V(伏)的电压，和0A-10A(安培)的电流驱动滑差电机的电枢，实现物料通过张力、控制输出力矩特性的运转目的。

滑差电机上有个测速装置将当前转速电信号输送给PLC可编程控制器经运算处理后同时将结果发送给滑差电机控制器和变频控制器，滑差电机控制器控制经对比放大输出的电压控制滑差电机的力矩；变频控制器经调整后将频率输送给变频电机，达到两种多台电机自动同步运用的目的。

滑差电机自动控制器提供了用一台台控制器，在同一力矩下、分别满足两台滑差电机的收卷和预速需要的特有功能。方法是：使用张力传感器配套的滑差电机自动控制器输出DC 0V-90V(伏)的电压，和0A-10A(安培)的电流同时驱动两台滑差电机的电枢，因给滑差电机提供的是同一电压和电流，两台同样功率同样扭矩力的电机输出的是一样的力矩，充分满足了在收卷应用中预速不停机接换料条件。一台滑差电机需要的电流是0-5安培，本控制器完全具备控制两台电机的条件。

使用张力传感器配套的滑差电机控制器和滑差电机构成了通过自行调整修正的形成张力环(被称为闭环)。

PLC可编程控制器是应用于机械电子工业的采集信号、编写、计算、处理、放大、桥接、输出的工业计算机。

本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。

Claims

1.滑差电机自动控制装置，其特征于，包括：滑差电机、张力信号采集装置和滑差电机控制器；

2.如权利要求1所述的滑差电机自动控制装置，其特征于，张力信号采集装置为压力传感器，汽缸和摇动杆及编码器组成的摆杆装置，或者汽缸和摇动杆及电位器组成的摆杆装置。

3.如权利要求2所述的滑差电机自动控制装置，其特征于，汽缸用于通过调节气压大小使物料经过的摇动杆位置发生变化；编码器用于根据摇动杆位置的变化计算出脉冲个数，并以脉冲当量转换为电信号，输出至滑差电机控制器；电位器用于根据摇动杆位置的变化将电位器角度变化转换为电信号，输出至滑差电机控制器。

4.如权利要求1所述的滑差电机自动控制装置，其特征于，当张力信号大于或小于标准值时，滑差电机控制器自动控制驱动滑差电机的电枢，实时控制转矩以实现物料在牵引和卷取的卷径在变化条件下卷取张力一致。

5.如权利要求1所述的滑差电机自动控制装置，其特征于，滑差电机包括第一滑差电机和第二滑差电机；

第一滑差电机和第二滑差电机输出同样的扭矩力。

6.如权利要求1所述的滑差电机自动控制装置，其特征于，还包括PLC可编程控制器，用于直接接收滑差电机的发送的电信号，并在处理后发送至滑差电机控制器，滑差电机控制器根据该电信号控制滑差电机。

7.如权利要求6所述的滑差电机自动控制装置，其特征于，还包括与变频控制器变频电机的连接；PLC可编程控制器还与变频控制器连接；PLC可编程控制器将处理后的信号发送至变频控制器，变频控制器依据其接收的信号发送的电信号为转速信号；滑差电机自动控制器利用经对比放大输出的电压控制滑差电机的力矩；变频控制器根据转速信号将频率输送给变频电机，从而使主电机和滑差电机自动同步。

8.如权利要求7所述的滑差电机自动控制装置，其特征于，当主电机暂停止运转时，滑差电机控制器随即记忆了当前张力值，滑差电机控制器控制的滑差电机处于堵转状态，并维持当前的扭矩力；当主电机重新开动时，滑差电机控制器随即以记忆的当前值同步响应。

9.如权利要求5所述的滑差电机自动控制装置，其特征于，第二滑差电机运转的数度高于第一滑差电机的线数度。