CN101879995A - 料卷张力控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种料卷张力控制系统及其方法，本料卷张力控制系统结构简单，因为没有使用磁粉离合器、变频器等设备，使的成本较低，并且采用了PLC及模拟量输入模块和模拟量输出模块，使的系统响应速度快、抗干扰能力强，编程、调试较简单且能够高效率的控制料卷的张力。料卷张力控制方法，使的对料卷张力的控制变的非常轻松，摆杆的摆动幅度来确定料卷的松紧程度，并采用PLC进行判断和处理，保证料卷张力控制的稳定，同时可以简化控制系统，提高系统的呼应速度，极大的增强系统抗干扰能力，而且通过对伺服马达运行状态的控制，可以保证料卷的张力进行高效率的控制。

Description

料卷张力控制系统及其方法

【技术领域】

本发明涉及到料卷的放卷和收卷控制，尤其涉及料卷张力控制系统及其方法。

【背景技术】

随着工业化的高速发展，设备的自动化程度及性能要求越来越高，同时随着竞争激烈，对设备供应商的成本控制要求越来越高，因此，用新的控制技术对传统的控制进行革新就显得非常重要。

放卷系统广泛应用于印刷、制纸、塑料、纤维制造、新能源(锂电池)等机械设备中，由于放卷对于卷绕设备的张力控制至关重要，因此对于放卷的新技术应用就显得迫切。

放卷常用的一些系统和方法有张力控制器+磁粉离合器+放卷执行机构、变频器+放卷执行机构、带脉冲输出的控制器+放卷执行机构三种。以上传统的控制方法系统相对复杂，成本较高，系统响应速度慢及抗干扰能力不强，编程、调试繁琐。

【发明内容】

为了解决现有技术中控制方法和系统相对复杂，成本较高，系统响应速度慢及抗干扰能力不强，编程、调试繁琐的问题，本发明提供料卷张力控制系统及其方法。

本发明提供了一种料卷张力控制系统，包括放卷机构以及与该放卷机构相连、并驱动该放卷机构的转轴进行转动的伺服马达，该料卷张力控制系统还包括电位器、与所述电位器相连的模拟量输入模块、与料卷接触的摆杆，所述摆杆与所述电位器的动触点部件相连，该料卷张力控制系统还包括与所述伺服马达相连的模拟量输出模块；该料卷张力控制系统还包括根据所述电位器输送的电压值来判断料卷的松紧状态，并根据料卷的松紧状态来调整所述伺服马达运行状态的可编程逻辑控制器，所述模拟量输入模块和所述模拟量输出模块均与所述可编程逻辑控制器相连。

作为本发明的进一步改进，所述动触点部件为调节转轴或滑柄。

作为本发明的进一步改进，所述伺服马达与所述放卷机构的转轴相连或用同步轮同步驱动。

本发明还提供了一种料卷张力控制方法，所述方法包括如下步骤：

A.伺服马达驱动放卷机构的转轴进行转动，随着料卷张力的松紧程度带动摆杆改变其摆动幅度；

B.电位器的动触点部件随着所述摆杆的摆动进行相应的运动，以产生不同的电压；

C.所述模拟量输入模块接收到所述电位器输出的电压、并将该电压值转换为可编程逻辑控制器能够识别的数字信号；

D.可编程逻辑控制器根据所述模拟量输入模块输入的数字信号判断料卷张力，然后再根据判断结果输出数字信号来控制伺服马达的运行状态；

E.模拟量输出模块接收到可编程逻辑控制器输出的数字信号，并将该数字信号转换为电压值；

F.所述伺服马达接收到所述模拟量输出模块输出的电压值、并根据该电压执行相应的动作，放卷机构的转轴在所述伺服马达的驱动下进行转动，从而实现料卷张力的控制。

作为本发明的进一步改进，所述伺服马达的运行状态是指伺服马达的转子的转速、转动的圈数和转动方向。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤B中，所述电位器的电压分为最高区域、平衡区域和电低区域；当电位器的电压处于最高区域时，在所述步骤D中，可编程逻辑控制器控制所述伺服马达的转子进行正转；

当电位器的电压处于电低区域时，在所述步骤D中，可编程逻辑控制器控制所述伺服马达的转子进行反转；

当电位器的电压处于平衡区域时，在所述步骤D中，可编程逻辑控制器控制所述伺服马达的转子不转。

作为本发明的进一步改进，所述电压的平衡区域为2.5V，所述电压的电低区域为大于等于0V且小于2.5V，所述电压的最高区域为大于2.5V且小于等于5V。

本发明的有益效果是：本料卷张力控制系统结构简单，因为没有使用磁粉离合器、变频器等设备，使得成本较低，并且采用了PLC及模拟量输入模块和模拟量输出模块，使得系统响应速度快、抗干扰能力强，编程、调试较简单且能够高效率地控制料卷的张力。料卷张力控制方法，使的对料卷张力的控制变的非常轻松，摆杆的摆动幅度来确定料卷的松紧程度，并采用PLC进行判断和处理，保证料卷张力控制的稳定，同时可以简化控制系统，提高系统的呼应速度，极大的增强系统抗干扰能力，而且通过对伺服马达运行状态的控制，可以保证料卷的张力进行高效率的控制。

【附图说明】

图1是本发明提供的料卷张力控制系统的结构方框示意图；

图2是本发明提供的料卷张力控制方法的流程图。

【具体实施方式】

如图1所示，一种料卷张力控制系统，包括放卷机构1以及与该放卷机构1相连、并驱动该放卷机构1的转轴进行转动的伺服马达7，该料卷张力控制系统还包括电位器3、与所述电位器3相连的模拟量输入模块4、与料卷接触的摆杆2，所述摆杆2与所述电位器3的动触点部件相连，该料卷张力控制系统还包括与所述伺服马达7相连的模拟量输出模块6；该料卷张力控制系统还包括根据所述电位器3输送的电压值来判断料卷的松紧状态，并根据料卷的松紧状态来调整所述伺服马达7运行状态的可编程逻辑控制器5，所述模拟量输入模块4和所述模拟量输出模块6均与所述可编程逻辑控制器5相连。

电位器3的动触点部件为调节转轴或滑柄，摆杆2一端与调节转轴或滑柄连接在一起。本文所述的可编程逻辑控制器就是图中所示的PLC。伺服马达7与放卷机构1的转轴相连或用同步轮同步驱动。进行放卷工作时，将一卷料套在放卷机构1的转轴上，通过放卷机构1的转轴的转动完成放卷工作。本文所述的料卷是指位于放卷机构1和收卷机构之间的料。

本料卷张力控制系统通过摆杆2与料卷的接触，通过摆杆2的摆动实时监测料卷的张力；电位器3的动触点部件与摆杆2相连，并随着摆杆2的摆动改变其电压值；可编程逻辑控制器5(PLC)通过模拟量输入模块4接收电位器3送出的电压值，并根据电位器3的电压值判断料卷的张力，PLC再根据料卷张力情况控制伺服马达7的运行状态，从而实现料卷张力的控制。本料卷张力控制系统结构简单，成本较低，系统响应速度快、抗干扰能力强，编程、调试较简单且能够高效率的控制料卷的张力。

如图2所示，本发明提供的料卷张力控制方法，该方法的步骤详述如下：

步骤S1：伺服马达驱动放卷机构的转轴进行转动，随着料卷张力的松紧程度带动摆杆改变其摆动幅度。

步骤S2：电位器的动触点部件随着所述摆杆的摆动进行相应的运动，以产生电压，电位器的电压随着摆杆的摆动进行变化。

步骤S3：所述模拟量输入模块接收到所述电位器输出的电压、并将该电压值转换为可编程逻辑控制器能够识别的数字信号。

步骤S4：可编程逻辑控制器根据所述模拟量输入模块输入的数字信号判断料卷张力，然后再根据判断结果输出数字信号来控制伺服马达的运行状态。

步骤S5：模拟量输出模块接收到可编程逻辑控制器输出的数字信号，并将该数字信号转换为电压值。

步骤S6：所述伺服马达接收到所述模拟量输出模块送出的电压值、并根据该电压执行相应的动作，放卷机构的转轴在所述伺服马达的驱动下进行转动，从而实现料卷张力的控制。

所述伺服马达的运行状态是指伺服马达的转子的转速、转动的圈数和转动方向。在步骤S2中，电位器的电压分为最高区域、平衡区域和电低区域，平衡区域的电压为2.5V，电低区域的电压为大于等于0V且小于2.5V，最高区域的电压为大于2.5V且小于等于5V；电位器的电压值会随着摆杆的摆动在以上三个区域间进行转换。当电位器的电压值位于最高区域时，在步骤S4中PLC会认定料卷张力过紧，并且PLC会通过模拟量输出模块向伺服马达发出控制信号，控制伺服马达进行正转，使的放卷机构进行放卷以解决料卷张力过紧的问题，并且PLC会根据电位器的电压值来控制伺服马达转动的圈数及转速，例如当电位器的电压值为2.8V时，PLC会控制伺服马达转动6圈、且以每秒2圈的转速进行转动。当电位器的电压值位于电低区域时，在步骤S4中PLC会认定料卷张力过松，并且PLC会通过模拟量输出模块向伺服马达发出控制信号，控制伺服马达进行反转，使的放卷机构进行收卷以解决料卷张力过松的问题，同理，PLC也会根据电位器的电压值来控制伺服马达转动的圈数及转速，由于原理相同，便不再进行举例。当电位器的电压值位于平衡区域时，在步骤S4中PLC会认定料卷张力合理，并且PLC会通过模拟量输出模块向伺服马达发出控制信号，控制伺服马达不转动。

在编程指令中，PLC的运算有2DA/2AD，步进脉冲，大于、小于、等于、比较、加减乘除、比较以及浮点运算几种，而本发明所涉及到的是比较运算，电位器检测到摆杆的位置，通过模拟量输入模块转换为数字信号，而这样的数字信号直接进入PLC，例如电位器的电压为0-2.5V所对应的是0-1200的数字信号，电位器的电压为2.5-5V所对应的数字信号为1200-2500的数字信号，PLC得出的结论为：0-1200数字信号比较后得出正转，1200-2500数字信号比较后得出反转，则伺服马达做相应的正转或反转运动。

在步骤S2中，还可以设定平衡区域的电压为2V，电低区域的电压设定为大于等于0V且小于2V，最高区域的电压设定为大于2V且小于等于4.5V，电位器的电压值同样会随着摆杆的摆动在以上三个区域间进行转换，PLC同样会根据以上设定电压值来控制伺服马达的运行状态，从而实现料卷张力的控制。

通过摆杆的摆动幅度来确定料卷的松紧程度，并通过电位器的电压值将料卷的松紧程度表示出来，PLC再根据电位器的电压值来控制伺服马达的运行状态，从而达到调节料卷张力的目的。该摆杆会随着料卷的松紧程度随时改变其摆动幅度，那么PLC则会对伺服马达进行实时的控制，即当料卷张力过紧时，所述伺服马达驱动所述放卷机构进行放卷；当料卷张力过松时，所述伺服马达驱动所述放卷机构进行收卷。

通过本发明的料卷张力控制方法，使的对料卷张力的控制变的非常轻松，并且保证张力控制的稳定，同时，可以简化控制系统，提高系统的呼应速度，大量降低成本，极大的增强系统抗干扰能力，而且通过对伺服马达运行状态的控制，可以保证料卷的张力进行高效率的控制。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种料卷张力控制系统，包括放卷机构以及与该放卷机构相连、并驱动该放卷机构的转轴进行转动的伺服马达，其特征在于：该料卷张力控制系统还包括电位器、与所述电位器相连的模拟量输入模块、与料卷接触的摆杆，所述摆杆与所述电位器的动触点部件相连，该料卷张力控制系统还包括与所述伺服马达相连的模拟量输出模块；该料卷张力控制系统还包括根据所述电位器输送的电压值来判断料卷的松紧状态，并根据料卷的松紧状态来调整所述伺服马达运行状态的可编程逻辑控制器，所述模拟量输入模块和所述模拟量输出模块均与所述可编程逻辑控制器相连。

2.根据权利要求1所述的料卷张力控制系统，其特征在于：所述动触点部件为调节转轴或滑柄。

3.根据权利要求2所述的料卷张力控制系统，其特征在于：所述伺服马达与所述放卷机构的转轴相连或用同步轮同步驱动。

4.一种料卷张力控制方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

A.伺服马达驱动放卷机构的转轴进行转动，随着料卷张力的松紧程度带动摆杆改变其摆动幅度；

B.电位器的动触点部件随着所述摆杆的摆动进行相应的运动，以产生不同的电压；

C.所述模拟量输入模块接收到所述电位器输出的电压、并将该电压值转换为可编程逻辑控制器能够识别的数字信号；

D.可编程逻辑控制器根据所述模拟量输入模块输入的数字信号判断料卷张力，然后再根据判断结果输出数字信号来控制伺服马达的运行状态；

E.模拟量输出模块接收到可编程逻辑控制器输出的数字信号，并将该数字信号转换为电压值；

F.所述伺服马达接收到所述模拟量输出模块输出的电压值、并根据该电压执行相应的动作，放卷机构的转轴在所述伺服马达的驱动下进行转动，从而实现料卷张力的控制。

5.根据权利要求4所述的料卷张力控制方法，其特征在于：所述伺服马达的运行状态是指伺服马达的转子的转速、转动的圈数和转动方向。

6.根据权利要求5所述的料卷张力控制方法，其特征在于：在所述步骤B中，所述电位器的电压分为最高区域、平衡区域和电低区域；当电位器的电压处于最高区域时，在所述步骤D中，可编程逻辑控制器控制所述伺服马达的转子进行正转；

当电位器的电压处于电低区域时，在所述步骤D中，可编程逻辑控制器控制所述伺服马达的转子进行反转；

当电位器的电压处于平衡区域时，在所述步骤D中，可编程逻辑控制器控制所述伺服马达的转子不转。

7.根据权利要求6所述的料卷张力控制方法，其特征在于：所述电压的平衡区域为2.5V，所述电压的电低区域为大于等于0V且小于2.5V，所述电压的最高区域为大于2.5V且小于等于5V。

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