CN101905821A

CN101905821A - 复卷机传动控制方法

Info

Publication number: CN101905821A
Application number: CN 201010240753
Authority: CN
Inventors: 宋剑俊; 徐小伟; 张庆华; 鄢来鹏; 赵理行; 倪锋; 金皓
Original assignee: Zhejiang Huazhang Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Huazhang Technology Co Ltd
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2030-07-30
Also published as: CN101905821B

Abstract

本发明涉及复卷机传动控制流程，公开了造纸复卷机传动控制流程，包括退纸辊(1)、前底辊(2)、后底辊(3)、弧形辊(6、7、8)、设置于成纸卷(12)之上的压纸辊(5)、导入辊(4)和切纸刀(9)控制，采用控制状态转换方式进行传动控制，将复卷机传动控制的操作过程和安全保护功能都划分为操作类和保护类控制状态。针对常规造纸复卷机传动的控制流程，采用了模块化设计，提高了控制流程的通用性；设置多种控制状态，增加了控制信息量的同时，简化了操作步骤，便于维护和诊断，缩短操作周期，提高生产效率；多种停车设置，在保护造纸复卷机设备安全的同时，避免了不必要的断纸停车过程，节约了维护时间。

Description

复卷机传动控制方法

技术领域

本发明涉及复卷机传动控制流程，尤其涉及主要应用于造纸复卷机传动流程控制。

背景技术

随着造纸行业竞争不断加大，造纸企业生产规模也不断扩大，引入的生产设备越来越先进。目前主流造纸机最高车速一般为800-1000米/分钟，复卷机最高运行车速要求为造纸机车速的2.5-3倍，为2000-3000米/分钟。因复卷机的操作流程不同于造纸机的连续性操作，属间歇式操作，分为引纸、升速、运行、降速和换卷等多个步骤，实际运行在最高车速的时间只占到一个操作周期的1/2甚至更少。因此对于造纸复卷机而言，减少运行间隔期的操作时间对于提升复卷机效率起到至关重要的作用，引入一套简单实用而又稳定可靠的控制流程尤为重要。复卷机控制流程分为辅助部分和传动部分，辅助部分指非主要传动电机外的各种辅助设备，如液压系统、气控系统和马达控制系统等，一般由复卷机生产厂商配套提供。传动部分指控制复卷机运行速度的主要传动设备，包括电机、交/直流调速器、PLC控制器、现场总线网络及其操作监控系统在内的一整套自动化系统控制方案，由专业的传动配套厂商提供。

造纸复卷机传动控制系统，采用PLC系统，经过现场总线和交/直流调速装置控制上述多个传动电机的启动、停止、速度、电流等参数来实现复卷机的引纸、运行、停车、保护等生产工艺要求。

目前复卷机传动控制方法在操作方便性、通用性及信息集成性方面都有待提高。

发明内容

本发明针对现有技术中复卷机传动控制方法在操作方便性、通用性及信息集成性方面的不足，提供了一种操作简便、通用性好、信息集成度高的复卷机传动控制流程。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：复卷机传动控制方法，包括退纸辊、前底辊、后底辊、弧形辊、设置于前纸辊和后纸辊之上的压纸辊、导入辊和切纸刀控制，采用控制状态转换方式进行传动控制，将复卷机传动控制的操作过程和安全保护功能划分为操作类和保护类控制状态。将复卷机传动控制的操作过程和安全保护功能都分成不同的控制状态，形成简便实用的控制流程。

作为优选，所述的控制状态包括上电初始、准备不足、系统准备、开卷正点、开卷反点、开卷点停、引纸爬行、爬行停止、静态建张、正常运行、帯纸爬行、手动停车、自动停车、安全锁止、手动制动、异常停车、异常制动、断纸制动、通讯丢失、紧急停车、系统故障、故障复位和异常报警，控制状态的转换按照小于1秒的周期，反复执行。

作为优选，所述的上电初始、准备不足、系统准备、开卷正点、开卷反点、开卷点停、帯纸爬行、正常运行、手动停车、自动停车、安全锁止、紧急停车、静态建张、引纸爬行和爬行停止为操作类控制状态；所述的通讯丢失、断纸制动、系统故障、异常制动、异常停车、手动制动、故障复位和异常报警为保护类控制状态。

作为优选，所述的控制状态紧急停车、通讯丢失、系统故障、手动制动、断纸制动、异常制动、手动停车、自动停车和异常制动属于停车类型控制状态；所述的紧急停车属一级优先级紧急停车；所述的通讯丢失属二级优先级快速停车；所述的系统故障属三级优先级快速停车；所述的手动制动、断纸制动和异常制动属四级优先级快速停车；所述的手动停车、自动停车和异常停车属五级优先级普通停车。既实现了要求的停车功能，又提供了形成停车的原因，便于操作人员快速诊断，缩短操作周期。

作为优选，所述的静态建张用来使停车自动保持张力，节约启动建张时间。

作为优选，所述的引纸爬行中引入引纸自动建张、投张功能，提高了一次引纸成功率，节约了操作时间。

按照本发明的技术方案，针对常规造纸复卷机传动的控制流程，采用了模块化设计，提高了控制流程的通用性；设置多种控制状态，增加了控制信息量的同时，简化了操作步骤，便于维护和诊断，缩短操作周期，提高生产效率；多种停车设置，在保护造纸复卷机设备安全的同时，又避免了不必要的断纸停车过程，节约了维护时间。

附图说明

图1为造纸复卷机传动结构示意图

图2为造纸复卷机操作类流程图

图3为造纸复卷机保护类流程图

图4为造纸复卷机停车方式分类及优先级示意图。

具体实施方式

下面结合附图1至4与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例

国内外一般复卷机的传动部分结构如图1所示，包括退纸辊1、前底辊2、后底辊3、弧形辊6、7、8、设置于前纸辊2和后纸辊3之上的压纸辊5、导入辊4和切纸刀9：退纸辊1协助放纸卷11放卷，控制转矩电流来调节张力；前纸辊2、后纸辊3协助成卷纸轴卷绕；弧形辊6将纸幅张开，防止纸张起皱；压纸辊5增加成卷纸12卷硬度和紧度，并防止纸卷高速时飞跳；导入辊4引纸时协助纸头引入，运行时，协助产生张力；切纸刀9通过高于纸幅10的线速度旋转，将纸幅分切成预定规格。

本发明根据工艺要求，将传动控制的流程做了整合和优化，有助于缩短操作周期，提高生产效率。复卷机传动控制方法，包括退纸辊1、前底辊2、后底辊3、弧形辊6、7、8、设置于前纸辊2和后纸辊3之上的压纸辊5、导入辊4和切纸刀9控制，采用控制状态转换方式进行传动控制，将复卷机传动控制的操作过程和安全保护功能划分为操作类和保护类控制状态，形成简便实用的控制流程。

控制状态包括上电初始、准备不足、系统准备、开卷正点、开卷反点、开卷点停、引纸爬行、爬行停止、静态建张、正常运行、帯纸爬行、手动停车、自动停车、安全锁止、手动制动、异常停车、异常制动、断纸制动、通讯丢失、紧急停车、系统故障、故障复位和异常报警，控制状态的转换按照小于1秒的周期，反复执行。

上电初始、准备不足、系统准备、开卷正点、开卷反点、开卷点停、帯纸爬行、正常运行、手动停车、自动停车、安全锁止、紧急停车、静态建张、引纸爬行和爬行停止为操作类控制状态；所述的通讯丢失、断纸制动、系统故障、异常制动、异常停车、手动制动、故障复位和异常报警为保护类控制状态。

控制状态紧急停车、通讯丢失、系统故障、手动制动、断纸制动、异常制动、手动停车、自动停车和异常制动属于停车类型控制状态；紧急停车属一级优先级紧急停车；通讯丢失属二级优先级快速停车；系统故障属三级优先级快速停车；手动制动、断纸制动和异常制动属四级优先级快速停车；手动停车、自动停车和异常停车属五级优先级普通停车。既实现了要求的停车功能，又提供了形成停车的原因，便于操作人员快速诊断，缩短操作周期。

静态建张用来使停车自动保持张力，节约启动建张时间。

引纸爬行中引入引纸自动建张、投张功能，提高了一次引纸成功率，节约了操作时间。

各控制状态下各控制电机运转情况如下表所示：

控制状态

退纸辊

前、后底辊

导入辊

压纸辊

弧形辊

切纸刀

上电初始

保持停止

准备不足

保持停止

系统准备

保持停止

开卷正点

点动运转

保持停止

点动运转

保持停止

开卷反点

点动运转

保持停止

开卷点停

零速运转

保持停止

引纸爬行

爬行运转

低速运转

带纸爬行

爬行运转

低速运转

静态建张

零速运转

保持停止

低速运转

正常运行

运行运转

高速运转

自动停车

零速运转

低速运转

手动停车

零速运转

低速运转

紧急停车

紧急停止

安全锁止

滑行停止

爬行停止

零速运转

低速运转

手动制动

快速停止

异常停车

零速运转

低速运转

异常制动

快速停止

断纸制动

快速停止

通讯丢失

快速停止

系统故障

快速停止

故障复位

保持停止

异常报警

维持原控

如图2所示为操作类流程图，指示各操作类控制状态下电机的运转状态和各控制状态间的转换情况：

上电初始——在PLC设备上电阶段，为避免传动设备失控，控制系统先进入初始化控制状态“上电初始”，命令所有传动电机停止，不能启动。当控制系统工作正常后，自动转为控制状态“准备不足”状态，等待联锁条件的判断。

准备不足——有部分或全部联锁条件不满足，命令所有传动电机停止，不能启动。若联锁条件满足，则进入控制状态“系统准备”。

系统准备——所有联锁条件都满足，命令所有传动电机停止，准备执行操作命令启动电机。此时若给爬行命令，则进入控制状态“引纸爬行”；若给手动建张命令，则进入控制状态“静态建张”；若给正点命令，则进入控制状态“开卷正点”；若给反点命令，则进入控制状态“开卷反点”；联锁条件不满足，则返回控制状态“准备不足”。

开卷正点——用于调整开卷纸幅，准备引纸操作，命令退纸辊电机和导入辊电机运行，并给正向点动的速度，命令其他传动电机停止，不能启动。若正点命令释放，则进入控制状态“开卷点停”。

开卷反点——用于断纸及尾卷时，将纸幅从复卷机内退出，命令退纸辊电机运行，并给反向点动的速度，命令其他传动电机停止，不能启动。若反点命令释放，则进入控制状态“开卷点停”。

开卷点停——退纸辊电机停止点动，命令退纸辊电机运行，给零速度，命令其他传动电机停止，不能启动。

引纸爬行——纸头从开卷处引入到复卷纸芯的过程，所有传动电机以爬行速度运转，纸幅在引入纸芯过程中，纸幅自动拉紧，并保持在爬行设定张力值附近，张力控制精度低于控制状态“带纸爬行”时。命令所有传动电机运行，给爬行速度，并根据张力设定值，调整退纸辊转矩电流值。若给手动建张命令，则进入控制状态“带纸爬行”；若给手动停止命令，则进入控制状态“爬行停止”。

带纸爬行——所有电机以爬行速度运转，保持张力稳定在爬行张力设定值。命令所有电机运行，给爬行速度，根据张力设定值，调整退纸辊的转矩电流值。若给手动停止命令，则进入控制状态“爬行停止”，若运行联锁满足并给正常运行命令，则进入控制状态“正常运行”。

静态建张——系统张力投入，退纸辊电机反向运转，将纸幅拉紧并保持在设定张力，切纸刀电机运行在低速。命令退纸辊电机运行，给反向速度，并根据张力设定值，调整退纸辊转矩电流值，命令切纸刀电机运行，给固定的最低速度。若检测到断纸，则进入控制状态“系统准备”，若给爬行命令，则进入控制状态“带纸爬行”，若运行联锁条件满足并给运行命令，则进入控制状态“正常运行”。

正常运行——所有电机从低速渐升到设定的运行速度运转，保持张力稳定在运行张力设定值。命令所有电机运行，给运行速度，根据张力设定值，调整退纸辊的转矩电流值。若给手动停止命令，则进入控制状态“手动停车”；若达到开卷直径停车、定直径停车或定长度停车条件，则进入控制状态“自动停车”。

手动停车——所有电机从运行速度渐降到零速运转，保持张力稳定在运行张力设定值。命令所有电机运行，给零速度，根据张力设定值，调整退纸辊的转矩电流值。若所有传动电机均已到零速，则进入控制状态“静态建张”。普通停车型，五级停车优先级。

自动停车——所有电机从运行速度渐降到零速运转，保持张力稳定在运行张力设定值。命令所有电机运行，给零速度，根据张力设定值，调整退纸辊的转矩电流值。若所有传动电机均已到零速，则进入控制状态“静态建张”。属普通停车型，五级停车优先级。

紧急停车——在除了安全锁止的任何状态下，系统紧急停止拍下，均会进入此状态。断开所有传动电机停止端口，命令其紧急停止，不能启动。若系统紧急停止恢复且所有传动电机均在零速，则返回控制状态“准备不足”。属紧急停车型，一级停车优先级。

安全锁止——任何状态下，系统安全使能关闭，均会进入此状态。断开所有传动电机使能端口，命令其滑行停止，不能启动。若系统安全使能打开并所有传动电机均在零速，则返回控制状态“准备不足”。

爬行停止——所有电机从爬行速度渐降到零速运转，保持张力稳定在爬行张力设定值。命令所有传动电机运行，给零速度，并根据张力设定值，调整退纸辊转矩电流值。若所有传动电机均到零速，则进入控制状态“静态建张”。

如图3所示为保护类流程图，指示各保护类控制状态下电机的运转状态和各控制状态间的转换情况：

手动制动——在传动电机运转的各种状态下，手动制动按钮按下，进入此状态。命令所有传动电机快速停止。属快速停车型，四级停车优先级。

异常停车——在“正常运行”控制状态下，系统部分或全部一般联锁条件不满足，进入此状态。所有电机从运行速度渐降到零速运转，保持张力稳定在运行张力设定值。命令所有电机运行，给零速度，根据张力设定值，调整退纸辊的转矩电流值。属普通停车型，五级停车优先级。

通讯丢失——部分或全部调速装置的现场总线通讯连接丢失，命令所有传动电机快速停止，不能启动。若通讯连接恢复，并且所有传动电机均已到零速，则进入控制状态“准备不足”，等待联锁条件的判断。属快速停车型，二级停车优先级。

异常制动——在传动电机运转的各种状态下，系统部分或全部严重的联锁条件不满足，进入此状态。命令所有传动电机快速停止，不能启动。若所有传动电机均到零速，并且按下复位命令，则返回控制状态“准备不足”。快速停车型，四级停车优先级。

断纸制动——在正常运行时，或普通停车且速度较高时，检测到断纸，均会进入此控制状态。命令所有传动电机快速停止，不能启动。若所有传动电机均到零速，并且按下复位命令，则返回控制状态“系统准备”。属快速停车型，四级停车优先级。

系统故障——系统部分或全部设备故障时，命令所有传动电机快速停止，不能启动。若故障恢复，并且所有传动电机均已到零速，则进入控制状态“准备不足”。属快速停车型，三级停车优先级。

故障复位——在控制状态“系统故障”下，且所有传动电机均在零速时，故障复位按钮按下，进入此控制状态。命令系统清除故障，命令所有传动电机停止，不能启动。若故障复位按钮松开，则返回控制状态“系统故障”。

异常报警——任何状态时，有报警信号，交替闪烁显示原状态及异常报警状态，仅显示，不影响原控制流程。

操作/保护流程描述：

引纸操作——通过开卷正反点动按钮，调整引纸纸头位置，为引纸做好准备。按下爬行按钮，进入“引纸爬行”状态。引纸过程中，随着纸张拉紧，张力自动建立并保持在设定值附近。待引纸完成，按下停止按钮，最后保持在“静态建张”状态，准备进入带纸操作流程。若在停下过程中出现断纸，则会进入“系统准备”状态，等待再此引纸。

运行操作——在“静态建张”状态，再次按下爬行按钮，进入“带纸爬行”状态，此时纸张张力控制比“引纸爬行”更精确。等纸张稳定，安全措施到位后，运行联锁条件满足，按下运行按钮，进入控制状态“正常运行”，以运行速度运行。

如图4为停车方式分类及优先级：

普通停车操作——包括“手动停车”、“自动停车”、“异常停车”在内的三种控制状态，属于低优先级（五级优先级）。在“正常运行”状态下进行操作。按下停车按钮，进入“手动停车”状态；输入预设的成卷纸直径、长度、开卷纸停车直径，待到达设定之前，系统自动判断进入“自动停车”状态，使得传动电机完全停止后，正好满足设定值；有不影响安全，但影响纸品质的外部联锁条件不满足，属于操作联锁（停车）条件或运行联锁条件的，进入“异常停车”状态。普通停车过程，纸幅张力保持稳定，停车后处于“静态建张”状态，便于换卷后直接启动，加快操作步骤。

快速停车操作——包括“手动制动”、“断纸制动”、“异常制动”、“系统故障”、“通讯丢失”在内的五种控制状态，其中“手动制动”、“断纸制动”、“异常制动”属于中低优先级（四级优先级），“系统故障”、“通讯丢失”分别为中优先级（三级优先级）、中高优先级（二级优先级）。在有传动电机运转的状态下，按下快速停车按钮，进入“手动制动”状态；在高速运行时，突然断纸，进入“断纸制动”状态；在有传动电机运转的状态下，重要联锁条件不满足，进入“异常制动”状态；系统设备故障，进入“系统故障”状态；系统设备通讯连接丢失，进入“通讯丢失”状态。快速停车过程，纸幅张力不受控制，每个传动电机都以60%-80%的制动能力进行快速停止，避免制动过程时对电气设备造成的伤害。

紧急停车操作——指“紧急停车”控制状态，属于高优先级（优先级一级）。在除“安全锁止”以外的任何情况下，拍下紧急停车按钮，即进入“紧急停车”状态。紧急停车过程中，纸幅张力不受控制，每个传动电机都以100%-150%的制动能力进行紧急停止，保证人身安全和机械设备安全，但因以最大制动能力工作，制动过程可能会对电气设备造成伤害。

按照本实施例，针对常规造纸复卷机传动的控制流程，采用了模块化设计，提高了控制流程的通用性；设置多种控制状态，增加了控制信息量的同时，简化了操作步骤，便于维护和诊断，缩短操作周期，提高生产效率；多种停车设置，在保护造纸复卷机设备安全的同时，又避免了不必要的断纸停车过程，节约了维护时间。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims

1.复卷机传动控制方法，包括退纸辊（1）、前底辊（2）、后底辊（3）、弧形辊（6、7、8）、设置于前纸辊（2）和后纸辊（3）之上的压纸辊（5）、导入辊（4）和切纸刀（9）的传动电机控制，其特征在于：采用控制状态转换方式进行传动电机控制，将复卷机传动控制的操作过程和安全保护功能划分为操作类和保护类控制状态。

2.根据权利要求1所述的复卷机传动控制方法，其特征在于：所述的控制状态包括上电初始、准备不足、系统准备、开卷正点、开卷反点、开卷点停、引纸爬行、爬行停止、静态建张、正常运行、帯纸爬行、手动停车、自动停车、安全锁止、手动制动、异常停车、异常制动、断纸制动、通讯丢失、紧急停车、系统故障、故障复位和异常报警。

3.根据权利要求2所述的复卷机传动控制方法，其特征在于：所述的上电初始、准备不足、系统准备、开卷正点、开卷反点、开卷点停、帯纸爬行、正常运行、手动停车、自动停车、安全锁止、紧急停车、静态建张、引纸爬行和爬行停止为操作类控制状态；所述的通讯丢失、断纸制动、系统故障、异常制动、异常停车、手动制动、故障复位和异常报警为保护类控制状态。

4.根据权利要求3所述的复卷机传动控制方法，其特征于：所述的控制状态紧急停车、通讯丢失、系统故障、手动制动、断纸制动、异常制动、手动停车、自动停车和异常制动属于停车类型控制状态；所述的紧急停车属一级优先级紧急停车；所述的通讯丢失属二级优先级快速停车；所述的系统故障属三级优先级快速停车；所述的手动制动、断纸制动和异常制动属四级优先级快速停车；所述的手动停车、自动停车和异常停车属五级优先级普通停车。

5.根据权利要求2所述的复卷机传动控制方法，其特征在于：所述的静态建张用来使停车自动保持张力。

6.根据权利要求2所述的复卷机传动控制方法，其特征在于：所述的引纸爬行中引入引纸自动建张、投张功能。