CN102910475A - 一种恒张力恒速度卷绕控制方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种恒张力恒速度卷绕控制方法及系统,包括卷轴,所述卷轴包括放卷卷轴、收卷卷轴,通过测量所述放卷卷轴速度N1和所述收卷卷轴速度N2和测量卷绕线速度V和卷绕张力f;然后根据放卷卷轴速度N1、卷绕线速度V1及放卷卷轴卷径D1控制所述放卷卷轴的转动速度以维持恒速度;根据收卷卷轴速度N2、卷绕线速度V1及收卷卷轴卷径D2控制所述收卷卷轴的转矩以维持恒张力。本发明一种恒张力恒速度卷绕控制方法及系统,与传统的速度张力控制相比较少了张力控制器,张力传感器及磁粉离合器,结构简单,控制方便,直接所产生的效益是元器件成本和人工成本及后期维护成本的减少,运行可靠性能稳定。

Description

一种恒张力恒速度卷绕控制方法和系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种卷绕控制方法和系统,尤其涉及一种恒张力恒速度卷绕控制方法和系统。
[0002]
背景技术
[0003]目前市面上比较流行的恒张力恒速度卷绕控制系统大都是采用可编程序控制器(PLC)+张力控制器+张力传感器+变频电机+测速编码器+触摸屏等元器件来组成一个恒张力恒速度卷绕控制系统。在由以上元器件组成的恒张力恒速度卷绕控制系统中,对于恒速度的控制一般是利用测速编码器测出实际运行速度作为反馈值和系统由触摸屏给定设定值做比较,再利用可编程序控制器(PLC)做PID算法输出一个给定的量值到速度控制模 式下的变频电机,控制变频电机的转速来实现恒转速控制,这是一个闭环的速度控制。对于张力控制是利用张力传感器测出运行实际张力值反馈给张力控制器,再由张力控制器输出一个给定的量值到下面的张力执行机构去完成张力控制,张力控制执行机构一般有两种:一是利用工作在力矩模式下的变频电机,控制电机输出轴力矩的大小来完成张力控制。二是利用磁粉离合器,根据给定量的电压或电流值来让磁粉产生不同的磁力来决定输出轴力矩的大小来完成张力控制。磁粉离合器的作用通俗一点就相当于汽车的离合器的作用。以上恒张力恒速度卷绕控制系统的不足主要有三点:一是整合性不好,速度控制和张力控制是完全两套独立的控制系统,对于一台设备来讲控制系统只有一套来完成整机控制,有两套的话增加了控制系统维护的困难性,对以后的系统维护维修非常不便利。二是张力控制用磁粉离合器属于易损器件,经常每隔半年需要添加磁粉或根据损耗情况需要跟换。三是系统控制成本增加。
[0004]
发明内容
[0005] 本发明解决的技术问题是:构建一种恒张力恒速度卷绕控制方法及系统,克服现有技术整合性不好,结构复杂,成本高的技术问题。
[0006] 本发明的技术方案是:构建一种恒张力恒速度卷绕控制方法,包括卷轴,所述卷轴包括放卷卷轴、收卷卷轴,所述恒张力恒速度卷绕控制方包括如下步骤:
测量卷轴速度:测量所述放卷卷轴速度NI和所述收卷卷轴速度N2 ;
测量卷绕线速度和卷绕张力:测量卷绕线速度V和卷绕张力f ;
控制卷绕恒速度和卷绕恒张力:根据放卷卷轴速度NI、卷绕线速度Vl及放卷卷轴卷径Dl控制所述放卷卷轴的转动速度以维持恒速度;根据收卷卷轴速度N2、卷绕线速度Vl及收卷卷轴卷径D2控制所述收卷卷轴的转矩以维持恒张力。
[0007] 本发明的进一步技术方案是:测量卷绕线速度V采用测速辊和测速编码器,通过所述测量测速辊的转动速度和测量所述测速辊的直径得到卷绕线速度Vl。[0008] 本发明的进一步技术方案是:根据Nl=V/ (Π XDl),得到待维持卷绕恒速度需要的放卷卷轴转速度,其中:N1为放卷卷轴转速度,V为卷绕恒速度,Π为常数,取3. 14,Dl为即时放卷卷轴卷径。
[0009] 本发明的进一步技术方案是:根据Dl=Vl/ (ΠΧΝ1),得到即时放卷卷轴卷径,其中:D1为即时放卷卷轴卷径,NI为放卷卷轴转速度,Π为常数,取3. 14,Vl为卷绕线速度。
[0010] 本发明的进一步技术方案是:根据T=fXD2 / 2,得到待维持恒张力需要的转矩,其中:τ得到待维持恒张力需要的转矩,f为待维持的张力,D2为收卷卷轴卷径。
[0011] 本发明的进一步技术方案是:根据D2=V2/ (ΠΧΝ2),得到即时收卷卷轴卷径,其中:D2为即时收卷卷轴卷径,N2为收卷卷轴转速度,Π为常数,取3. 14,V2为卷绕线速度。
[0012] 本发明的技术方案是:构建一种恒张力恒速度卷绕控制系统,包括放卷卷轴、收卷卷轴、驱动所述放卷卷轴放卷的放卷伺服模块、驱动所述收卷卷轴的收卷伺服模块、测量卷绕速度的测速模块、测量放卷卷轴速度的放卷卷轴速度测量模块和测量收卷卷轴速度的收·卷卷轴速度测量模块、对所述放卷伺服模块和收卷伺服模块进行控制的控制单元,所述控制单元包括控制放卷电机转速的转速控制模块和控制收卷电机输出转矩的转矩控制模块,所述转速控制模块根据卷绕线速度、放卷卷轴速度和放卷卷轴卷径控制所述放卷卷轴的转动速度,所述转矩控制模块根据收卷张力、收卷卷轴速度和收卷卷轴卷径控制所述收卷卷轴的转矩。
[0013] 本发明的进一步技术方案是:所述测速模块包括在卷绕过程中转动的测速辊和测试转动速度的测速编码器。
[0014] 本发明的进一步技术方案是:所述转速控制模块根据Nl=V/ (Π XDl),得到待维持卷绕恒速度需要的放卷卷轴转速度,其中:N1为放卷卷轴转速度,V为卷绕恒速度,Π为常数,取3. 14,Dl为即时放卷卷轴卷径。
[0015] 本发明的进一步技术方案是:所述转矩控制模块根据T=f XD2 / 2,得到待维持恒张力需要的转矩,其中:T得到待维持恒张力需要的转矩,f为待维持的张力,D2为收卷卷轴卷径。
[0016] 本发明的技术效果是:构建一种恒张力恒速度卷绕控制方法及系统,包括卷轴,所述卷轴包括放卷卷轴、收卷卷轴,通过测量所述放卷卷轴速度NI和所述收卷卷轴速度N2和测量卷绕线速度V和卷绕张力f ;然后根据放卷卷轴速度NI、卷绕线速度Vl及放卷卷轴卷径Dl控制所述放卷卷轴的转动速度以维持恒速度;根据收卷卷轴速度N2、卷绕线速度Vl及收卷卷轴卷径D2控制所述收卷卷轴的转矩以维持恒张力。本发明一种恒张力恒速度卷绕控制方法及系统,与传统的速度张力控制相比较少了张力控制器,张力传感器及磁粉离合器,结构简单,控制方便,直接所产生的效益是元器件成本和人工成本及后期维护成本的减少,运行可靠性能稳定。
[0017]
附图说明
[0018] 图I为本发明的结构示意图。
[0019] 图2为本发明的流程图。
[0020] 图3为本发明控制单元的结构框图。[0021]
具体实施方式
[0022] 下面结合具体实施例,对本发明技术方案进一步说明。
[0023] 如图I、图2所示,本发明的具体实施方式是:构建一种恒张力恒速度卷绕控制方法,包括卷轴,所述卷轴包括放卷卷轴2、收卷卷轴1,所述恒张力恒速度卷绕控制方包括如下步骤:
步骤100 :测量卷轴速度,即:测量所述放卷卷轴2速度NI和所述收卷卷轴I速度N2。具体实施过程如下:所述收卷卷轴I在卷绕张力f的作用下进行卷绕,在卷绕过程中,测量所述放卷卷轴2速度NI和所述收卷卷轴I速度N2。 [0024] 步骤200 :测量卷绕线速度和卷绕张力,即:测量卷绕线速度V和卷绕张力f。具体实施过程如下:所述收卷卷轴I在卷绕张力f的作用下进行卷绕,在卷绕过程中,测量卷绕线速度V和卷绕张力f
步骤300 :控制卷绕恒速度和卷绕恒张力,即:根据放卷卷轴2速度NI、卷绕线速度Vl及放卷卷轴2卷径Dl控制所述放卷卷轴2的转动速度以维持恒速度;根据收卷卷轴I速度N2、卷绕线速度Vl及收卷卷轴I卷径D2控制所述收卷卷轴I的转矩以维持恒张力。
[0025] 如图I所示,本发明具体优选实施方式是:根据放卷卷轴2速度NI、卷绕线速度Vl及放卷卷轴2卷径Dl控制所述放卷卷轴2的转动速度以维持恒速度。由Nl=VATI XDl),得到待维持卷绕恒速度需要的放卷卷轴转速度,其中:N1为放卷卷轴转速度,V为卷绕恒速度,Π为常数,取3. 14,D1为即时放卷卷轴卷径。由于卷绕过程中,放卷卷轴2的卷径Dl在逐渐变小,收卷卷轴I的卷径D2在逐渐变大,根据线速度相等的原理,即V1=V2=V,由Vl =NlX Π XDl, V= NX Π XD,V测速辊线速度,N测速辊转速,D测速辊直径,利用其线速度相等原理即可得出:V1= V2= V,在已知V、N、NI、D的情况下就很容易的计算出Dl的值,SPDl=NXD / NI。由Nl=V/ (Π XDl),得到待维持卷绕恒速度V需要的放卷卷轴转速度NI,通过控制放卷卷轴2转速度NI,即实现维持卷绕恒速度。在具体实施例中,测量卷绕线速度V采用测速辊3和测速编码器9,通过所述测量测速辊3的转动速度N和测量所述测速辊3的直径D得到卷绕线速度VI,即:V= NX Π XD0
[0026] 如图I所示,本发明具体优选实施方式是:根据收卷卷轴I速度N2、卷绕线速度Vl及收卷卷轴I卷径D2控制所述收卷卷轴I的转矩以维持恒张力。根据T=fXD2 / 2,得到待维持恒张力需要的转矩,其中:T得到待维持恒张力需要的转矩,f为待维持的张力,D2为收卷卷轴卷径。由于卷绕过程中,放卷卷轴2的卷径Dl在逐渐变小,收卷卷轴I的卷径D2在逐渐变大,根据线速度相等的原理,即V1=V2=V,由Vl= NlX Π XDl, V= NX Π XD,V测速辊线速度,N测速辊转速,D测速辊直径,利用其线速度相等原理即可得出:V1= V2= V,在已知V、N、NI、D的情况下就很容易的计算出D2的值,即D2=NXD / N2。由T=f XD2 / 2,得到待维持恒张力需要的转矩T,通过控制收卷卷轴I的转矩,即实现维持恒张力。具体实施例中,根据D2=V2/ (ΠΧΝ2),得到即时收卷卷轴卷径,其中:D2为即时收卷卷轴卷径,N2为收卷卷轴转速度,Π为常数,取3. 14,V2为卷绕线速度。
[0027] 如图I、图3所示,本发明的技术方案是:构建一种恒张力恒速度卷绕控制系统,包括放卷卷轴2、收卷卷轴I、驱动所述放卷卷轴放卷的放卷伺服模块5、驱动所述收卷卷轴的收卷伺服模块6、测量卷绕速度的测速模块(3、9)、测量放卷卷轴速度的放卷卷轴速度测量模块(图中未示出)和测量收卷卷轴速度的收卷卷轴速度测量模块(图中未示出)、对所述放卷伺服模块5和收卷伺服模块6进行控制的控制单元8,所述控制单元8包括控制放卷电机转速的转速控制模块81和控制收卷电机输出转矩的转矩控制模块82,所述转速控制模块81根据卷绕线速度V、放卷卷轴速度NI和放卷卷轴卷径Dl控制所述放卷卷轴的转动速度NI,所述转矩控制模块82根据收卷张力f、收卷卷轴速度N2和收卷卷轴卷径D2控制所述收卷卷轴的转矩T。具体实施例中,还包括触摸屏7,用于输入需要的恒速度V和恒张力F0 [0028] 具体过程如下:根据放卷卷轴2速度NI、卷绕线速度Vl及放卷卷轴2卷径Dl控制所述放卷卷轴2的转动速度以维持恒速度。由Nl=V/ (Π XDl),得到待维持卷绕恒速度需要的放卷卷轴转速度,其中:N1为放卷卷轴转速度,V为卷绕恒速度,Π为常数,取3. 14,Dl为即时放卷卷轴卷径。由于卷绕过程中,放卷卷轴2的卷径Dl在逐渐变小,收卷卷轴I的卷径D2在逐渐变大,根据线速度相等的原理,即V1=V2=V,由Vl= NlX Π XDl, V=NX Π XD,V测速辊线速度,N测速辊转速,D测速辊直径,利用其线速度相等原理即可得出:V1= V2= V,在已知V、N、NI、D的情况下就很容易的计算出Dl的值,即Dl=NXD / NI。由Nl=VATI XDl),得到待维持卷绕恒速度V需要的放卷卷轴转速度NI,转速控制模块81通过控制放卷卷轴2转速度NI,S卩实现维持卷绕恒速度。在具体实施例中,测量卷绕线速度V采用测速辊3和测速编码器9,通过所述测量测速辊3的转动速度N和测量所述测速辊3的直径D得到卷绕线速度VI,即:V= NX Π XD。
[0029] 如图I所示,本发明具体优选实施方式是:根据收卷卷轴I速度N2、卷绕线速度Vl及收卷卷轴I卷径D2控制所述收卷卷轴I的转矩以维持恒张力。根据T=fXD2 / 2,得到待维持恒张力需要的转矩,其中:T得到待维持恒张力需要的转矩,f为待维持的张力,D2为收卷卷轴卷径。由于卷绕过程中,放卷卷轴2的卷径Dl在逐渐变小,收卷卷轴I的卷径D2在逐渐变大,根据线速度相等的原理,即V1=V2=V,由Vl= NlX Π XDl, V= NX Π XD,V测速辊线速度,N测速辊转速,D测速辊直径,利用其线速度相等原理即可得出:V1= V2= V,在已知V、N、NI、D的情况下就很容易的计算出D2的值,即D2=NXD / N2。由T=f XD2 / 2,得到待维持恒张力需要的转矩T,所述转矩控制模块82通过控制收卷卷轴I的转矩,即实现维持恒张力。具体实施例中,根据D2=V2/ (ΠΧΝ2),得到即时收卷卷轴卷径,其中:D2为即时收卷卷轴卷径,N2为收卷卷轴转速度,Π为常数,取3. 14,V2为卷绕线速度。
[0030] 本发明的技术效果是:构建一种恒张力恒速度卷绕控制方法及系统,包括卷轴,所述卷轴包括放卷卷轴2、收卷卷轴1,通过测量所述放卷卷轴2速度NI和所述收卷卷轴I速度N2和测量卷绕线速度V和卷绕张力f ;然后根据放卷卷轴2速度NI、卷绕线速度Vl及放卷卷轴2卷径Dl控制所述放卷卷轴2的转动速度以维持恒速度;根据收卷卷轴I速度N2、卷绕线速度Vl及收卷卷轴I卷径D2控制所述收卷卷轴I的转矩以维持恒张力。本发明一种恒张力恒速度卷绕控制方法及系统,与传统的速度张力控制相比较少了张力控制器,张力传感器及磁粉离合器,结构简单,控制方便,直接所产生的效益是元器件成本和人工成本及后期维护成本的减少,运行可靠性能稳定。
[0031] 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 (10)

1. 一种恒张力恒速度卷绕控制方法,包括卷轴,所述卷轴包括放卷卷轴、收卷卷轴,其特征在于,所述恒张力恒速度卷绕控制方包括如下步骤: 测量卷轴速度:测量所述放卷卷轴速度NI和所述收卷卷轴速度N2 ; 测量卷绕线速度和卷绕张力:测量卷绕线速度V和卷绕张力f ; 控制卷绕恒速度和卷绕恒张力:根据放卷卷轴速度NI、卷绕线速度Vl及放卷卷轴卷径Dl控制所述放卷卷轴的转动速度以维持恒速度;根据收卷卷轴速度N2、卷绕线速度Vl及收卷卷轴卷径D2控制所述收卷卷轴的转矩以维持恒张力。
2.根据权利要求I所述恒张力恒速度卷绕控制方法,其特征在于,测量卷绕线速度V采用测速辊和测速编码器,通过所述测量测速辊的转动速度和测量所述测速辊的直径得到卷绕线速度VI。
3.根据权利要求I所述恒张力恒速度卷绕控制方法,其特征在于,根据N=VATI XDl),得到待维持卷绕恒速度需要的放卷卷轴转速度,其中:N为放卷卷轴转速度,V为卷绕恒速度,Π为常数,取3. 14,Dl为即时放卷卷轴卷径。
4.根据权利要求I所述恒张力恒速度卷绕控制方法,其特征在于,根据Dl=Vl/(Π XNl),得到即时放卷卷轴卷径,其中:D1为即时放卷卷轴卷径,NI为放卷卷轴转速度,Π为常数,取3. 14, Vl为卷绕线速度。
5.根据权利要求I所述恒张力恒速度卷绕控制方法,其特征在于,根据T=fXD2 / 2,得到待维持恒张力需要的转矩,其中:T得到待维持恒张力需要的转矩,f为待维持的张力,D2为收卷卷轴卷径。
6.根据权利要求I所述恒张力恒速度卷绕控制方法,其特征在于,根据D2=V2/(ΠΧΝ2),得到即时收卷卷轴卷径,其中:D2为即时收卷卷轴卷径,N2为收卷卷轴转速度,Π为常数,取3. 14, V2为卷绕线速度。
7. —种恒张力恒速度卷绕控制系统,包括放卷卷轴、收卷卷轴、驱动所述放卷卷轴放卷的放卷伺服模块、驱动所述收卷卷轴的收卷伺服模块,其特征在于,还包括测量卷绕速度的测速模块、测量放卷卷轴速度的放卷卷轴速度测量模块和测量收卷卷轴速度的收卷卷轴速度测量模块、对所述放卷伺服模块和收卷伺服模块进行控制的控制单元,所述控制单元包括控制放卷电机转速的转速控制模块和控制收卷电机输出转矩的转矩控制模块,所述转速控制模块根据卷绕线速度、放卷卷轴速度和放卷卷轴卷径控制所述放卷卷轴的转动速度,所述转矩控制模块根据收卷张力、收卷卷轴速度和收卷卷轴卷径控制所述收卷卷轴的转矩。
8.根据权利要求7所述恒张力恒速度卷绕控制系统,其特征在于,所述测速模块包括在卷绕过程中转动的测速辊和测试转动速度的测速编码器。
9.根据权利要求7所述恒张力恒速度卷绕控制系统,其特征在于,所述转速控制模块根据N=VATI XDl),得到待维持卷绕恒速度需要的放卷卷轴转速度,其中:N为放卷卷轴转速度,V为卷绕恒速度,Π为常数,取3. 14,Dl为即时放卷卷轴卷径。
10.根据权利要求7所述恒张力恒速度卷绕控制系统,其特征在于,所述转矩控制模块根据T=fXD2 / 2,得到待维持恒张力需要的转矩,其中:T得到待维持恒张力需要的转矩,f为待维持的张力,D2为收卷卷轴卷径。
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