CN105197652B - 一种多辊储料张力控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多辊储料张力控制方法，基于多辊储料张力控制系统，多辊储料张力控制系统具体结构为：运动控制器CPU模块依次与模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块连接，运动控制器CPU模块分别通过控制收料变频器、储料牵引变频器、储料变频器控制各自的电机运转，进而控制收料轴、储料牵引辊和储料架运行，储料变频器的电机和储料架之间还设置有减速机和丝杆机构，通过同步速度控制量与PID修正量的叠加以及张力反馈的切换，实现料膜对设备同步性能的要求，保证在储料过程中，张力能实现平稳过渡，本发明实现了收卷过程中不停机接料的同时，用横向裁切的方式将料膜划断的问题。

Description

一种多辊储料张力控制方法
技术领域
本发明属于印刷包装技术领域，具体涉及一种多辊储料张力控制方法。
背景技术
现在的印刷包装设备或者其它用卷取方式收料的设备，在不停机收卷换卷时，大都采用砍刀形式，但是如果卷取的材料比较厚，那就必须要采取横向裁切(飞刀)的方式划断料膜，而在横向划断时，收卷必须处在停止的状态，但是一旦停机，就会造成产品的浪费，采用砍刀形式又无法裁断料膜实现接换卷。
发明内容
本发明的目的是提供一种多辊储料张力控制方法，实现了收卷过程中不停机接料的同时，用横向裁切的方式将料膜划断的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种多辊储料张力控制方法，基于多辊储料张力控制系统，多辊储料张力控制系统具体结构为：运动控制器CPU模块依次与模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块连接，运动控制器CPU模块分别通过控制收料变频器、储料牵引变频器、储料变频器控制各自的电机运转，进而控制收料轴、储料牵引辊和储料架运行，储料变频器的电机和储料架之间还设置有减速机和丝杆机构；
具体按照以下步骤实施：
步骤1、接料之前，收料轴和储料牵引辊以整机同步速度V运行，收料轴速度V0＝V，储料牵引辊速度V1＝V，储料架静止，储料架速度V2＝0，此时，安装在储料架后面的摆辊上的直线电位器将检测的张力信号反馈至运动控制器，运动控制器控制储料牵引辊的速度为V1＝SV1+PID，控制储料架的速度为V2＝SV2，
式中，SV1为储料牵引辊同步速度控制量，PID为张力修正速度控制量，SV2为储料架同步速度控制量；
步骤2、步骤1储料牵引辊和储料架接收到运动控制器的控制信号后，接料动作开始，此时收料轴和储料牵引辊开始减速，储料架开始加速，此时直线电位器将检测的张力信号反馈至运动控制器，运动控制器控制储料架的速度V2＝SV2+PID，控制储料牵引辊的速度为V1＝SV1，此时V1开始变小，V2开始变大，始终V＝V1+V2，保证储料架中料膜的表面线速度与整机始终一致，当收料轴和储料牵引辊减速到零时，储料架中料膜的线速度V2＝V，即收料轴停止时，储料架以恒定的速度储料；
步骤3、当步骤2接料过程结束时，收料轴和储料牵引辊开始加速，此时直线电位器将检测的张力信号反馈至运动控制器，运动控制器控制储料牵引辊的速度V1＝SV1+PID，控制储料架的速度V2＝SV2，储料架储料速度减慢，此时V1开始变大，V2开始变小，保证V＝V1+V2，当收料轴和储料牵引辊加速到同步速度V时，此时V＝V1，储料架速度V2＝0，储料架停止储料；
步骤4、步骤3储料架停止储料后，为了让储料架能够返回原始位置，预备下次储料，收料轴和储料牵引辊要继续加速，此时V1>V，V2<0，即储料架开始向相反的速度运行，保证V＝V1+V2，直至V1达到比同步速度V快V0时，即V1＝V+V0时，收料轴和储料牵引辊保持这个速度运行，而此时储料架也以恒定的速度继续反向运行，直到储料架返回到接料前的初始位置时，储料架开始减速，收料轴和储料牵引辊也开始减速，此时V1和V2同时变小，保证V＝V1+V2；
步骤5、当步骤4中储料架速度减为零，即V2＝0时，收料轴速度和储料牵引辊的速度V1也同时减到同步速度V，即V1＝V，整个接料过程结束，收料轴和储料牵引辊按照同步速度V正常工作。
本发明的特点还在于，
步骤4中Vx＝2m/min～8m/min。
本发明的有益效果是，多辊储料张力控制方法，通过同步速度控制量与PID修正量的叠加以及张力反馈的切换，实现料膜对设备同步性能的要求，保证在储料过程中，张力能实现平稳过渡。
附图说明
图1是本发明一种多辊储料张力控制方法的控制系统结构示意图；
图2是本发明一种多辊储料张力控制方法的张力控制示意图。
图中，1.运动控制器CPU模块，2.模拟量输入输出模块，3.数字量输入输出模块，4.收料变频器，5.储料牵引变频器，6.储料变频器，7.电机，8.收料轴，9.储料牵引辊，10.减速机和丝杆机构，11.储料架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种多辊储料张力控制方法，基于多辊储料张力控制系统，如图1所示，多辊储料张力控制系统具体结构为：运动控制器CPU模块1依次与模拟量输入输出模块2、数字量输入输出模块3连接，运动控制器CPU模块1分别通过控制收料变频器4、储料牵引变频器5、储料变频器6控制各自的电机7运转，进而控制收料轴8、储料牵引辊9和储料架11运行，储料变频器6的电机7和储料架11之间还设置有减速机和丝杆机构10；
具体按照以下步骤实施：
步骤1、接料之前，收料轴8和储料牵引辊9以整机同步速度V运行，收料轴8速度V0＝V，储料牵引辊9速度V1＝V，储料架11静止，储料架11速度V2＝0，此时，安装在储料架11后面的摆辊上的直线电位器将检测的张力信号反馈至运动控制器CPU模块1，运动控制器CPU模块1控制储料牵引辊9的速度为V1＝SV1+PID，控制储料架11的速度为V2＝SV2，
式中，SV1为储料牵引辊9同步速度控制量，PID为张力修正速度控制量，SV2为储料架11同步速度控制量；
同步速度控制量—指的是负载为保证其料膜在经过自身时，料膜线速度与整机速度一致所需要的速度控制量，PID—指的是系统根据摆辊的实际位置反馈计算出的张力修正速度控制量。
步骤2、步骤1储料牵引辊9和储料架11接收到运动控制器CPU模块1的控制信号后，接料动作开始，此时收料轴8和储料牵引辊9开始减速，储料架11开始加速，此时直线电位器将检测的张力信号反馈至运动控制器CPU模块1，运动控制器CPU模块1控制储料架11的速度V2＝SV2+PID，控制储料牵引辊9的速度为V1＝SV1，此时V1开始变小，V2开始变大，始终V＝V1+V2，保证储料架11中料膜的表面线速度与整机始终一致，当收料轴8和储料牵引辊9减速到零时，储料架11中料膜的线速度V2＝V，即收料轴停止时，储料架11以恒定的速度储料；
步骤3、当步骤2接料过程结束时，收料轴8和储料牵引辊9开始加速，此时直线电位器将检测的张力信号反馈至运动控制器CPU模块1，运动控制器CPU模块1控制储料牵引辊9的速度V1＝SV1+PID，控制储料架11的速度V2＝SV2，储料架11储料速度减慢，此时V1开始变大，V2开始变小，保证V＝V1+V2，当收料轴8和储料牵引辊9加速到同步速度V时，此时V＝V1，储料架11速度V2＝0，储料架11停止储料；
步骤4、步骤3储料架11停止储料后，为了让储料架11能够返回原始位置，预备下次储料，收料轴8和储料牵引辊9要继续加速，此时V1>V，V2<0，即储料架11开始向相反的速度运行，保证V＝V1+V2，直至V1达到比同步速度V快Vx时，Vx的取值范围为2m/min～8m/min，即V1＝V+Vx时，收料轴8和储料牵引辊9保持这个速度运行，而此时储料架11也以恒定的速度V2继续反向运行，直到储料架11返回到接料前的初始位置时，储料架11开始减速，收料轴8和储料牵引辊9也开始减速，此时V1和V2同时变小，保证V＝V1+V2；
步骤5、当步骤4中储料架11速度减为零，即V2＝0时，收料轴8速度和储料牵引辊9的速度V1也同时减到同步速度V，即V1＝V，整个接料过程结束，收料轴8和储料牵引辊9按照同步速度V正常工作。
以上提到的，V为整机线速度，V1为储料牵引辊9的表面线速度，V2为料膜经过储料架11时的表面线速度。
本发明中运动控制器CPU模块1作为整个系统的控制中枢，会处理所有的逻辑动作和张力控制算法，运动控制器CPU模块1计算好的速度控制量通过模拟量输入输出模块2的模拟量输出AO模块传递给收料变频器4、储料牵引变频器5、储料变频器6，各变频器根据控制量去控制各自的电机7的速度，同时，为保证张力稳定，外接的直线电位器把实际张力情况通过模拟量输入输出模块2的模拟量输入模块AI反馈给运动控制器CPU模块1，运动控制器CPU模块1再根据反馈的张力情况去计算电机转速，运动控制器CPU模块1通过数字量输入输出模块3的数字量输出模块DO控制储料架11的电机7的启停，为防止意外，在储料架11的上下极限位置处分别安装有接近开关，当检测到储料架到极限位置时，系统会切断储料架变频器的使能信号，保证料架不会超过极限位置而发生意外，并把到位信号通过数字量输入输出模块3的数字量输入模块DI传递给运动控制器CPU模块1，运动控制器CPU模块1再进行相应的速度调整和逻辑控制。
如图2所示，张力控制的目的是要保证在整个接料过程中，料膜进储料架11的线速度始终和整机同步速度一致，即V＝V1+V2，储料牵引辊9的线速度始终和收料轴8的线速度一致，都是V1。
电机的转速可以通过以下公式实现：
n＝(V/D)*I，
式中，n为电机实际转速，单位rpm；
V为电机所带传动辊的表面线速度，单位r/min；
D为电机所带传动辊的周长，单位m；
I为电机和传动辊之间的减速比；
在上述整个控制过程中，高性能的运动控制器CPU模块1保证了张力在收料部和储料部之间切换时能高速响应，实现无接缝的完美对接控制。

Claims (2)

1.一种多辊储料张力控制方法，其特征在于，基于多辊储料张力控制系统，多辊储料张力控制系统具体结构为：运动控制器CPU模块(1)依次与模拟量输入输出模块(2)、数字量输入输出模块(3)连接，运动控制器CPU模块(1)分别通过控制收料变频器(4)、储料牵引变频器(5)、储料变频器(6)控制各自的电机(7)运转，进而控制收料轴(8)、储料牵引辊(9)和储料架(11)运行，储料变频器(6)的电机(7)和储料架(11)之间还设置有减速机和丝杆机构(10)；
具体按照以下步骤实施：
步骤1、接料之前，收料轴(8)和储料牵引辊(9)以整机同步速度V运行，收料轴(8)速度V0＝V，储料牵引辊(9)速度V1＝V，储料架(11)静止，储料架(11)速度V2＝0，此时，安装在储料架(11)后面的摆辊上的直线电位器将检测的张力信号反馈至运动控制器CPU模块(1)，运动控制器CPU模块(1)控制储料牵引辊(9)的速度为V1＝SV1+PID，控制储料架(11)的速度为V2＝SV2，
式中，SV1为储料牵引辊(9)同步速度控制量，PID为张力修正速度控制量，SV2为储料架(11)同步速度控制量；
步骤2、所述步骤1储料牵引辊(9)和储料架(11)接收到运动控制器CPU模块(1)的控制信号后，接料动作开始，此时收料轴(8)和储料牵引辊(9)开始减速，储料架(11)开始加速，此时直线电位器将检测的张力信号反馈至运动控制器CPU模块(1)，运动控制器CPU模块(1)控制储料架(11)的速度V2＝SV2+PID，控制储料牵引辊(9)的速度为V1＝SV1，此时V1开始变小，V2开始变大，始终V＝V1+V2，保证储料架(11)中料膜的表面线速度与整机始终一致，当收料轴(8)和储料牵引辊(9)减速到零时，储料架(11)中料膜的线速度V2＝V，即收料轴停止时，储料架(11)以恒定的速度储料；
步骤3、当所述步骤2接料过程结束时，收料轴(8)和储料牵引辊(9)开始加速，此时直线电位器将检测的张力信号反馈至运动控制器CPU模块(1)，运动控制器CPU模块(1)控制储料牵引辊(9)的速度V1＝SV1+PID，控制储料架(11)的速度V2＝SV2，储料架(11)储料速度减慢，此时V1开始变大，V2开始变小，保证V＝V1+V2，当收料轴(8)和储料牵引辊(9)加速到同步速度V时，此时V＝V1，储料架(11)速度V2＝0，储料架(11)停止储料；
步骤4、所述步骤3储料架(11)停止储料后，为了让储料架(11)能够返回原始位置，预备下次储料，收料轴(8)和储料牵引辊(9)要继续加速，此时V1>V，V2<0，即储料架(11)开始向相反的速度运行，保证V＝V1+V2，直至V1达到比同步速度V快Vx时，即V1＝V+Vx时，收料轴(8)和储料牵引辊(9)保持这个速度运行，而此时储料架(11)也以恒定的速度继续反向运行，直到储料架(11)返回到接料前的初始位置时，储料架(11)开始减速，收料轴(8)和储料牵引辊(9)也开始减速，此时V1和V2同时变小，保证V＝V1+V2；
步骤5、当所述步骤4中储料架(11)速度减为零，即V2＝0时，收料轴(8)速度和储料牵引辊(9)的速度V1也同时减到同步速度V，即V1＝V，整个接料过程结束，收料轴(8)和储料牵引辊(9)按照同步速度V正常工作。
2.根据权利要求1所述的一种多辊储料张力控制方法，其特征在于，所述步骤4中Vx＝2m/min～8m/min。
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