CN105197685B - 一种收放卷设备的张力控制方法、装置及系统 - Google Patents
一种收放卷设备的张力控制方法、装置及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105197685B CN105197685B CN201510632425.9A CN201510632425A CN105197685B CN 105197685 B CN105197685 B CN 105197685B CN 201510632425 A CN201510632425 A CN 201510632425A CN 105197685 B CN105197685 B CN 105197685B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coil diameter
- msub
- mrow
- value
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Winding, Rewinding, Material Storage Devices (AREA)
- Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)
Abstract
本发明公开了一种收放卷设备的张力控制方法、装置及系统，张力控制方法包括如下步骤：获取材料运行的当前线速度Vn和电机转子当前频率fn；每隔一个时间周期T根据获取的当前线速度Vn和电机转子当前频率fn计算出辊轮上材料外径的当前卷径计算值Dn；将当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较，确定当前卷径确定值；根据当前卷径确定值控制电机输出相应的力矩。由于张力控制器通过获取材料运行线速度计算出当前卷径计算值，再对计算的当前卷径计算值进行误差判定，以及对当前卷径计算值和极限条件比较判定，最后根据计算判断的当前卷径确定值控制变频器输出相应的力矩，使得辊轮上材料始终获得恒定的张力，使得收放卷材料更平稳，收放效果更好。
Description
技术领域
本发明涉及张力控制技术领域，具体涉及一种用于收放卷设备的张力控制方法、装置及系统。
背景技术
在卷径变化范围较大的张力控制收放卷场合，要实现材料表面的恒张力控制，提高收放卷侧材料成型效果，需要实时知道收放卷轴上材料的卷径大小。现有卷径计算方法中有直接测量卷径的方法，也有根据材料厚度以及收放卷转轴上材料的圈数来计算卷径的方法，这类方法需要安装测量装置或获得材料的厚度，导致成本增加，且测量存在误差，而现场应用中材料厚度很难准确测量到，或材料厚度会有一定伸缩变化，当卷径变化越大时，累积的误差也会越大，导致卷径的测量不准确。
为了克服上述直接测量计算卷径的方法，公布号为CN103708268A公开了一种卷径计算方法，通过卷径的线速度和电机转速计算卷径的大小，同时通过补偿公式计算出另一个卷径大小，再将两个卷径的差值与设定值比较，判断差值是否超过了预设的设定值，若超过则对通过卷径的线速度和电机转速计算卷径进行补偿，若没有则按通过卷径的线速度和电机转速计算卷径为准，该方法通过人为设定的设定值与差值的比较来补偿计算误差，但是该方法中补偿公式的圈数需要测量，需增加测量装置，增加测量装置即增加了误差的可能，并且人为设定的设定值，全凭经验设定同样存在误差。
发明内容
本申请提供一种精确的、误差小的收放卷设备的张力控制、装置及系统。
在第一方面，一种实施例中提供一种收放卷设备的张力控制方法，包括如下步骤：
获取材料运行的当前线速度Vn和电机转子当前频率fn；
每隔一个时间周期T根据获取的当前线速度Vn和电机转子当前频率fn计算出辊轮上材料外径的当前卷径计算值Dn；
将当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较，判断当前卷径计算值Dn是否在限制条件内，若是则将当前卷径计算值Dn当做辊轮上材料的当前卷径确定值；若否则将限制条件的边界值当做辊轮上材料的当前卷径确定值；
根据当前卷径确定值控制电机输出相应的力矩，使得材料在滚动过程中获得恒定的张力；
当前卷径计算值Dn的计算公式为：
其中Vn为当前线速度，i为电机转子侧到材料转轴的机械传动比，p为电机的极对数，fn为当前电机转子频率。
进一步地，收放卷设备收卷侧预设的限制条件为：
其中，Dmin为空卷状态的卷径值，Dmax为满卷状态的卷径值，Dmax为满卷状态的卷径值，ΔDn-1为经过一个时间周期T后卷径变化的限制值，h为材料厚度，fn-1为前一次获取的电机转子频率；
若Dn＜Dn-1或Dn＞Dn-1+ΔDn-1，则以Dn-1或Dn-1+ΔDn-1作为初定当前卷径值D；若Dn-1≤Dn≤Dn-1+ΔDn-1，则Dn作为初定当前卷径值D；
初定当前卷径值D与Dmax比较修正；若初定当前计算卷径D＞Dmax，则以Dmax作为当前卷径确定值；若Dmin≤D≤Dmax，则以初定当前卷径值D作为当前卷径确定值。
进一步地，收放卷设备放卷侧预设的限制条件为：
其中，Dmin为空卷状态的卷径值，Dmax为满卷状态的卷径值，Dn-1为前一次确定的卷径值，ΔDn为经过一个时间周期T后卷径变化的限制值，h为材料厚度；
若Dn＜Dn-1-ΔDn或Dn＞Dn-1，则以Dn-1-ΔDn或Dn-1作为初定当前卷径值D；若Dn-1-ΔDn≤Dn≤Dn-1，则Dn作为初定当前卷径值D；
初定当前卷径值D与Dmin和Dmax比较修正；若当前计算卷径D＜Dmin或D＞Dmax，则以Dmin或Dmax作为当前卷径确定值；若Dmin≤D≤Dmax，则以初定当前卷径值D作为当前卷径确定值。
进一步地，在当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较前，还包括步骤：
将当前线速度Vn与预设值Vm做比较，若Vn≥Vm，则执行当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较的步骤；若Vn＜Vm，则前一次计算卷径Dn-1作为当前卷径确定值。
进一步地，在当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较前，还包括步骤：
将当前频率fn与预设值fm做比较，若fn≥fm，则执行当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较的步骤；若fn＜fm，则前一次计算卷径Dn-1作为当前卷径确定值。
在第二方面，一种实施例中提供了一种收放卷设备的张力控制装置，包括张力控制器，张力控制器包括：
获取单元，获取材料运行的当前线速度Vn和电机转子当前频率fn；
处理单元，其用于根据获取的当前线速度Vn和电机转子当前频率fn计算出辊轮上材料的当前卷径计算值Dn；还用于将当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较，判断当前卷径计算值Dn是否在限制条件内，若是则将当前卷径计算值Dn当做辊轮上材料的当前卷径确定值；若否则将限制条件的边界值当做材料的当前卷径确定值；并根据当前卷径确定值生成控制信号；
以及发送单元，将控制信号发送给电机，电机根据获取的控制信号输出相应的力矩，使得材料在滚动过程中获得恒定的张力。
进一步地，收放卷设备收卷侧预设的限制条件为：
其中，Dmin为空卷状态的卷径值，Dmax为满卷状态的卷径值，Dmax为满卷状态的卷径值，ΔDn-1为经过一个时间周期T后卷径变化的限制值，h为材料厚度，fn-1为前一次获取的电机转子频率；
若Dn＜Dn-1或Dn＞Dn-1+ΔDn-1，则以Dn-1或Dn-1+ΔDn-1作为初定当前卷径值D；若Dn-1≤Dn≤Dn-1+ΔDn-1，则Dn作为初定当前卷径值D；
初定当前卷径值D与Dmax比较修正；若初定当前计算卷径D＞Dmax，则以Dmax作为当前卷径确定值；若Dmin≤D≤Dmax，则以初定当前卷径值D作为当前卷径确定值。
进一步地，收放卷设备放卷侧预设的限制条件为：
其中，Dmin为空卷状态的卷径值，Dmax为满卷状态的卷径值，Dn-1为前一次确定的卷径值，ΔDn为经过一个时间周期T后卷径变化的限制值，h为材料厚度；
若Dn＜Dn-1-ΔDn或Dn＞Dn-1，则以Dn-1-ΔDn或Dn-1作为初定当前卷径值D；若Dn-1-ΔDn≤Dn≤Dn-1，则Dn作为初定当前卷径值D；
初定当前卷径值D与Dmin和Dmax比较修正；若当前计算卷径D＜Dmin或D＞Dmax，则以Dmin或Dmax作为当前卷径确定值；若Dmin≤D≤Dmax，则以初定当前卷径值D作为当前卷径确定值。
进一步地，还包括收放卷设置单元，收放卷设置单元用于设置张力控制装置是工作在收卷状态还是放卷状态；若是收卷，则将当前卷径计算值Dn与收卷侧的预设限制条件比较；若是放卷，则将当前卷径计算值Dn与放卷侧的预设限制条件比较。
在第三方面，一种实施例中提供了一种收放卷设备的张力控制系统，其包括：
上述的收放卷设备的张力控制装置，张力控制装置为变频器，变频器与收放卷设备相连，用于计算当前卷径确定值并控制电机输出相应的转矩，使得材料在滚动过程中获得恒定的张力。
依据上述实施例的收放卷设备的张力控制方法、装置及系统，由于张力控制器通过获取材料运行线速度计算出当前卷径计算值，再对计算的当前卷径计算值进行误差判定，以及对当前卷径计算值和极限条件比较判定，最后根据计算判断的当前卷径确定值控制电机输出相应的力矩，使得辊轮上材料始终获得恒定的张力，使得收放卷材料更平稳，收放效果更好。其中计算卷径值分别与设置的卷径最大和最小极限值比较，避免计算得到异常的卷径值，另外，还能自动计算出卷径变化量限制值，该限制值为一个卷径计算周期计算一次，使得对每个计算周期得到的卷径计算值起到更精确的误差对比，故本方法的计算方法的误差小，更加精确，使得最终输出的力矩更加精确，使得材料始终获得更加趋近恒定的张力。
附图说明
图1为一种实施例中一种收放卷设备的张力控制方法的流程图；
图2为一种实施例中一种收放卷设备的张力控制方法的卷径计算方法的流程图；
图3为一种实施例中一种收放卷设备的张力控制装置的结构框图；
图4为一种实施例中一种收放卷设备的张力控制系统的结构框图；
图5为另一种实施例中一种收放卷设备的张力控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
在本实施例中提供了一种收放卷设备的张力控制方法，该方法由收放卷设备的张力控制系统执行，计算收放卷径值后，张力控制系统控制电机输出对应的转矩，实现控制收放卷侧辊轮上材料表面的张力，使得张力趋近于恒定值，以保证材料在辊轮上的良好成型效果。本发明只适用于收放卷转轴为圆柱形的带材张力控制场合，卷径值为收放卷侧辊轮卷绕了材料后的外径值。
如图1所示，本发明提供的一种收放卷设备的张力控制方法，本方法由收放卷设备的张力控制装置执行。收放卷设备的张力控制方法包括如下步骤；
S101:获取材料运行的当前线速度Vn和电机转子当前频率fn；
张力控制装置获取辊轮上材料当前线速度Vn和电机转子当前频率fn。
S102:每隔一个时间周期T根据获取的当前线速度Vn和当前电机转子频率fn计算出辊轮上材料外径的当前卷径计算值Dn；
时间周期T可根据实际情况设置，例如将时间周期T设置为1秒，则每1秒进行一次计算，变频器每一秒调整一次输出转矩的大小。
S103:将当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较，判断当前卷径计算值Dn是否在限制条件内，若是则将当前卷径计算值Dn当做当前卷径确定值；若否则将限制条件的边界值当做辊轮上材料的当前卷径确定值；
S104：根据当前卷径确定值控制电机输出相应的力矩，使得材料在滚动过程中获得恒定的张力。
具体的控制方法为：张力控制装置根据当前卷径确定值计算出需求的转矩，根据计算出的转矩值输出一个控制信号控制收卷侧或放卷侧电机输出相应的力矩，在此实施例中，张力控制装置可以为张力控制器变频器(集成有张力控制功能的变频器)；或将控制信号发送给收卷侧或放卷侧的变频器(普通变频器，仅具有电力变换功能)，在通过收卷侧或放卷侧的变频器控制电机根据获取的信号输出相应的力矩，使得辊轮上的材料在滚动收卷或放卷过程中获得恒定的张力，在此实施例中，张力控制装置可以为独立于变频器的张力控制器。
优选地，本实施例步骤S103中计算当前卷径计算值Dn的原理为：
设初始计算的卷径值为D0，则在经过N个周期T后的卷径值为
其中Vn为当前线速度(m/s)，i为电机的传动比，p为电机的极对数，fn为当前电机的频率(Hz)。
具体地，当前卷径计算值Dn的计算公式(1)推导过程如下：
以圆柱形转轴的横切面的圆心为支点，根据力矩公式有：
(2)式中，T表示力矩，单位为Nm，F表示材料表面张力，单位为N，D表示卷径值，单位为m。
若已知当前卷绕线速度v，则转轴上材料在时间周期T内卷绕的长度为：
L1＝v×T (3)
(3)式中，L1表示时间T内卷绕的长度，单位为m，v表示当前线速度，单位为m/s，T为卷绕时间，单位为s。
同样，对于上述系统，若已知当前电机转子频率f，则转轴在相同时间周期T内运转的长度为：
(4)式中，L2表示时间T内运转的长度，单位为m，f为电机转子频率，单位为Hz，i为电机转子侧到材料转轴的机械传动比，p为电机极对数，D为卷绕有材料的转轴的当前卷径，即直径，单位为m，T为运转时间，单位为S。
显然，上式中L1＝L2，得
(5)式即为(1)式。
优选地，本实施例步骤S103中当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较的方法为：
在收卷和放卷过程中必然存在空卷和满卷状态，即计算出的当前卷径值理论上必然落在空卷和满卷之间状态的卷径值，即Dmin≤Dn≤Dmax，其中Dmin为空卷状态的卷径值，Dmax为满卷状态的卷径值。
通常，收放卷设备的收卷侧设有一台变频器控制收卷侧电机。
收卷侧的限制条件为：
其中，Dmin为空卷状态的卷径值，Dmax为满卷状态的卷径值，Dn-1为前一次确定的卷径值，ΔDn-1为Dn-1经过一个时间周期T后卷径变化的限制值，h为材料厚度，fn-1为前一次获取的电机转子频率。
收卷侧当前卷径计算值Dn与上述预设限制条件比较过程如下：
若Dn＜Dn-1，则以Dn-1或Dn-1+ΔDn-1作为初定当前卷径值D；若Dn-1≤Dn≤Dn-1+ΔDn-1，则Dn作为初定当前卷径值D；若Dn＞Dn-1+ΔDn-1，则以Dn-1+ΔDn-1作为初定当前卷径值D；
初定当前卷径值D与Dmin和Dmax比较修正；若初定当前计算卷径D＜Dmin，则以Dmin作为当前卷径确定值；若初定当前计算卷径D＞Dmax，则以Dmax作为当前卷径确定值；若D≤Dmax，则以初定当前卷径值D作为当前卷径确定值。
上述限制条件式(6)的推导过程如下：
对于张力控制收卷侧，由于线速度变化比较慢，在线速度变化很小情况下，卷径是在逐步增大，电机转子运行频率是在逐步减小，因此，有fn≤fn-1，根据第N个周期T时刻的电机频率fn，可计算出第N个时间周期T内，卷径变化量ΔDn的最大值为：
(7)式中，h为材料厚度，单位为m，因此，Dn与Dn-1满足下面限制条件：
收放卷设备的放卷侧也可以设有一台变频器控制放卷侧电机，使得放卷侧的材料能够在恒定的张力下放卷，避免了放出的材料变形。
对于放卷侧的卷径值应满足下列限制条件：
其中，Dmin为空卷状态的卷径值，Dmax为满卷状态的卷径值，Dn-1为前一次确定的卷径值，ΔDn为Dn-1经过一个时间周期T后卷径变化的限制值，h为材料厚度。
放卷侧当前卷径计算值Dn与上述预设限制条件比较过程如下：
若Dn＜Dn-1-ΔDn-1，则以Dn-1-ΔDn-1作为初定当前卷径值D；若Dn-1-ΔDn-1≤Dn≤Dn-1，则Dn作为初定当前卷径值D；若Dn＞Dn-1，则以Dn-1作为初定当前卷径值D；
初定当前卷径值D与Dmin和Dmax比较修正；若初定当前计算卷径D＜Dmin，则以Dmin作为当前卷径确定值；若初定当前计算卷径D＞Dmax，则以Dmax作为当前卷径确定值；若D≤Dmax，则以初定当前卷径值D作为当前卷径确定值。
上述限制条件式(9)的推导过程如下：
同理，对于张力控制放卷侧，在线速度不变情况下，卷径是在逐步减小，电机转子运行频率是在逐步增大，因此，有fn≥fn-1，根据第N个周期T时刻的电机频率fn，可计算出第N个周期T时间内，卷径变化量ΔDn的最大值为：
(10)式中，h为材料厚度，单位为m，因此，Dn与Dn-1满足下面限制条件：
由于对于收卷侧和放卷侧的卷径变化量是用来作为限制卷径计算值突变的，材料厚度设置为一个估计的较大值即可，不需要准确测量得出，此处可定义h为材料最大厚度，或设置为最大厚度的近似值。例如收放卷由多种不同厚度的材料组成，则h取最厚一款材料的厚度值或近似厚度值即可运算获得准确的当前卷径确定值。而现有技术相中，必须通过增加检测装置以获知当前材料的准确厚度才能准确计算出当前卷径确定值；本发明的方法与该方法相比，对厚度值设置的准确度要求不高，且无需增加检测装置，但是却可以准确地计算出当前卷径确定值，方案更加简单。
在数字系统中，计算值存在误差范围，为避免公式计算出的瞬时卷径值与实际卷径差距较大，可设置满足以下条件才允许进行卷径计算，条件如下：当前线速度需大于线速度预设值Vm和当前电机转子频率大于频率预设值fm，Vm和fm为预先设定的线速度和频率，例如Vm为正常情况下最大线速度的10％，fm为4～5Hz。
具体地，如图2所示，先比较当前线速度Vn与预设值Vm比较，若线速度Vn＜预设值Vm，则将前一次计算确定的卷径值Dn-1作为初定当前卷径值；若Vn≥Vm，执行当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较的步骤；
当前频率fn与预设值fm比较，若fn＜fm，则将前一次计算确定的卷径值Dn-1作为初定当前卷径值；若fn≥fm，则执行当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较的步骤；
以上当前线速度Vn与预设值Vm比较和当前频率fn与预设值fm比较两者比较的顺序可调换，或者两者同时进行比较。在其他实施例中，若线速度Vn＜Vm或fn＜fm，则将前一次计算确定的卷径值Dn-1直接作为当前卷径确定值，不必进行再进行修正比较。
本实施例提供的一种收放卷设备的张力控制方法，由于张力控制装置通过获取材料运行线速度计算出当前卷径计算值，再对计算的当前卷径计算值进行误差判定，以及对当前卷径计算值和极限条件比较判定，最后根据计算判断的当前卷径确定值控制电机输出相应的力矩，使得辊轮上材料始终获得恒定的张力，使得收放卷材料更平稳，收放效果更好。其中当前计算卷径值分别与设置的卷径最大和最小极限值比较，避免计算得到异常的卷径值，另外，还能自动计算出卷径变化量限制值，该限制值为一个卷径计算周期计算一次，使得对每个计算周期得到的卷径计算值起到更精确的误差对比，故本方法的计算方法的误差小，更加精确，使得最终输出的力矩更加精确，使得辊轮上的材料始终获得更加趋近恒定的张力。
实施例二：
如图3所示，本实施例提供了一种收放卷设备的张力控制装置，优选的，本实施例中张力控制装置为与牵引电机连接的张力控制专用变频器。在其他实施例中，张力控制装置还可以为独立于变频器(普通变频器)的装置，其与变频器信号连接，通过控制变频器从而使电机根据当前卷径确定值输出相应的力矩，使得材料在滚动过程中获得恒定的张力。
变频器包括获取单元11、处理单元12和发送单元13，获取单元11和发送单元13分别与处理单元12电信号连接，获取单元11与牵引侧电机信号连接，发送单元13分别发送收卷侧和/或放卷侧的变频器的控制信号。
获取单元11，其用于实时获取材料运行的当前线速度Vn和电机转子当前频率fn。获取单元11可从牵引主拉变频器中获取材料运行的当前线速度Vn。当变频器自身具有电机转子当前频率fn信息，获取单元11可直接从变频器该频率信息，就不需要额外增加编码器进行测量，还可以在电机转子安装编码器进行测速，从编码器中获取电机转子当前频率fn。张力控制系统中的牵引主拉变频器具有信号转化及计算功能，能够直接获得材料运行的当前线速度Vn，而不需要单独的线速度进行测量。
处理单元12，其用于根据获取的材料运行的当前线速度Vn和电机转子当前频率fn通过公式计算出辊轮上材料的当前卷径计算值Dn；还用于将当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较，判断当前卷径计算值Dn是否在限制条件内，若是则将当前卷径计算值Dn当做辊轮上材料的当前卷径确定值；若否则将限制条件的边界值当做辊轮上材料的当前卷径确定值；并根据当前卷径确定值生成控制信号。
在其他实施例中，变频器还包括收放卷设置单元14，收放卷设置单元14用于设置张力控制装置是工作在收卷状态还是放卷状态；若是收卷，则将当前卷径计算值Dn与收卷侧的预设限制条件比较；若是放卷，则将当前卷径计算值Dn与放卷侧的预设限制条件比较。
处理单元12将当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较，具体原理如下：
收放卷设备收卷侧预设的限制条件为：
其中，Dmin为空卷状态的卷径值，Dmax为满卷状态的卷径值，Dn-1为前一次确定的卷径值，ΔDn为经过一个时间周期T后卷径变化的限制值，h为材料厚度，fn-1为前一次获取的电机转子频率；
若Dn＜Dn-1或Dn＞Dn-1+ΔDn-1，则以Dn-1或Dn-1+ΔDn-1作为初定当前卷径值D；若Dn-1≤Dn≤Dn-1+ΔDn-1，则Dn作为初定当前卷径值D；
若初定当前计算卷径D＞Dmax，则以Dmax作为当前卷径确定值；若Dmin≤D≤Dmax，则以初定当前卷径值D作为当前卷径确定值。
收放卷设备放卷侧预设的限制条件为：
其中Dmin为空卷状态的卷径值，Dmax为满卷状态的卷径值，Dn-1为前一次确定的卷径值，ΔDn为经过一个时间周期T后卷径变化的限制值，h为材料厚度，fn为当前电机转子频率；
若Dn＜Dn-1-ΔDn或Dn＞Dn-1，则以Dn-1-ΔDn或Dn-1作为初定当前卷径值D；若Dn-1-ΔDn≤Dn≤Dn-1，则Dn作为初定当前卷径值D；
初定当前卷径值D与Dmin和Dmax比较修正；若当前计算卷径D＜Dmin或D＞Dmax，则以Dmin或Dmax作为当前卷径确定值；若Dmin≤D≤Dmax，则以初定当前卷径值D作为当前卷径确定值。
发送单元13，将控制信号发送给收卷侧或/和放卷侧的变频器，收卷侧或/和放卷侧的变频器根据获取的控制信号，控制该侧电机输出相应的力矩，使得材料在滚动过程中获得恒定的张力。
本实施例提供的一种收放卷设备的张力控制装置，通过获取收卷侧或/和放卷侧辊轮上材料运行的当前线速度Vn和电机转子当前频率fn计算出当前卷径计算值，再对计算的当前卷径计算值进行误差判定，以及对当前卷径计算值和极限条件比较判定，最后根据计算判断的当前卷径确定值控制变频器输出相应的力矩，使得辊轮上的材料始终获得恒定的张力，使得收放卷材料更平稳，收放效果更好。
实施例三：
如图4所示，本实施例提供了一种收放卷设备的张力控制装系统，其包括实施例二的张力控制装置1和牵引侧的变频器2。其中张力控制装置1为收卷侧的变频器，收卷侧的变频器与牵引侧的变频器2电信号连接，收卷侧的变频器2与收卷侧的电机电信号连接。
收卷侧的变频器通过牵引侧的变频器2(即前述的牵引主拉变频器)获取材料的当前线速度Vn，且收卷侧的变频器自身具有电机转子当前频率fn的信息，通过获取材料的当前线速度Vn和电机转子当前频率fn计算出收卷侧辊轮上材料的外径值，并计算出收卷侧电机需输出的扭矩，将控制信号发送收卷侧的电机，从而控制电机输出相应的转矩，使得收卷的材料受到恒定的张力。
如图5所示，在其他实施例中，收放卷设备的张力控制装系统的张力控制装置1包括收卷侧的变频器和放卷侧的变频器，收卷侧的变频器和放卷侧的变频器分别与牵引侧的变频器2电信号连接。放卷侧的变频器和收卷侧的变频器的原理一样，收卷侧的变频器和放卷侧的变频器分开独立的完成收卷侧及放卷侧的卷径值计算，并分别控制各自端电机输出相应的转矩，使得收卷材料及放卷材料均受到恒定的张力。
在其他实施例中，收放卷设备的张力控制系统的张力控制装置1为一个独立于变频器的设备，可进行收卷和/或放卷侧当前卷径值的计算，再通过控制收卷侧变频器和/或放卷侧变频器的设置转矩进而实现控制收卷侧和/或放卷侧电机输出相应的转矩。
本实施例提供的收放卷设备的张力控制装系统通过计算收卷侧或放卷侧辊轮上材料的外径，从而计算出收卷侧或放卷侧需施加的力矩，再控制收卷侧或放卷侧的电机输出相应的力矩，使得材料在收卷和放卷过程中受到恒定的张力，避免了材料在收卷和放卷的过程由于张力不稳定导致的变形。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (9)
1.一种收放卷设备的张力控制方法,其特征在于，包括如下步骤：
获取材料运行的当前线速度Vn和电机转子当前频率fn；
每隔一个时间周期T根据获取的当前线速度Vn和电机转子当前频率fn计算出辊轮上材料外径的当前卷径计算值Dn；
将当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较，判断所述当前卷径计算值Dn是否在限制条件内，若是则将当前卷径计算值Dn当做当前卷径确定值；若否则将限制条件的边界值当做辊轮上材料的当前卷径确定值；
根据所述当前卷径确定值控制电机输出相应的力矩，使得材料在滚动过程中获得恒定的张力；
所述当前卷径计算值Dn的计算公式为：
<mrow>
<msub>
<mi>D</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>v</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
<mo>&times;</mo>
<mi>i</mi>
<mo>&times;</mo>
<mi>p</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>&pi;</mi>
<mo>&times;</mo>
<msub>
<mi>f</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中Vn为当前线速度，i为电机转子侧到材料转轴的机械传动比，p为电机的极对数，fn为当前电机转子频率；
在当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较前，还包括步骤：
将当前线速度Vn与预设值Vm做比较，若Vn≥Vm，则执行当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较的步骤；若Vn＜Vm，则Dn-1作为当前卷径确定值，其中Dn-1为前一次确定的卷径值。
2.如权利要求1所述的收放卷设备的张力控制方法，其特征在于，收放卷设备收卷侧所述预设的限制条件为：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>D</mi>
<mi>min</mi>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<msub>
<mi>D</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<msub>
<mi>D</mi>
<mi>max</mi>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<msub>
<mi>D</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<msub>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>&Delta;D</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>&Delta;D</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>f</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>&times;</mo>
<mi>p</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&times;</mo>
<mi>T</mi>
<mo>&times;</mo>
<mn>2</mn>
<mo>&times;</mo>
<mi>h</mi>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
其中，Dmin为空卷状态的卷径值，Dmax为满卷状态的卷径值，ΔDn-1为经过一个时间周期T后卷径变化的限制值，h为材料厚度，fn-1为前一次获取的电机转子频率；
若Dn＜Dn-1或Dn＞Dn-1+ΔDn-1，则以Dn-1或Dn-1+ΔDn-1作为初定当前卷径值D；若Dn-1≤Dn≤Dn-1+ΔDn-1，则Dn作为初定当前卷径值D；
若初定当前计算卷径D＞Dmax，则以Dmax作为当前卷径确定值；若Dmin≤D≤Dmax，则以初定当前卷径值D作为当前卷径确定值。
3.如权利要求1或2所述的收放卷设备的张力控制方法，其特征在于，收放卷设备放卷侧所述预设的限制条件为：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>D</mi>
<mi>min</mi>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<msub>
<mi>D</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<msub>
<mi>D</mi>
<mi>max</mi>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>&Delta;D</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<msub>
<mi>D</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<msub>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>&Delta;D</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>f</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>&times;</mo>
<mi>p</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&times;</mo>
<mi>T</mi>
<mo>&times;</mo>
<mn>2</mn>
<mo>&times;</mo>
<mi>h</mi>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
其中Dmin为空卷状态的卷径值，Dmax为满卷状态的卷径值，ΔDn为经过一个时间周期T后卷径变化的限制值，h为材料厚度，fn为当前电机转子频率；
若Dn＜Dn-1-ΔDn或Dn＞Dn-1，则以Dn-1-ΔDn或Dn-1作为初定当前卷径值D；若Dn-1-ΔDn≤Dn≤Dn-1，则Dn作为初定当前卷径值D；
初定当前卷径值D与Dmin和Dmax比较修正；若当前计算卷径D＜Dmin或D＞Dmax，则以Dmin或Dmax作为当前卷径确定值；若Dmin≤D≤Dmax，则以初定当前卷径值D作为当前卷径确定值。
4.如权利要求1或2所述的收放卷设备的张力控制方法，其特征在于，在当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较前，还包括步骤：
将当前频率fn与预设值fm做比较，若fn≥fm，则执行当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较的步骤；若fn＜fm，则前一次计算卷径Dn-1作为当前卷径确定值。
5.一种收放卷设备的张力控制装置，其特征在于，包括：
获取单元，其用于获取材料运行的当前线速度Vn和电机转子当前频率fn；
处理单元，其用于每隔一个时间周期T根据获取的当前线速度Vn和电机转子当前频率fn计算出辊轮上材料的当前卷径计算值Dn；还用于将当前卷径计算值Dn与预设的限制条件比较，判断所述当前卷径计算值Dn是否在限制条件内，若是则将当前卷径计算值Dn当做辊轮上材料的当前卷径确定值；若否则将限制条件的边界值当做辊轮上材料的当前卷径确定值；并根据所述当前卷径确定值生成控制信号；
以及发送单元，其用于将所述控制信号发送给电机；所述电机根据获取的所述控制信号输出相应的力矩，使得材料在滚动过程中获得恒定的张力。
6.如权利要求5所述的收放卷设备的张力控制装置，其特征在于，收放卷设备收卷侧所述预设的限制条件为：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>D</mi>
<mi>min</mi>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<msub>
<mi>D</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<msub>
<mi>D</mi>
<mi>max</mi>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<msub>
<mi>D</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<msub>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>&Delta;D</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>&Delta;D</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>f</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>&times;</mo>
<mi>p</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&times;</mo>
<mi>T</mi>
<mo>&times;</mo>
<mn>2</mn>
<mo>&times;</mo>
<mi>h</mi>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
其中，Dmin为空卷状态的卷径值，Dmax为满卷状态的卷径值，Dn-1为前一次确定的卷径值，ΔDn-1为经过一个时间周期T后卷径变化的限制值，h为材料厚度，fn-1为前一次获取的电机转子频率；
若Dn＜Dn-1或Dn＞Dn-1+ΔDn-1，则以Dn-1或Dn-1+ΔDn-1作为初定当前卷径值D；若Dn-1≤Dn≤Dn-1+ΔDn-1，则Dn作为初定当前卷径值D；
若初定当前计算卷径D＞Dmax，则以Dmax作为当前卷径确定值；若Dmin≤D≤Dmax，则以初定当前卷径值D作为当前卷径确定值。
7.如权利要求6所述的收放卷设备的张力控制装置，其特征在于，收放卷设备放卷侧所述预设的限制条件为：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>D</mi>
<mi>min</mi>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<msub>
<mi>D</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<msub>
<mi>D</mi>
<mi>max</mi>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>&Delta;D</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<msub>
<mi>D</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<msub>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>&Delta;D</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>f</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>&times;</mo>
<mi>p</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&times;</mo>
<mi>T</mi>
<mo>&times;</mo>
<mn>2</mn>
<mo>&times;</mo>
<mi>h</mi>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
其中Dmin为空卷状态的卷径值，Dmax为满卷状态的卷径值，Dn-1为前一次确定的卷径值，ΔDn为经过一个时间周期T后卷径变化的限制值，h为材料厚度，fn为当前电机转子频率；
若Dn＜Dn-1-ΔDn或Dn＞Dn-1，则以Dn-1-ΔDn或Dn-1作为初定当前卷径值D；若Dn-1-ΔDn≤Dn≤Dn-1，则Dn作为初定当前卷径值D；
初定当前卷径值D与Dmin和Dmax比较修正；若当前计算卷径D＜Dmin或D＞Dmax，则以Dmin或Dmax作为当前卷径确定值；若Dmin≤D≤Dmax，则以初定当前卷径值D作为当前卷径确定值。
8.如权利要求7所述的收放卷设备的张力控制装置，其特征在于，还包括收放卷设置单元，所述收放卷设置单元用于设置所述张力控制装置是工作在收卷状态还是放卷状态；若是收卷，则将当前卷径计算值Dn与收卷侧的预设限制条件比较；若是放卷，则将当前卷径计算值Dn与放卷侧的预设限制条件比较。
9.一种收放卷设备的张力控制系统，其特征在于，包括：
权利要求5至8中任一项所述的收放卷设备的张力控制装置，所述张力控制装置为变频器，所述变频器与收放卷设备相连，用于计算当前卷径确定值并控制电机输出相应的转矩，使得材料在滚动过程中获得恒定的张力。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510632425.9A CN105197685B (zh) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | 一种收放卷设备的张力控制方法、装置及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510632425.9A CN105197685B (zh) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | 一种收放卷设备的张力控制方法、装置及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105197685A CN105197685A (zh) | 2015-12-30 |
| CN105197685B true CN105197685B (zh) | 2018-04-06 |
Family
ID=54945734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510632425.9A Active CN105197685B (zh) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | 一种收放卷设备的张力控制方法、装置及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105197685B (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106622837B (zh) * | 2016-11-25 | 2019-06-04 | 北京首钢股份有限公司 | 一种硅钢氧化镁涂层卷取塔形的控制方法 |
| CN107572293A (zh) * | 2017-09-01 | 2018-01-12 | 上海德拉根印刷机械有限公司 | 一种采用伺服电机力矩模式的卷对卷喷码检测机及方法 |
| CN111099449B (zh) * | 2018-10-26 | 2022-03-22 | 株式会社安川电机 | 确定卷径的方法、装置、设备及系统 |
| CN111014340B (zh) * | 2019-11-18 | 2021-07-16 | 安徽铜冠铜箔集团股份有限公司 | 一种生箔机收卷张力控制系统和控制方法 |
| CN112456211A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-03-09 | 中融飞腾（北京）科技有限公司 | 一种模切机的卷径计算及优化方法 |
| CN112593333B (zh) * | 2020-12-04 | 2021-09-10 | 常州市新创智能科技有限公司 | 一种成组保持纤维纱线张力的方法及系统 |
| CN113620105B (zh) * | 2021-09-07 | 2023-04-28 | 浙江喜得宝丝绸科技有限公司 | 一种收卷辊转速控制方法、系统及存储介质 |
| CN114162667B (zh) * | 2021-11-24 | 2023-08-11 | 深圳市海浦蒙特科技有限公司 | 滚笼焊机料盘张力控制方法、装置，焊机设备和存储介质 |
| CN114538165B (zh) * | 2022-04-08 | 2024-02-13 | 浙江禾川科技股份有限公司 | 一种张力控制方法、装置及介质 |
| CN114789941B (zh) * | 2022-05-27 | 2023-08-08 | 成都工业职业技术学院 | 一种基于模糊控制及神经网络的智能绕线控制方法及装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103625969A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-03-12 | 四川亚西橡塑机器有限公司 | 用于天然素膜成型机的恒张力卷取装置 |
| CN103708268A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-04-09 | 中铝西南铝冷连轧板带有限公司 | 卷径计算方法 |
| CN104148448A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-11-19 | 中国重型机械研究院股份公司 | 一种极薄带钢精整机组运行参数设计方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5764014B2 (ja) * | 2011-08-31 | 2015-08-12 | 株式会社シマノ | 両軸受リールの張力表示装置 |
| JP5884499B2 (ja) * | 2012-01-18 | 2016-03-15 | セイコーエプソン株式会社 | 搬送装置、搬送方法および画像記録装置 |
-
2015
- 2015-09-29 CN CN201510632425.9A patent/CN105197685B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103625969A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-03-12 | 四川亚西橡塑机器有限公司 | 用于天然素膜成型机的恒张力卷取装置 |
| CN103708268A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-04-09 | 中铝西南铝冷连轧板带有限公司 | 卷径计算方法 |
| CN104148448A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-11-19 | 中国重型机械研究院股份公司 | 一种极薄带钢精整机组运行参数设计方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 复卷机退纸卷卷径计算的分析与应用;肖中俊等;《陕西大学学报》;20070831;第25卷(第4期);第76-79页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105197685A (zh) | 2015-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105197685B (zh) | 一种收放卷设备的张力控制方法、装置及系统 | |
| US8720812B2 (en) | Winding apparatus providing steady tension | |
| US10914286B2 (en) | Method for determining an equivalent wind velocity | |
| CN203199757U (zh) | 一种卷取机张力的自动控制装置 | |
| CN109534045A (zh) | 一种基于转动惯量的卷径计算方法及收放卷装置 | |
| CN102809717A (zh) | 绝缘老化监视系统 | |
| CN110355235A (zh) | 极薄不锈钢带卷取变径控制系统及方法 | |
| KR101203346B1 (ko) | 위치 센서를 이용한 웨브 장력의 실시간 결정 및 제어 | |
| US9411324B2 (en) | Hot strip mill controller | |
| CN106704163A (zh) | 一种水泵变频调速控制方法、装置及系统 | |
| CN108249238A (zh) | 一种电梯无称重启动转矩补偿方法、装置及系统 | |
| CN103521551A (zh) | 一种轧钢工艺中开卷机或卷取机的钢卷卷径确定方法 | |
| CN201762048U (zh) | 卷扬机的钢丝绳预紧和排线机构 | |
| CN102380515B (zh) | 同步传输模型及其方法 | |
| CN107988738B (zh) | 一种染纱机主动退绕系统及方法 | |
| CN206695776U (zh) | 一种变压器套管卷绕机用实时测径装置 | |
| CN109420681B (zh) | 一种通过厚度监控提高冷连轧过程轧制稳定性的方法 | |
| CN105116331A (zh) | 一种高温高压环境下电机的测试方法 | |
| CN103780180B (zh) | 磁粉离合器和制动器用反馈控制系统及反馈控制方法 | |
| CN204162192U (zh) | 钢帘线设备工字轮旋转放线轮底探测装置 | |
| CN102500629B (zh) | 一种测量传动系统转动惯量的方法 | |
| CN104310220A (zh) | 大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统及检测方法 | |
| CN204831166U (zh) | 涡流在线测厚装置 | |
| CN1988366A (zh) | 输配电变压器卷铁芯成型非圆卷绕转速的控制方法及系统 | |
| CN110658398B (zh) | 一种基于功率因数角修正的变压器振动基频信号分离方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |