CN105731149B - 一种放卷机的控制方法、系统及变频器 - Google Patents

一种放卷机的控制方法、系统及变频器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种放卷机的控制方法、系统及变频器，控制方法包括：检测放卷机电机的工作作态，工作状态包括发电状态和电动状态；得到第一检测结果；检测电机输出频率的变化量；判断输出频率的变化量是否大于频率变化阈值，得到判断结果；分析判断结果，如果判断结果为是，则检测电机速度的变化状态，得到第二检测结果，电机速度的变化状态包括加速状态和减速状态；根据第一检测结果、第二检测结果，确定电机的补偿转矩；将电机的设定转矩加上电机的补偿转矩，得到电机的调整转矩；将调整转矩施加给电机，以保证所述放卷机轴上张力的恒定，进而保障了放卷机工字轮上线材或带材张力的稳定性。

Description

一种放卷机的控制方法、系统及变频器
技术领域
本发明涉及控制领域，特别是涉及一种放卷机的控制方法、系统及变频器。
背景技术
放卷机与收卷机构成一套完整的收放卷系统，通常的收卷机工字轮都是圆柱体，圆柱体在旋转的过程中，工字轮上线材或带材的线速度短时间内(工字轮旋转一周的时间内)都不会发生突变，工字轮上的线材或带材在空卷到满卷时卷径变化较小时(满卷直径不超过空卷直径的两倍)，放卷系统的变频器采用恒转矩控制即可保证线材或带材上张力的稳定性要求。但有时由于工艺的要求，收卷系统中的工字轮是椭圆体、三菱体、立方体，这时，工字轮上线材或带材的线速度会周期性的发生突变，如果放卷系统的变频器还采用恒转矩控制会造成线材或带材在运行的过程中产生很大的波动。
现有系统采用刹车片抱闸的机械方式来保证放卷轴上的转矩，刹车片的松紧程度的控制是通过液压机构调节摩擦力的大小来实现的，放卷轴的退绕是通过电机驱动放卷轴进行反转来实现的。此方案需要液压装置、电机、机械抱闸，实施成本高，刹车片容易磨损，需要经常更换，维护繁琐。
发明内容
本发明的目的是为了解决工字轮为非圆柱体结构时，所造成的工字轮上线材或带材的线速度的周期性突变的问题，而提供一种放卷机的控制方法、控制系统及变频器，以保证工字轮上线材或带材张力的稳定性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种放卷机的控制方法，该方法包括以下步骤：
检测放卷机电机的工作作态，所述工作状态包括发电状态和电动状态；
第一检测结果获取单元，用于得到第一检测结果；
检测所述电机输出频率的变化量；
判断所述输出频率的变化量是否大于频率变化阈值，得到判断结果；
分析所述判断结果，如果所述判断结果为是，则检测电机速度的变化状态，得到第二检测结果，所述电机速度的变化状态包括加速状态和减速状态；
根据所述第一检测结果、第二检测结果，确定电机的补偿转矩；
将所述电机的设定转矩加上所述电机的补偿转矩，得到所述电机的调整转矩；
将所述调整转矩施加给电机，以保证所述放卷机轴上张力的恒定。
可选的，所述根据第二检测结果，确定电机的补偿转矩，具体包括：
如果所述第一检测结果为电动状态且第二检测结果为加速状态，则得到一个负的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值；
如果所述第一检测结果为电动状态且第二检测结果为减速状态，则得到一个正的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值；
如果所述第一检测结果为发电状态且第二检测结果为加速状态，则得到一个正的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值；
如果所述第一检测结果为发电状态且第二检测结果为减速状态，则得到一个负的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值。
可选的，所述检测电机输出频率的变化量具体是检测电机的输出频率在20ms内的变化量。
一种放卷机的控制系统，该系统包括：
电机工作状态检测单元，用于检测电机的工作作态，得到第一检测结果，所述工作状态包括发电状态和电动状态；
电机输出频率检测单元，用于检测电机输出频率的变化量；
电机频率判断单元，用于判断所述输出频率的变化量是否大于频率变化阈值，得到判断结果；
判断结果分析单元，用于分析所述判断结果，所述判断结果分析单元还包括电机速度变化检测子单元，用于在所述判断结果为″是″时，检测电机速度的变化状态，得到第二检测结果，所述电机速度的变化状态包括加速状态和减速状态；
补偿转矩确定单元，用于根据所述第一检测结果、第二检测结果，确定电机的补偿转矩；
调整转矩计算单元，用于将所述电机的设定转矩加上所述电机的补偿转矩，得到所述电机的调整转矩；
电机转矩控制单元，用于将所述调整转矩施加给电机，以保证所述放卷机轴上张力的恒定。
可选的，所述补偿转矩确定单元包括：
第一确定子单元，用于当所述第一检测结果为电动状态且第二检测结果为加速状态时，则得到一个负的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值；
第二确定子单元，用于当所述第一检测结果为电动状态且第二检测结果为减速状态时，则得到一个正的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值；
第三确定子单元，用于当所述第一检测结果为发电状态且第二检测结果为加速状态时，则得到一个正的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值；
第四确定子单元，用于当所述第一检测结果为发电状态且第二检测结果为减速状态时，则得到一个负的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值。
可选的，电机输出频率检测单元具体包括：电机输出频率检测子单元，用于检测电机的输出频率在20ms内的变化量。
一种应用于放卷机中的变频器，所述变频器包括上述的系统。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
通过实时检测电机线速度的变化来调整电机的转矩，进而实现了对电机线速度的实时控制，通过维持电机线速度的恒定，保障了放卷机工字轮上线材或带材张力的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的放卷机控制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的放卷机控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种放卷机的控制方法、控制系统及变频器，以保证放卷机工字轮上线材或带材张力的稳定性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的放卷机控制方法的流程图，如图1所示，放卷机的控制方法包括如下步骤：
101：检测放卷机电机的工作状态，所述工作状态包括发电状态和电动状态；
102：得到第一检测结果，所述第一检测结果为电机工作状态的检测结果；
103：检测放卷机电机的输出频率的变化量：
104：判断电机输出的频率变化量是否大于阈值；
105：如果判断结果为否，则不对电机的设定转矩做任何调整，保持电机原有的设定转矩，以原有的设定转矩继续驱动电机转动，如果判断结果为是，则检测电机的速度变化状态，所述电机速度的变化状态包括加速状态和减速状态；
106：得到第二检测结果，所述第二检测结果为电机速度的变化状态的检测结果；
107：根据第一检测结果与第二检测结果计算补偿转矩；
108：计算调整转矩；
109：将调整转矩施加在电机上，利用调整转矩来驱动电机的转动，以保证所述放卷机轴上张力的恒定。
在上述步骤107中，根据第一检测结果与第二检测结果计算补偿转矩，具体为：
当第一检测结果为电动状态且第二检测结果为加速状态时，则得到一个负的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值；
当第一检测结果为电动状态且第二检测结果为减速状态时，则得到一个正的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值；
当第一检测结果为发电状态且第二检测结果为加速状态时，则得到一个正的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值；
当第一检测结果为发电状态且第二检测结果为减速状态时，则得到一个负的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值。
在步骤103中，检测电机输出频率的变化量具体是检测电机的输出频率在20ms内的变化量。
该系方法能够控制放卷机电机转速的恒定，进而避免了放卷机工字轮是非圆柱体时线材或带材的波动。
本发明还提供了一种放卷机电机的控制系统，以保障放卷机轴上张力的恒定，进而保障放卷机工字轮线速度的恒定。
该系统包括电机工作状态检测单元201、第一检测结果获取单元202、电机输出频率检测单元203、电机频率判断单元204、判断结果分析单元205、补偿转矩确定单元206、调整转矩计算单元207、电机转矩控制单元208。
其中，电机工作状态检测单元201用于检测电机的工作作态，所述工作状态包括发电状态和电动状态；
第一检测结果获取单元202用于得到第一检测结果，所述第一检测结果为检测电机的工作作态的结果；
电机输出频率检测单元203用于检测电机输出频率的变化量；
电机频率判断单元204用于判断所述输出频率的变化量是否大于频率变化阈值，得到判断结果；
判断结果分析单元205用于分析所述判断结果，所述判断结果分析单元还包括电机速度变化检测子单元，用于在所述判断结果为″是″时，检测电机速度的变化状态，得到第二检测结果，所述电机速度的变化状态包括加速状态和减速状态；
补偿转矩确定单元206用于根据所述第一检测结果、第二检测结果，确定电机的补偿转矩；
调整转矩计算单元207用于将所述电机的设定转矩加上所述电机的补偿转矩，得到所述电机的调整转矩；
电机转矩控制单元208用于将所述调整转矩施加给电机，以保证所述放卷机轴上张力的恒定。
补偿转矩确定单元206包括：第一确定子单元、第二确定子单元、第三确定子单元、第四确定子单元，其中，
第一确定子单元，用于当所述第一检测结果为电动状态且第二检测结果为加速状态时，则得到一个负的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值；
第二确定子单元，用于当所述第一检测结果为电动状态且第二检测结果为减速状态时，则得到一个正的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值；
第三确定子单元，用于当所述第一检测结果为发电状态且第二检测结果为加速状态时，则得到一个正的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值；
第四确定子单元，用于当所述第一检测结果为发电状态且第二检测结果为减速状态时，则得到一个负的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值。
该系统能够控制放卷机电机转速的恒定，进而避免了放卷机工字轮是非圆柱体时线材或带材的波动。
本发明提供了一种采用上述方法与系统的变频器，该变频器工作在闭环矢量控制模式下，对放卷机的电机进行转矩控制。在进行矢量控制前，需要先对电机参数进行空载旋转自整定，变频器需接制动电阻消耗发电状态时产生的能量。电机的初始驱动转矩由转矩设定参数数字设定，初始驱动转矩称之为设定转矩，变频器运行后，首先变频器检测放卷电机是工作在电动状态下还是发电状态下，如果是工作在电动状态下，再检测变频器的输出频率在单位时间20ms内的变化量是否超过了频率变化阀值，此阀值可以通过阈值设定参数更改，如果变化量没有超过阀值，则不对设定转矩进行修改，如果变化量超过了阀值，则判断是在加速状态还是在减速状态，如果是在加速段，则对设定转矩进行减操作，减的值为设定转矩与设定的百分比的乘积，该百分比是可以修改的，得到调整转矩，如果是在减速段，则对设定转矩进行加操作，加的值为设定转矩与所述设定的百分比的乘积，该百分比可以修改，得到调整转矩。如果是工作在发电模式下，同样检测输出频率单位时间20ms内的变化量是否超过了频率变化阀值，此阀值可以通过阈值设定参数进行更改，如果变化量没有超过阀值，则不对设定转矩进行修改，如果变化量超过了阀值，则判断是在加速状态还是减速状态，如果是在加速段，则对设定转矩进行加操作，加的值的大小为设定转矩与设定的百分比的乘积，该百分比可以修改，得到调整转矩；如果是在减速段，则对设定转矩进行减操作，减的值为设定转矩与设定的百分比的乘积，该百分比可以修改，得到调整转矩。最终执行的设定转矩为初始的设定转矩与动态修正后的转矩进行加或减的值，即调整转矩，通过这样的算法处理之后，如果收卷线速度发生急剧变化，也可以保证放卷轴上的张力恒定。避免了现有的非圆柱体收放卷系统的放卷系统中采用液压装置来控制放卷轴的摩擦力来控制线材或带材上张力大小而出现的机械磨损，刹车片需要经常更换与维护的问题。采用变频器电气控制后，没有机械磨损，没有易损件，控制简单，维护方便。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种放卷机的控制方法，其特征在于，包括：
检测放卷机电机的工作状态，所述工作状态包括发电状态和电动状态，得到第一检测结果；
检测电机输出频率的变化量；
判断所述输出频率的变化量是否大于频率变化阈值，得到判断结果；
分析所述判断结果，如果所述判断结果为是，则检测电机速度的变化状态，得到第二检测结果，所述电机速度的变化状态包括加速状态和减速状态；
根据所述第一检测结果、第二检测结果，确定电机的补偿转矩；
将所述电机的设定转矩加上所述电机的补偿转矩，得到所述电机的调整转矩；
将所述调整转矩施加给电机，以保证所述放卷机轴上张力的恒定。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据第一检测结果、第二检测结果，确定电机的补偿转矩，具体包括：
如果所述第一检测结果为电动状态且第二检测结果为加速状态，则得到一个负的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值；
如果所述第一检测结果为电动状态且第二检测结果为减速状态，则得到一个正的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值；
如果所述第一检测结果为发电状态且第二检测结果为加速状态，则得到一个正的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值；
如果所述第一检测结果为发电状态且第二检测结果为减速状态，则得到一个负的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述检测电机输出频率的变化量具体是检测电机的输出频率在20ms内的变化量。
4.一种放卷机的控制系统，其特征在于，包括：
电机工作状态检测单元，用于检测电机的工作状态，所述工作状态包括发电状态和电动状态；
第一检测结果获取单元，用于得到第一检测结果，所述第一检测结果为检测电机的工作状态的结果；
电机输出频率检测单元，用于检测电机输出频率的变化量；
电机频率判断单元，用于判断所述输出频率的变化量是否大于频率变化阈值，得到判断结果；
判断结果分析单元，用于分析所述判断结果，所述判断结果分析单元还包括电机速度变化检测子单元，用于在所述判断结果为“是”时，检测电机速度的变化状态，得到第二检测结果，所述电机速度的变化状态包括加速状态和减速状态；
补偿转矩确定单元，用于根据所述第一检测结果、第二检测结果，确定电机的补偿转矩；
调整转矩计算单元，用于将所述电机的设定转矩加上所述电机的补偿转矩，得到所述电机的调整转矩；
电机转矩控制单元，用于将所述调整转矩施加给电机，以保证所述放卷机轴上张力的恒定。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述补偿转矩确定单元包括：
第一确定子单元，用于当所述第一检测结果为电动状态且第二检测结果为加速状态时，则得到一个负的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值；
第二确定子单元，用于当所述第一检测结果为电动状态且第二检测结果为减速状态时，则得到一个正的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值；
第三确定子单元，用于当所述第一检测结果为发电状态且第二检测结果为加速状态时，则得到一个正的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值；
第四确定子单元，用于当所述第一检测结果为发电状态且第二检测结果为减速状态时，则得到一个负的补偿转矩，所述补偿转矩的大小为所述设定转矩和额定转矩的百分比乘以所述设定转矩所得到的值。
6.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，电机输出频率检测单元具体包括：电机输出频率检测子单元，用于检测电机的输出频率在20ms内的变化量。
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