CN106144722B - 一种用于卷绕机上的张力控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于卷绕机上的张力控制系统，包括有主牵引装置以及设置在主牵引装置一侧的卷绕机，卷绕机与主牵引装置之间连接有卷绕材料，卷绕材料上设置有张力传感器，卷绕机连接有驱动装置，驱动装置内分别设置有供电模块、控制回路模块、转矩极限模块和速度控制模块，驱动装置同时连接有PID控制装置和趋势运动数学模型控制装置。通过加入趋势运动数学模型控制装置来进行控制，而趋势运动数学模型控制装置可以根据卷材运行速度、卷材厚度和卷绕机转速，运算得到驱动控制装置毫秒级频率变量输出，高速响应卷绕电机转速变化，这样就可以更好的控制卷绕机对薄膜的卷绕过程，适用于高速生产，加工出来的产品质量更好。

Description

一种用于卷绕机上的张力控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及薄膜生产设备技术领域，尤其是涉及一种用于卷绕机上的张力控制系 统。
背景技术
[0002] 随着物流行业的发展，透气薄膜膜的需求越来越高，现有的透气薄膜在生产过程 中一般均需要将薄膜缠绕在转轴上，而在缠绕过程中，为了缠绕的质量更好，需要对薄膜的 张力进行控制，而常规张力控制方法，完全根据张力传感器反馈值完成卷绕机张力控制，原 理是张力已经发生变化，再去修正驱动控制器频率输出，再重新达到新的张力平衡，存在控 制滞后，不适应高速生产和高转速变化的应用，致使生产出来的薄膜容易断裂，厚度也不均 匀。
发明内容
[0003] 本发明要解决的问题是提供一种结构简单、设计合理、使用方便、控制精准和适用 于高速生产的用于卷绕机上的张力控制系统。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于卷绕机上的张力控制 系统，包括有主牵引装置以及设置在所述主牵引装置一侧的卷绕机，所述卷绕机与所述主 牵引装置之间连接有卷绕材料，所述卷绕材料上设置有张力传感器，所述卷绕机连接有驱 动装置，所述驱动装置内分别设置有供电模块、控制回路模块、转矩极限模块和速度控制模 块，所述驱动装置同时连接有PID控制装置和趋势运动数学模型控制装置。
[0005] 优选地，上述的一种用于卷绕机上的张力控制系统，其中所述卷绕机内设置有旋 转轴，所述卷绕材料缠绕在所述旋转轴上。
[0006] 优选地，上述的一种用于卷绕机上的张力控制系统，其中所述卷绕机内设置有卷 绕电机，所述卷绕电机带动所述旋转轴转动。
[0007] 优选地，上述的一种用于卷绕机上的张力控制系统，其中所述PID控制装置内分别 设置有张力设定模块和张力反馈模块。
[0008] 优选地，上述的一种用于卷绕机上的张力控制系统，其中所述趋势运动数学模型 控制装置根据卷材运行速度、卷材厚度和卷绕机转速，运算得到驱动控制装置毫秒级频率 变量输出，高速响应所述卷绕电机的转速变化。
[0009] 优选地，上述的一种用于卷绕机上的张力控制系统，其中所述PID控制装置与所述 张力传感器电性连接。
[0010] 本发明具有的优点和有益效果是:包括有主牵引装置以及设置在主牵引装置一侧 的卷绕机，卷绕机与主牵引装置之间连接有卷绕材料，卷绕材料上设置有张力传感器，卷绕 机连接有驱动装置，驱动装置内分别设置有供电模块、控制回路模块、转矩极限模块和速度 控制模块，驱动装置同时连接有PID控制装置和趋势运动数学模型控制装置。通过加入趋势 运动数学模型控制装置，而趋势运动数学模型控制装置可以根据卷材运行速度、卷材厚度 和卷绕机转速，运算得到驱动控制装置毫秒级频率变量输出，高速响应卷绕电机转速变化， 这样就可以更好的控制卷绕机对薄膜的卷绕过程，适用于高速生产，加工出来的产品质量 更好。
附图说明
[0011] 图1是本发明的控制系统示意图。
[0012] 图中：1、主牵引装置 2、卷绕材料 3、张力传感器
[0013] 4、卷绕机 5、卷绕电机 6、驱动装置
[0014] 7、供电模块 8、控制回路模块9、转矩极限模块
[0015] 10、速度控制模块 11、趋势运动数学模型控制装置
[0016] 12、PID控制装置 13、张力设定模块14、张力反馈模块
[0017] 15、旋转轴
具体实施方式
[0018] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0019] 如图1所示，一种用于卷绕机上的张力控制系统，包括有主牵引装置1以及设置在 主牵引装置1 一侧的卷绕机4,卷绕机4与主牵引装置1之间连接有卷绕材料2,卷绕材料2上 设置有张力传感器3,卷绕机4内设置有卷绕电机5和旋转轴15,卷绕材料2缠绕在旋转轴15 上，卷绕电机5带动旋转轴15转动，卷绕机4连接有驱动装置6,驱动装置6内分别设置有供电 模块7、控制回路模块8、转矩极限模块9和速度控制模块10，驱动装置6同时连接有PID控制 装置12和趋势运动数学模型控制装置11。
[0020] 其中卷绕机趋势运动数学模型控制装置11的变量为：
[0021]
Figure CN106144722BD00041
[0022]趋势运动数学模型控制装置11的计算公式为：
Figure CN106144722BD00051
[0027] SF=FM*G/RpmM/3.14 (当机械结构及电机配置选定后，SF为恒量）
Figure CN106144722BD00052
[0035] 表一为卷绕机是放卷方式计算结果表：
[0036] 表一
[0037]
Figure CN106144722BD00053
Figure CN106144722BD00061
Figure CN106144722BD00071
[0040]
Figure CN106144722BD00081
[0041] 表二为卷绕机是收卷方式计算结果表：
[0042] 表二
[0043]
Figure CN106144722BD00082
Figure CN106144722BD00091
Figure CN106144722BD00101
[0046]
Figure CN106144722BD00111
[0047] PID控制装置12内分别设置有张力设定模块13和张力反馈模块14，PID控制装置12 与张力传感器3电性连接，趋势运动数学模型控制装置11根据卷材运行速度、卷材厚度和卷 绕机转速，运算得到驱动控制装置毫秒级频率变量输出，高速响应卷绕电机5的转速变化， 这样就可以更好的控制卷绕机4对薄膜的卷绕过程，适用于高速生产，加工出来的产品质量 更好。
[0048] 以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施 例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进 等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

  1. CN 106144722 B__权利 要求书_1Z1页
    1. 一种用于卷绕机上的张力控制系统，包括有主牵引装置（1)以及设置在所述主牵引 装置⑴一侧的卷绕机⑷，所述卷绕机⑷与所述主牵引装置⑴之间连接有卷绕材料⑵， 其特征在于:所述卷绕材料(2)上设置有张力传感器(3)，所述卷绕机(4)连接有驱动装置 (6)，所述驱动装置⑹内分别设置有供电模块(7)、控制回路模块(8)、转矩极限模块⑼和 速度控制模块(1〇)，所述驱动装置(6)同时连接有PID控制装置(I2)和趋势运动数学模型控 制装置(11); 一 所述趋势运动数学模型控制装置（11)根据卷材运行速度、卷材厚度和卷绕机转速，运 算得到驱动控制装置毫秒级频率变量输出，高速响应所述卷绕电机(5)的转速变化； 所述趋势运动数学模型控制装置(11)的计算公式为： Nm= (F/FM) XRpmM, Nw = Nm/G= (F/FM) XRpmM/G, D = V/ (3.14Xη), D=V X FM X G/RpmM/F/3·14， SF=FMXG/RpmM/3.14 (当机械结构及电机配置选定后，SF为恒量）， D=VXSF/F, F=VXSF/D， △D=2Xd/G， 放卷Af=V X SFAD-AD)-VX SF/D=V X SF X ADAD X (D-AD))， 收卷AfsVxsF/D-vxsFAD+AD) =VxsfxadAdx (d+ad))， △七=60\1000/跑(分钟变_秒）， Afl = Af/At, 其中，V为线速度，单位为m/min; F为驱动器输出频率;SF为卷绕机速度系数;D为卷材直 径，单位为mm; RpmM为电机最大转速，单位为rpm/min; Nw为卷绕机转速，单位为rpm/min; G为 卷绕机电机传动比;FM为驱动器最大频率;Nm为卷绕机电机转速，单位为rpm/min; AD为电 机一圈卷材直径变化值，单位为mm; Af为电机一圈频率变化值;Af 1为1毫秒频率变化值; △ t为电机一圈时间，单位ms; d为卷材厚度，单位为ram。
  2. 2. 根据权利要求1所述的一种用于卷绕机上的张力控制系统，其特征在于:所述卷绕机 (4)内设置有旋转轴(15)，所述卷绕材料(2)缠绕在所述旋转轴(I5)上。
  3. 3. 根据权利要求2所述的一种用于卷绕机上的张力控制系统，其特征在于:所述卷绕机 (4)内设置有卷绕电机(5)，所述卷绕电机⑸带动所述旋转轴(15)转动。
  4. 4. 根据权利要求1所述的一种用于卷绕机上的张力控制系统，其特征在于:所述PID控 制装置(12)内分别设置有张力设定模块(13)和张力反馈模块(14)。
  5. 5. 根据权利要求1所述的一种用于卷绕机上的张力控制系统，其特征在于:所述PID控 制装置(12)与所述张力传感器(3)电性连接。 2
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