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
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
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
图1是本发明的控制系统示意图。
图中：1、主牵引装置 2、卷绕材料 3、张力传感器
4、卷绕机 5、卷绕电机 6、驱动装置
7、供电模块 8、控制回路模块 9、转矩极限模块
10、速度控制模块 11、趋势运动数学模型控制装置
12、PID控制装置 13、张力设定模块 14、张力反馈模块
15、旋转轴
具体实施方式
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。
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。
其中卷绕机趋势运动数学模型控制装置11的变量为：
趋势运动数学模型控制装置11的计算公式为：
Nm＝(F/FM)*RpmM
Nw＝Nm/G＝(F/FM)*RpmM/G
D＝V/(3.14*n)
D＝V*FM*G/RpmM/F/3.14
SF＝FM*G/RpmM/3.14(当机械结构及电机配置选定后，SF为恒量)
D＝V*SF/F
F＝V*SF/D
△D＝2*d/G
放卷△f＝V*SF/(D-△D)-V*SF/D＝V*SF*△D/(D*(D-△D))
收卷△f＝V*SF/D-V*SF/(D+△D)＝V*SF*△D/(D*(D+△D))
△t＝60*1000/Nm(分钟变毫秒)
△f1＝△f/△t
表一为卷绕机是放卷方式计算结果表：
表一
表二为卷绕机是收卷方式计算结果表：
表二
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。
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)

1.一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(1)一侧的卷绕机(4)，所述卷绕机(4)与所述主牵引装置(1)之间连接有卷绕材料(2)，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(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)，所述驱动装置(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)；
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)×RpmM，
Nw＝Nm/G＝(F/FM)×RpmM/G，
D＝V/(3.14×n)，
D＝V×FM×G/RpmM/F/3.14，
SF＝FM×G/RpmM/3.14(当机械结构及电机配置选定后，SF为恒量)，
D＝V×SF/F，
F＝V×SF/D，
△D＝2×d/G，
放卷△f＝V×SF/(D-△D)-V×SF/D＝V×SF×△D/(D×(D-△D))，
收卷△f＝V×SF/D-V×SF/(D+△D)＝V×SF×△D/(D×(D+△D))，
△t＝60×1000/Nm(分钟变毫秒)，
△f1＝△f/△t，
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；△D为电机一圈卷材直径变化值，单位为mm；△f为电机一圈频率变化值；△f1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mm。
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(15)上。
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(5)带动所述旋转轴(15)转动。
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.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。
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