CN106671174A - 一种铝箔分切机的自动控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝箔分切机的自动控制系统，涉及分切机自动控制技术领域。所述的自动控制系统通过张力传感器和相位式激光测距仪分别实时检测卷材的张力信号和卷筒当前直径，实时控制气电比例阀，从而控制气动刹车装置，使设备张力自动化稳定控制；通过增量式编码器对收卷辊的运行数据实时检测，不仅能对设备的运行线速度进行稳定控制，而且还能够实现米数控制；通过红外光电传感器实现了收放卷座左右移动的控制，保证了收放卷座始终相对对齐；所述自动控制系统在对张力和设备运行速度的稳定控制下，提高了分切机的有效作业率，减少了废品率，本发明控制精度高、可靠性好，能有效防止设备超速事故的发生，保证了设备安全稳定工作。

Description

一种铝箔分切机的自动控制系统
技术领域
本发明属于分切机自动控制技术领域，尤其涉及一种铝箔分切机的自动控制系统。
背景技术
众所周知，分切机在铝箔终端产品的加工过程中起到至关重要的作用，而不同的客户所提出的分切要求不同，每种产品分切时所需的张力又有所区别，因此，张力控制是分切机控制的核心。张力控制是指能够持久地控制原料在设备上输送时的张力的能力，对于设备的任何运行速度都必须保持有效，包括机器的加速、减速和匀速。即使在紧急停车情况下，也应有能力保证被分切物不破损。张力控制的稳定与否直接关系到分切产品的质量，若张力不足，原料在运行中产生漂移，使得分切复卷后成品起皱；若张力过大，原料又易被拉断，使得分切复卷后成品断头增多。
然而，影响张力产生波动和变化的因素比较复杂，例如设备的升降速度变化会引起整个设备张力的变化；分切机在收、放卷过程中，收放卷的直径变化会引起原料张力的变化；原料卷得松紧度变化会引起整个设备张力的变化；卷材弹性的波动、卷材厚度的变化、卷材质量偏心等均会引起张力的波动，因此，想要实现张力的稳定控制，必须多因素的检测并控制相关因素以达到稳定控制张力的目的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种铝箔分切机的自动控制系统。
本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种铝箔分切机的自动控制系统，包括控制单元、信号检测单元和执行机构单元；所述控制单元安装在铝箔分切机的机身上，包括PLC控制器、触摸显示屏模块、通信模块和模拟量输出模块，所述的触摸显示屏模块、通信模块和模拟量输出模块均与所述PLC控制器连接；所述PLC控制器，用于接收并处理各种反馈信号，并将处理后的信号发送给对应的所述执行机构单元；所述触摸显示屏模块，用于显示设备运行的状态数据和设置设备相应的参数；所述模拟量输出模块，用于接收PLC控制器发出的信号并转换成模拟量发送给对应的执行机构单元；
所述执行机构单元包括变频器、固态继电器、气电比例阀、第一电机、第二电机和气动刹车装置；所述变频器与模拟量输出模块和第一电机连接，所述固态继电器与PLC控制器和第二电机连接，所述气电比例阀与模拟量输出模块和气动刹车装置连接；
所述信号检测单元包括速度运算控制模块、纠偏控制模块和张力控制模块；所述速度运算控制模块包括增量式编码器，所述增量式编码器安装在铝箔分切机的收卷辊上，用于检测收卷辊的运行数据并实时反馈给控制单元；所述纠偏控制模块包括红外光电传感器，所述红外光电传感器安装在收卷辊和放卷辊之间的车台上，用于检测卷材边缘的偏移量并实时反馈给控制单元；所述张力控制模块包括张力传感器和相位式激光测距仪，所述张力传感器安装在张力检测感应辊上，用于检测卷材的实时张力信号并发送给控制单元；所述相位式激光测距仪安装在放卷辊的支撑座上，用于实时检测卷筒当前直径并发送给控制单元；所述的增量式编码器、红外光电传感器、张力传感器和相位式激光测距仪均与PLC控制器相连。
作为本发明的进一步改进，所述增量式编码器包括依次连接的光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路，所述码盘上设有由内到外分布的基原线和信号分辨通道，所述基原线和信号分辨通道同心布置，所述信号分辨通道的上下两侧布置有零位通道。
作为本发明的进一步改进，所述模拟量输出模块采用EM232模块。
作为本发明的进一步改进，所述相位式激光测距仪包括激光发射器、激光接收器和控制芯片，所述控制芯片内设有校准器，校准器连接有加速器，所述控制芯片还与供电电路、信号调制电路和信号放大电路连接，所述信号调制电路与激光发射器连接，所述信号放大电路与激光接收器连接。
一种铝箔分切机的自动控制方法，包括以下几个步骤：
步骤1：通过触摸显示屏模块设置铝箔分切机的相应参数；
步骤2：启动铝箔分切机；
步骤3：通过相位式激光测距仪检测卷筒当前直径，张力传感器检测卷材的张力信号，并共同反馈给PLC控制器，经过PLC控制器处理后发送给模拟量输出模块输出0-10V电压信号，来控制气电比例阀，气电比例阀按照设定比例输出空压气控制气动刹车装置，以稳定控制设备的张力；
步骤4：红外光电传感器检测卷材边缘的偏移量并反馈给PLC控制器进行处理，PLC控制器输出处理信号驱动固态继电器，固态继电器输出220V交流电驱动第二电机，从而控制收放卷座的左右移动，使收放卷座始终相对对齐；
步骤5：通过增量式编码器将收卷辊的运行数据实时反馈给PLC控制器，经过PLC控制器处理后转换成收卷米数和收卷辊当前线速度，当前线速度发送给模拟量输出模块输出0-10V电压信号，来控制变频器的频率，从而控制第一电机的转速，达到稳定设备运转线速度的目的；收卷米数在PLC控制器中与预先设定的米数对比，当达到预先设定的米数时铝箔分切机自动减速停机。
所述铝箔分切机的自动控制系统具备自动分切功能和手动分切功能；在自动分切模式下，设备收到启动信号后处于待运行状态，当按下加速按钮后设备开始运行，如果加速按钮按下时间超过3秒，设备将自动匀加速到设定的最高速度，如果在自动匀加速过程中检测到按钮按下，设备将自动停止加速；当分切的实际米数等于设定米数时，设备将自动给出减速停机信号；在手动分切模式下，设备不会自动加速，而需要操作人员手动给出加速信号，当分切的实际米数等于设定米数时，设备不会自动给出减速停机信号，需要操作人员手动操作，但当设备到达设定速度时，设备会自动介入调整避免超速发生事故。
与现有技术相比，本发明所提供的铝箔分切机的自动控制系统，包括控制单元、信号检测单元和执行机构单元，通过张力传感器和相位式激光测距仪分别实时检测卷材的张力信号和卷筒当前直径，并反馈给PLC控制器进行处理后控制气电比例阀，从而控制气动刹车装置，达到设备的张力自动化稳定控制的目的；通过增量式编码器对收卷辊的运行数据实时检测，不仅能对设备的运行线速度进行稳定控制，而且还能够实现米数控制；通过红外光电传感器实现了收放卷座左右移动的控制，保证了收放卷座始终相对对齐；所述自动控制系统在对张力和设备运行速度的稳定控制下，提高了分切机的有效作业率，减少了废品率，本发明控制精度高、可靠性好，能有效防止设备超速事故的发生，保证了设备安全稳定工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述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个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种铝箔分切机的自动控制系统结构示意图；
图2是本发明信号检测单元的安装位置示意图；
其中，1-放卷辊，2-相位式激光测距仪，3-红外光电传感器，4-张力检测感应辊，5-张力传感器，6-增量式编码器，7-收卷辊。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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作出创造性劳动的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。
如图1、图2所示，本发明所提供的铝箔分切机的自动控制系统，包括控制单元、信号检测单元和执行机构单元；所述控制单元安装在铝箔分切机的机身上，包括PLC控制器、触摸显示屏模块、通信模块和模拟量输出模块，所述的触摸显示屏模块、通信模块和模拟量输出模块均与所述PLC控制器连接。
所述PLC控制器采用西门子S7-200PLC控制器，所述的模拟量输出模块采用西门子EM232模拟量模块，所述触摸显示屏模块采用TPC7062Ti触摸屏。
所述执行机构单元包括变频器、固态继电器、气电比例阀、第一电机、第二电机和气动刹车装置；所述变频器与模拟量输出模块和第一电机连接，所述固态继电器与PLC控制器和第二电机连接，所述气电比例阀与模拟量输出模块和气动刹车装置连接。
所述信号检测单元包括速度运算控制模块、纠偏控制模块和张力控制模块；所述速度运算控制模块包括增量式编码器6，所述增量式编码器6安装在铝箔分切机的收卷辊7上；所述纠偏控制模块包括红外光电传感器3，所述红外光电传感器3安装在收卷辊和放卷辊之间的车台上；所述张力控制模块包括张力传感器5和相位式激光测距仪2，所述张力传感器5安装在张力检测感应辊4上，所述相位式激光测距仪2安装在放卷辊1的支撑座上；所述的增量式编码器6、红外光电传感器3、张力传感器4和相位式激光测距仪2均与PLC控制器相连。
所述增量式编码器6包括依次连接的光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路，所述码盘上设有由内到外分布的基原线和信号分辨通道，所述基原线和信号分辨通道同心布置，所述信号分辨通道的上下两侧布置有零位通道。
所述相位式激光测距仪2包括激光发射器、激光接收器和控制芯片，所述控制芯片内设有校准器，校准器连接有加速器，所述控制芯片还与供电电路、信号调制电路和信号放大电路连接，所述信号调制电路与激光发射器连接，所述信号放大电路与激光接收器连接。
本发明采用的铝箔分切机的自动控制系统，通过张力传感器和相位式激光测距仪分别实时检测卷材的张力信号和卷筒当前直径，并反馈给PLC控制器进行处理后控制气电比例阀，从而控制气动刹车装置，达到设备的张力自动化稳定控制的目的；通过增量式编码器对收卷辊的运行数据实时检测，不仅能对设备的运行线速度进行稳定控制，而且还能够实现米数控制；通过红外光电传感器实现了收放卷座左右移动的控制，保证了收放卷座始终相对对齐；所述自动控制系统在对张力和设备运行速度的稳定控制下，提高了分切机的有效作业率，减少了废品率，本发明控制精度高、可靠性好，能有效防止设备超速事故的发生，保证了设备安全稳定工作。
以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种铝箔分切机的自动控制系统，其特征在于：包括控制单元、信号检测单元和执行机构单元；所述控制单元安装在铝箔分切机的机身上，包括PLC控制器、触摸显示屏模块、通信模块和模拟量输出模块，所述的触摸显示屏模块、通信模块和模拟量输出模块均与所述PLC控制器连接；所述PLC控制器，用于接收并处理各种反馈信号，并将处理后的信号发送给对应的所述执行机构单元；所述触摸显示屏模块，用于显示设备运行的状态数据和设置设备相应的参数；所述模拟量输出模块，用于接收PLC控制器发出的信号并转换成模拟量发送给对应的执行机构单元；
所述执行机构单元包括变频器、固态继电器、气电比例阀、第一电机、第二电机和气动刹车装置；所述变频器与模拟量输出模块和第一电机连接，所述固态继电器与PLC控制器和第二电机连接，所述气电比例阀与模拟量输出模块和气动刹车装置连接；
所述信号检测单元包括速度运算控制模块、纠偏控制模块和张力控制模块；所述速度运算控制模块包括增量式编码器6，所述增量式编码器6安装在铝箔分切机的收卷辊7上，用于检测收卷辊7的运行数据并实时反馈给控制单元；所述纠偏控制模块包括红外光电传感器3，所述红外光电传感器3安装在收卷辊和放卷辊之间的车台上，用于检测卷材边缘的偏移量并实时反馈给控制单元；所述张力控制模块包括张力传感器5和相位式激光测距仪3，所述张力传感器5安装在张力检测感应辊4上，用于检测卷材的实时张力信号并发送给控制单元；所述相位式激光测距仪2安装在放卷辊1的支撑座上，用于实时检测卷筒当前直径并发送给控制单元；所述的增量式编码器6、红外光电传感器3、张力传感器5和相位式激光测距仪2均与PLC控制器相连。
2.如权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于：所述增量式编码器6包括依次连接的光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路，所述码盘上设有由内到外分布的基原线和信号分辨通道，所述基原线和信号分辨通道同心布置，所述信号分辨通道的上下两侧布置有零位通道。
3.如权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于：所述模拟量输出模块采用EM232模块。
4.如权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于：所述相位式激光测距仪2包括激光发射器、激光接收器和控制芯片，所述控制芯片内设有校准器，校准器连接有加速器，所述控制芯片还与供电电路、信号调制电路和信号放大电路连接，所述信号调制电路与激光发射器连接，所述信号放大电路与激光接收器连接。
5.一种铝箔分切机的自动控制方法，其特征在于：包括以下几个步骤：
步骤1：通过触摸显示屏模块设置铝箔分切机的相应参数；
步骤2：启动铝箔分切机；
步骤3：通过相位式激光测距仪2检测卷筒当前直径，张力传感器5检测卷材的张力信号，并共同反馈给PLC控制器，经过PLC控制器处理后发送给模拟量输出模块输出0-10V电压信号，来控制气电比例阀，气电比例阀按照设定比例输出空压气控制气动刹车装置，以稳定控制设备的张力；
步骤4：红外光电传感器3检测卷材边缘的偏移量并反馈给PLC控制器进行处理，PLC控制器输出处理信号驱动固态继电器，固态继电器输出220V交流电驱动第二电机，从而控制收放卷座的左右移动，使收放卷座始终相对对齐；
步骤5：通过增量式编码器6将收卷辊7的运行数据实时反馈给PLC控制器，经过PLC控制器处理后转换成收卷米数和收卷辊当前线速度，当前线速度发送给模拟量输出模块输出0-10V电压信号，来控制变频器的频率，从而控制第一电机的转速，达到稳定设备运转线速度的目的；收卷米数在PLC控制器中与预先设定的米数对比，当达到预先设定的米数时铝箔分切机自动减速停机。
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