CN107908214B - 开卷或卷取机用对中纠偏控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种开卷或卷取机用对中纠偏控制系统，其包括发射装置电路、接收装置电路、信号处理电路和伺服阀驱动电路，发射装置电路输出发射信号至接收装置电路信号输入端，接收装置电路将接收到的信号输出至信号处理电路中进行整理并将信号反馈给伺服阀驱动电路。本发明结构简单，操作方便，响应快，效果好，精度高，连续的闭环调节系统，能够很好的实现对中、纠偏功能，并且有效地降低设备成本。
Description
技术领域
本发明属于有色金属技术领域，尤其是涉及一种用于有色金属板带材生产线的开卷或卷取机用对中纠偏控制系统。
背景技术
目前，工业企业对带材进行生产或加工过程中，需要将带材准确无偏地送入下道工艺机组中，该过程由纠偏对中系统控制完成，随着工业的飞速发展，工业控制中对自动化要求日益提高，为了提高产品的生产质量和产出率，对工业生产线检测和控制系统提出了更高的要求，必须检测精度高，响应快，稳定性好，抗干扰能力强；然而，要实现这些要求，就必须对系统的各个部件都要有更高的要求，以完成实际生产的高效率，确保产品质量。现有技术中，大多采用北美或EMG对中系统，但是成本较高，控制复杂。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种响应快、精度高的开卷或卷取机用对中纠偏控制系统。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种开卷或卷取机用对中纠偏控制系统，其包括发射装置电路、接收装置电路、信号处理电路和伺服阀驱动电路，所述接收装置电路包括三端稳压器IC4、红外接收管Q3和运算放大器IC5，三端稳压器IC4的电压输入端接电源VCC1，公共接地端接地，电压输出端接红外接收管Q3的集电极并通过电容C3接地，红外接收管Q3的发射极通过电阻R27接地并通过电阻R28和电容C5接运算放大器IC5的反相输入端，电阻R28和电容C5的公共端通过电容C4与运算放大器IC5的输出端相连并通过电阻R29和电阻R30接地，运算放大器IC5的反相输入端与输出端之间接有电阻R31，同相输入端通过电阻R32接地；运算放大器IC5的输出端通过电阻R33与运算放大器IC6的反相输入端相连，运算放大器IC6的同相输入端接地，反相输入端与输出端之间接有电阻R34，反相输入端通过二极管D24接至二极管D25和电阻R36的公共端、通过并联的电阻R36、电容C6接至运算放大器IC7的反相输入端，输出端通过二极管D25、电阻R36与运算放大器IC7的反相输入端相连；运算放大器IC7的同相输入端通过电阻R38接地，反相输入端与输出端之间接有并联的电阻R37和电容C7，输出端通过电阻R39与运算放大器IC8的反相输入端相连；运算放大器IC8的同相输入端通过电阻R41接地，反相输入端与输出端之间接有并联的电阻R40、电容C8，输出端与所述信号处理电路连接。
所述的开卷或卷取机用对中纠偏控制系统，其发射装置电路由振荡电路和发射信号电路组成，振荡电路包括多谐振荡器IC1、运算放大器IC2和运算放大器IC3，多谐振荡器IC1的电压输入端接电源VCC1并与滑线变阻器W1的一端和中间抽头连接，滑线变阻器W1的另一端接电阻R1，并通过串联的电阻R1、电阻R2、滑线变阻器W2和反向二极管D2接多谐振荡器IC1的阙值端，多谐振荡器IC1的触发输入端与阙值端相连接并通过电容C1接地，控制端通过电容C2接地，放电端接电阻R1 和电阻R2的公共端并通过二极管D1接多谐振荡器IC1的阙值端，输出端接滑线变阻器W3和滑线变阻器W4的一端，滑线变阻器W3、滑线变阻器W4的另一端接地；滑线变阻器W3、滑线变阻器W4的中间抽头分别通过电阻R3和电阻R7接运算放大器IC2、运算放大器IC3的同相输入端，反相输入端与输出端之间接有电阻R4；运算放大器IC2的输出端通过电阻R5与三极管Q1的基极相连，三极管Q1的集电极接电源VCC1，发射极通过二极管D3接基极并通过发光二极管D4、电阻R6接地；运算放大器IC3的反相输入端与输出端之间接有电阻R8，运算放大器IC3的输出端通过电阻R9与三极管Q2的基极相连，三极管Q2的集电极接电源VCC1，发射极通过二极管D5接基极并通过发光二极管D6和电阻R10接地；三极管Q1、三极管Q2的发射极与发射信号电路连接。
进一步地，上述的发射装置电路的发射信号电路包括相连接的接线端子J1和两组发光二极管组，每组发光二极管组由多个并联的发光二极管组成，三极管Q1的发射极输出的信号FS1通过第一组并联的发光二极管接地，三极管Q2的发射极输出的信号FS2通过多组并联的发光二极管接地，每个发光二极管串接有限流电阻。
所述的开卷或卷取机用对中纠偏控制系统，其信号处理电路包括运算放大器IC9、运算放大器IC10、运算放大器IC11、运算放大器IC12、电平显示器IC13，运算放大器IC9的反相输入端通过电阻R41接至滑线变阻器W5的中间抽头，滑线变阻器W5两端分别接正、负电源，同相输入端接地，反相输入端与输出端之间接有电阻R43，输出端接至滑线变阻器W6一端，滑线变阻器W6另一端接地，中间抽头通过电阻R44接至运算放大器IC10的反相输入端；运算放大器IC10的同相输入端接地，反相输入端与输出端之间接有并联的电阻R45和电容C9，输出端通过电阻R46与运算放大器IC11的反相输入端相连；运算放大器IC11的同相输入端接地，反相输入端与输出端之间接有串联的电阻R47和滑线变阻器W7，输出端通过电阻R48与运算放大器IC12的反相输入端相连；运算放大器IC12的同相输入端接地，反相输入端与输出端之间接有电阻R49，输出端与电平显示器IC13的信号输入端连接；电平显示器IC13的发光管最高亮度设定端、基准电压输出端通过电阻R50与滑线变阻器W8一端连接，滑线变阻器W8另一端接地，中间抽头与电平显示器IC13的基准电压设定端连接，电平显示器IC13的发光管负极端分别通过发光二极管D26～D33接至电源VCC2。
所述的开卷或卷取机用对中纠偏控制系统，其伺服阀驱动电路包括运算放大器IC14、运算放大器IC15、运算放大器IC16、伺服阀控制开关S1、三极管Q4和三极管Q5，左移信号L、右移信号R分别通过电阻R52和R53接运算放大器IC15的反向输入端，反向输入端还通过电阻R51接滑线变阻器W9的中间抽头，滑线变阻器W9一端接-VCC1、另一端接地，运算放大器IC15的同相输入端接地，反相输入端与输出端之间接有电阻R58；所述信号处理电路输出的驱动信号CTRL通过电阻R54接运算放大器IC14的反相输入端，运算放大器IC14的同相输入端接地，反相输入端与输出端之间接有电阻R55，输出端通过电阻R56接运算放大器IC15的反相输入端；运算放大器IC15的输出端通过电阻R59接运算放大器IC16的反相输入端，运算放大器IC16的同相输入端通过电阻R64接地，反相输入端与输出端之间接有并联的电容C10、伺服阀控制开关S1，伺服阀控制开关S1的输入触点组分别连接有电阻R60、电阻R61、电阻R62、电阻R63；运算放大器IC16的输出端分别通过电阻R65、电阻R67接至三极管Q4、三极管Q5的基极，三极管Q4的集电极接VCC1，基极与集电极之间接有电阻R66，三极管Q5的集电极接-VCC1，基极与集电极之间接有电阻R68，三极管Q4、三极管Q5的发射极接CTRLV+，CTRLV-通过并联的电阻R69和电阻R70接地。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
该开卷或卷取机用对中纠偏控制系统，其结构简单，操作方便，响应快，效果好，精度高，连续的闭环调节系统，能够很好的实现对中、纠偏功能，并且有效地降低设备成本，广泛应用于冷轧、精整（拉矫、重卷）线，并且系统应用本身并不受限于有色金属加工行业，涉及面还包括钢铁行业等其它众多行业，需求量非常大。
附图说明
图1是本发明开卷或卷取机用对中纠偏控制系统的系统框图；
图2是图1中的发射装置电路的振荡电路的原理图；
图3是图1中的发射装置电路的发射信号电路的原理图；
图4是图1中的接收装置电路的第一部分的原理图；
图5是图1中的接收装置电路的第二部分的的原理图；
图6是图1中的信号处理电路的原理图；
图7是图1中的伺服阀驱动电路的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。
如图1～7所示，该开卷或卷取机用对中纠偏控制系统，其包括发射装置电路、接收装置电路、信号处理电路和伺服阀驱动电路，发射装置电路输出发射信号至接收装置电路信号输入端，接收装置电路将接收到的信号输出至信号处理电路中进行整理并将信号反馈给伺服阀驱动电路；所述接收装置电路，其包括三端稳压器IC4、红外接收管Q3和运算放大器IC5，三端稳压器IC4的电压输入端（1脚）接电源VCC1（+15V），公共接地端（2脚）接地，电压输出端（3脚）接红外接收管Q3的集电极并通过电容C3接地，红外接收管Q3的发射极通过电阻R27接地并通过电阻R28和电容C5接运算放大器IC5的反相输入端（2脚），电阻R28和电容C5的公共端通过电容C4与运算放大器IC5的输出端（6脚）相连并通过电阻R29和电阻R30接地，运算放大器IC5的反相输入端（2脚）与输出端（6脚）之间接有电阻R31，负电源端（4脚）接-VCC1（-15V），正电源端（7脚）接电源VCC1，同相输入端（3脚）通过电阻R32接地；运算放大器IC5的输出端（6脚）通过电阻R33与运算放大器IC6的反相输入端（2脚）相连，运算放大器IC6的负电源端（4脚）接-VCC1，正电源端（7脚）接电源VCC1，同相输入端（3脚）接地，反相输入端（2脚）与输出端（6脚）之间接有电阻R34，反相输入端（2脚）通过二极管D24接至二极管D25和电阻R36的公共端、通过并联的电阻R36、电容C6接至运算放大器IC7的反相输入端（2脚），输出端（6脚）通过二极管D25、电阻R36与运算放大器IC7的反相输入端（2脚）相连；运算放大器IC7的负电源端（4脚）接-VCC1，正电源端（7脚）接电源VCC1，同相输入端（3脚）通过电阻R38接地，反相输入端（2脚）与输出端（6脚）之间接有并联的电阻R37和电容C7，输出端（6脚）通过电阻R39与运算放大器IC8的反相输入端（2脚）相连；运算放大器IC8的负电源端（4脚）接-VCC1，正电源端（7脚）接电源VCC1，同相输入端（3脚）通过电阻R41接地，反相输入端（2脚）与输出端（6脚）之间接有并联的电阻R40、电容C8，输出端（6脚）与所述信号处理电路的运算放大器IC9连接。
上述的发射装置电路由振荡电路和发射信号电路组成，振荡电路包括多谐振荡器IC1、运算放大器IC2和运算放大器IC3，多谐振荡器IC1的复位端（4脚）、电压输入端（8脚）接电源VCC1（+15V）并与滑线变阻器W1的一端和中间抽头连接，滑线变阻器W1的另一端接电阻R1，并通过串联的电阻R1、电阻R2、滑线变阻器W2和反向二极管D2接多谐振荡器IC1的阙值端（6脚），多谐振荡器IC1的触发输入端（2脚）与阙值端（6脚）相连接并通过电容C1接地，控制端（5脚）通过电容C2接地，放电端（7脚）接电阻R1 和电阻R2的公共端并通过二极管D1接多谐振荡器IC1的阙值端（6脚），输出端（3脚）接滑线变阻器W3和滑线变阻器W4的一端，滑线变阻器W3、滑线变阻器W4的另一端接地；滑线变阻器W3、滑线变阻器W4的中间抽头分别通过电阻R3和电阻R7接运算放大器IC2、运算放大器IC3的同相输入端（3脚），运算放大器IC2的负电源端（4脚）接-VCC1，正电源端（7脚）接VCC1，反相输入端（2脚）与输出端（6脚）之间接有电阻R4；运算放大器IC2的输出端（6脚）通过电阻R5与三极管Q1的基极相连，三极管Q1的集电极接电源VCC1（+15V），发射极通过二极管D3接基极并通过发光二极管D4、电阻R6接地；运算放大器IC3的负电源端（4脚）接-VCC1，正电源端（7脚）接VCC1，反相输入端（2脚）与输出端（6脚）之间接有电阻R8，运算放大器IC3的输出端（6脚）通过电阻R9与三极管Q2的基极相连，三极管Q2的集电极接电源VCC1，发射极通过二极管D5接基极并通过发光二极管D6和电阻R10接地；三极管Q1、三极管Q2的发射极与发射信号电路连接。
上述的发射装置电路中，其发射信号电路包括相连接的接线端子J1和两组发光二极管组，每组发光二极管组由多个并联的发光二极管组成，三极管Q1的发射极输出的信号FS1通过第一组并联的发光二极管接地，三极管Q2的发射极输出的信号FS2通过多组并联的发光二极管接地，每个发光二极管串接有限流电阻。
上述的信号处理电路，其包括运算放大器IC9、运算放大器IC10、运算放大器IC11、运算放大器IC12、电平显示器IC13，运算放大器IC9的反相输入端（2脚）通过电阻R41接至滑线变阻器W5的中间抽头，滑线变阻器W5两端分别接正、负电源VCC1（+15V）、-VCC1（-15V），运算放大器IC9的负电源端（4脚）接-VCC1，正电源端（7脚）接电源VCC1，同相输入端（3脚）接地，反相输入端（2脚）与输出端（6脚）之间接有电阻R43，输出端（6脚）接至滑线变阻器W6一端，滑线变阻器W6另一端接地，中间抽头通过电阻R44接至运算放大器IC10的反相输入端（2脚）；运算放大器IC10的负电源端（4脚）接-VCC1，正电源端（7脚）接电源VCC1，同相输入端（3脚）接地，反相输入端（2脚）与输出端（6脚）之间接有并联的电阻R45和电容C9，输出端（6脚）通过电阻R46与运算放大器IC11的反相输入端（2脚）相连；运算放大器IC11的负电源端（4脚）接-VCC1，正电源端（7脚）接电源VCC1，同相输入端（3脚）接地，反相输入端（2脚）与输出端（6脚）之间接有串联的电阻R47和滑线变阻器W7，输出端（6脚）通过电阻R48与运算放大器IC12的反相输入端（2脚）相连；运算放大器IC12的负电源端（4脚）接-VCC1，正电源端（7脚）接电源VCC1，同相输入端（3脚）接地，反相输入端（2脚）与输出端（6脚）之间接有电阻R49，输出端（6脚）与电平显示器IC13的信号输入端（5脚）连接；电平显示器IC13的正电源端（3脚）、模式设定端（9脚）连接电源VCC2（+5V），接地端（2脚）、发光管最低亮度设定端（4脚）接地，发光管最高亮度设定端（6脚）、基准电压输出端（7脚）通过电阻R50与滑线变阻器W8一端连接，滑线变阻器W8另一端接地，中间抽头与电平显示器IC13的基准电压设定端（8脚）连接，电平显示器IC13的发光管负极端（引脚1、引脚10～18）分别通过发光二极管D26～D33接至电源VCC2。
上述的伺服阀驱动电路，其包括运算放大器IC14、运算放大器IC15、运算放大器IC16、伺服阀控制开关S1、三极管Q4和三极管Q5，左移信号L、右移信号R分别通过电阻R52和R53接运算放大器IC15的反向输入端（2脚），反向输入端还通过电阻R51接滑线变阻器W9的中间抽头，滑线变阻器W9一端接-VCC1（-15V）、另一端接地，运算放大器IC15的负电源端（4脚）接-VCC1，正电源端（7脚）接电源VCC1（+15V），同相输入端（3脚）接地，反相输入端（2脚）与输出端（6脚）之间接有电阻R58；所述信号处理电路经运算放大器IC10的输出端（6脚）输出的驱动信号CTRL分别通过电阻R54、电阻R57接运算放大器IC14、运算放大器IC15的反相输入端（2脚），运算放大器IC14的负电源端（4脚）接-VCC1，正电源端（7脚）接电源VCC1，同相输入端（3脚）接地，反相输入端（2脚）与输出端（6脚）之间接有电阻R55，输出端（6脚）通过电阻R56接运算放大器IC15的反相输入端（2脚）；运算放大器IC15的输出端（6脚）通过电阻R59接运算放大器IC16的反相输入端（2脚），运算放大器IC16的负电源端（4脚）接-VCC1，正电源端（7脚）接电源VCC1，同相输入端（3脚）通过电阻R64接地，反相输入端（2脚）与输出端（6脚）之间接有并联的电容C10、伺服阀控制开关S1，伺服阀控制开关S1的输入触点组分别连接有电阻R60、电阻R61、电阻R62、电阻R63；运算放大器IC16的输出端（6脚）分别通过电阻R65、电阻R67接至三极管Q4、三极管Q5的基极，三极管Q4的集电极接VCC1，基极与集电极之间接有电阻R66，三极管Q5的集电极接-VCC1，基极与集电极之间接有电阻R68，三极管Q4、三极管Q5的发射极接CTRLV+，CTRLV-通过并联的电阻R69和电阻R70接地。
本发明的电路中，VCC1为+15V，-VCC1为-15V，VCC2为+5V，所用的的+15V、-15V和0V电源是由外部电源模块供的，+5V电源通过稳压电源得到的。
本发明中，多谐振荡器IC1型号为NE555，运算放大器IC2、运算放大器IC3、运算放大器IC5、运算放大器IC6、运算放大器IC7、运算放大器IC8、运算放大器IC9、运算放大器IC10、运算放大器IC11、运算放大器IC12、运算放大器IC14、运算放大器IC15、运算放大器IC16型号均为OP07，三端稳压器IC4型号为7805，红外接收管Q3型号为pt333-3b，电平显示器IC13型号为LM3914；三极管Q1、三极管Q2、红外接收管Q3、三极管Q4为NPN型，三极管Q5为PNP型。
本发明在使用前需要进行调试，首先调整发射装置电路的振荡电路中的滑线变阻器W3 和滑线变阻器W4，测量输出点FS1和FS2的电压，使其输出6V左右，1KHz的方波信号；FS1和FS2的电压信号接入发射信号电路。接收装置电路中的红外接收管Ｑ3接收到来自发射装置电路的不可见红外光，测量JUN点的电压信号，为正弦波，当发射板无遮挡时，测量信号值为6.8V；当发射板遮挡一半时，测量信号值为3.2V。测量接收装置电路中的 SIG信号大小，约6V左右。调节信号处理电路中的滑线变阻器W5，使得其输出电压为０V, 当SIG信号约为6V时，调节滑线变阻器W6，使得CTRL信号为10V。通过调节滑线变阻器W7和滑线变阻器W8，使得控制信号CTRL的值为10V时，输出的红色发光二极管D26～D33全亮，CTRL的值为5V时，红色发光二极管灭四个灯。在伺服阀驱动电路中调节滑线变阻器W9，使得输入电压为-5V,当控制信号CTRL为10V时，在CTRLV+和CTRLV-之间串入一个几百欧的电阻，测量电阻两端电压值，电压为12.5V，调试完毕。
当调试完后，通电，通过观察发光二极管的亮灯情况就可以知道带材遮挡光源情况，并且获知要驱动的伺服阀电阻值，可以算出未遮挡（即８个发光二极管全亮，CTRL为10V）时通过伺服阀的电流（CTRLV+和CTRLV-之间的电压值除以伺服阀电阻值）。
当8个发光二极管全亮时，CTRL为10V，由于基准电压为-5V，通过两级反相放大器后，输出电压为正，伺服阀电流为正；当8个发光二极管全灭时，CTRL为0V，基准电压为-5V，通过两级反相器和放大器后，输出电压为负，伺服阀电流为负，由此，正负电流驱动伺服阀带动开卷或卷取机左右移动，最终实现对中或纠偏。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或者变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (1)
1.一种开卷或卷取机用对中纠偏控制系统，包括发射装置电路、接收装置电路、信号处理电路和伺服阀驱动电路，其特征是：所述接收装置电路包括三端稳压器IC4、红外接收管Q3和运算放大器IC5，三端稳压器IC4的电压输入端接电源VCC1，公共接地端接地，电压输出端接红外接收管Q3的集电极并通过电容C3接地，红外接收管Q3的发射极通过电阻R27接地并通过电阻R28和电容C5接运算放大器IC5的反相输入端，电阻R28和电容C5的公共端通过电容C4与运算放大器IC5的输出端相连并通过电阻R29和电阻R30接地，运算放大器IC5的反相输入端与输出端之间接有电阻R31，同相输入端通过电阻R32接地；运算放大器IC5的输出端通过电阻R33与运算放大器IC6的反相输入端相连，运算放大器IC6的同相输入端接地，反相输入端与输出端之间接有电阻R34，反相输入端通过二极管D24接至二极管D25和电阻R36的公共端、通过并联的电阻R36、电容C6接至运算放大器IC7的反相输入端，输出端通过二极管D25、电阻R36与运算放大器IC7的反相输入端相连；运算放大器IC7的同相输入端通过电阻R38接地，反相输入端与输出端之间接有并联的电阻R37和电容C7，输出端通过电阻R39与运算放大器IC8的反相输入端相连；运算放大器IC8的同相输入端通过电阻R41接地，反相输入端与输出端之间接有并联的电阻R40、电容C8，输出端与所述信号处理电路连接；
所述发射装置电路由振荡电路和发射信号电路组成，振荡电路包括多谐振荡器IC1、运算放大器IC2和运算放大器IC3，多谐振荡器IC1的电压输入端接电源VCC1并与滑线变阻器W1的一端和中间抽头连接，滑线变阻器W1的另一端接电阻R1，并通过串联的电阻R1、电阻R2、滑线变阻器W2和反向二极管D2接多谐振荡器IC1的阙值端，多谐振荡器IC1的触发输入端与阙值端相连接并通过电容C1接地，控制端通过电容C2接地，放电端接电阻R1 和电阻R2的公共端并通过二极管D1接多谐振荡器IC1的阙值端，输出端接滑线变阻器W3和滑线变阻器W4的一端，滑线变阻器W3、滑线变阻器W4的另一端接地；滑线变阻器W3、滑线变阻器W4的中间抽头分别通过电阻R3和电阻R7接运算放大器IC2、运算放大器IC3的同相输入端，反相输入端与输出端之间接有电阻R4；运算放大器IC2的输出端通过电阻R5与三极管Q1的基极相连，三极管Q1的集电极接电源VCC1，发射极通过二极管D3接基极并通过发光二极管D4、电阻R6接地；运算放大器IC3的反相输入端与输出端之间接有电阻R8，运算放大器IC3的输出端通过电阻R9与三极管Q2的基极相连，三极管Q2的集电极接电源VCC1，发射极通过二极管D5接基极并通过发光二极管D6和电阻R10接地；三极管Q1、三极管Q2的发射极与发射信号电路连接；所述发射信号电路包括相连接的接线端子J1和两组发光二极管组，每组发光二极管组由多个并联的发光二极管组成，三极管Q1的发射极输出的信号FS1通过第一组并联的发光二极管接地，三极管Q2的发射极输出的信号FS2通过多组并联的发光二极管接地，每个发光二极管串接有限流电阻。
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