CN110054014A - 一种边料张力控制系统、控制方法以及边料收卷机 - Google Patents

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Abstract

一种边料张力控制系统及边料收卷机，其包括：传感器、宽度比例调节器、第一控制模块、边料张力比例控制阀、张力调节电位器、编码器以及变频器模块，传感器检测薄膜收卷张力；宽度比例调节器调节边料宽度比；第一控制模块根据薄膜收卷张力、边料宽度比和预设成品薄膜宽度计算第一单位宽度薄膜张力并生成位置控制信号；边料张力比例控制阀根据位置控制信号生成位置调整信号以使浮动辊调整至位置调整信号对应的位置；张力调节电位器检测边料张力浮动辊的摆动位置；编码器检测边料收卷辊的当前转速；变频器模块根据当前转速、边料宽度比、边料张力和单位宽度薄膜张力信号生成扭矩限制信号，调整边料张力跟随薄膜收卷张力的变化以保持一致。

Description

一种边料张力控制系统、控制方法以及边料收卷机
技术领域
本发明属于材料加工技术领域，尤其涉及一种边料张力控制系统、控制方法以及边料收卷机。
背景技术
目前，电池隔膜生产线边料收卷控制系统采用的是人工调节张力控制器，这种控制方式全部依靠人工观察边料松紧来调节边料张力，不能及时跟踪生成过程中薄膜张力的变化，无法做到边料张力和薄膜张力保持一致，导致隔膜容易出现断膜和切边不齐的问题；并且经过推算，每次断膜持续时间大概需要15分钟，假如按照幅宽为3.5m，速度为40m/min来计算，每次断膜将损失隔膜2100㎡，停机造成巨大的经济损失。
因此，传统的技术方案中存在的边料张力控制系统存在边料张力依靠人工调整而不能及时跟踪成产过程中薄膜张力变化的问题。
发明内容
本发明提供一种边料张力控制系统、控制方法以及边料收卷机，旨在解决传统的技术方案中存在的边料张力控制系统存在边料张力依靠人工调整而不能及时跟踪成产过程中薄膜张力变化的问题。
本发明是这样实现的，一种边料张力控制系统，包括：
用于检测薄膜收卷张力的传感器；
用于调节边料宽度比的宽度比例调节器；
与所述传感器和所述宽度比例调节器连接，用于根据所述薄膜收卷张力、所述边料宽度比和预设成品薄膜宽度计算第一单位宽度薄膜张力并生成单位宽度薄膜张力信号，并根据单位宽度薄膜张力生成位置控制信号的第一控制模块；
与所述第一控制模块连接，用于根据所述位置控制信号生成位置调整信号以使浮动辊调整至所述位置调整信号对应的位置的边料张力比例控制阀；所述浮动辊用于收卷薄膜张料；
用于检测边料张力的张力调节电位器；
用于检测边料收卷辊的当前转速的编码器；
与所述张力调节电位器、所述宽度比例调节器、所述第一控制模块以及所述编码器连接，用于根据所述当前转速、所述边料宽度比、所述边料张力和单位宽度薄膜张力信号生成扭矩驱动信号的变频器模块。
其次，还提供一种基于上述的边料张力控制系统的边料张力控制系统的控制方法，包括：
传感器检测薄膜收卷张力；
宽度比例调节器调节边料宽度比；
第一控制模块根据所述薄膜收卷张力、所述边料宽度比和预设成品薄膜宽度计算第一单位宽度薄膜张力并生成单位宽度薄膜张力信号，并根据单位宽度薄膜张力生成位置控制信号；
边料张力比例控制阀根据所述位置控制信号生成位置调整信号以使浮动辊调整至所述位置调整信号对应的位置；
张力调节电位器检测边料张力；
编码器检测边料收卷辊的当前转速；
变频器模块根据所述当前转速、所述边料宽度比、所述边料张力和单位宽度薄膜张力信号生成扭矩驱动信号。
此外，还提供一种边料收卷机，包括上述的边料张力控制系统。
上述的边料张力控制系统，包括传感器、宽度比例调节器、第一控制模块、边料张力比例控制阀、张力调节电位器、编码器以及变频器模块，使控制模块根据传感器检测的薄膜收卷张力和宽度比例调节器调节的边料宽度比预设成品薄膜宽度计算第一单位宽度薄膜张力并生成单位宽度薄膜张力信号，并根据单位宽度薄膜张力生成位置控制信号，从而使变频器模块根据编码器检测的当前转速、张力调节电位器检测的边料张力、边料宽度比以及单位宽度薄膜张力信号生成扭矩驱动信号，使得该边料张力控制系统能够实时检测边料张力和薄膜收卷张力，并调整边料张力跟随薄膜收卷张力的变化，从而使边料张力和薄膜收卷张力保持一致，可以有效减少断膜和切边不齐的问题，从而大大减少生产过程中停机带来的经济损失。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的边料张力控制系统的模块示意图；
图2为本发明另一实施例提供的边料张力控制系统的模块示意图；
图3为本发明另一实施例提供的边料张力控制系统的模块示意图；
图4为本发明另一实施例提供的边料张力控制系统的模块示意图；
图5为本发明另一实施例提供的边料张力控制系统的模块示意图；
图6本发明一实施例提供的边料张力控制系统的控制方法的工作流程图。
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。
图1示出了本发明较佳实施例提供的边料张力控制系统的模块示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
参考图1，边料张力控制系统包括：传感器11、宽度比例调节器10、第一控制模块12、边料张力比例控制阀13、张力调节电位器14、编码器15以及变频器模块16。
其中，传感器11用于检测薄膜收卷张力；宽度比例调节器10用于调节边料宽度比；第一控制模块12与传感器11和宽度比例调节器10连接，用于根据薄膜收卷张力、边料宽度比和预设成品薄膜宽度计算第一单位宽度薄膜张力并生成单位宽度薄膜张力信号，并根据单位宽度薄膜张力生成位置控制信号；边料张力比例控制阀13与第一控制模块12连接，用于根据位置控制信号生成位置调整信号以使浮动辊调整至位置调整信号对应的位置；浮动辊用于收卷薄膜边料；张力调节电位器14用于检测边料张力；编码器15用于检测边料收卷辊的当前转速；变频器模块16与张力调节电位器14、宽度比例调节器10、第一控制模块12以及编码器15连接，用于根据当前转速、边料宽度比、边料张力和单位宽度薄膜张力信号生成扭矩驱动信号。在具体的实施例中，传感器11为力学传感器11，其中，力学传感器11为两个，分别设置于张力辊的两侧，可以实现实时检测在线薄膜收卷张力；第一控制模块12为边料机控制器；编码器15为旋转编码器15。
在本实施例中，通过控制模块根据传感器11检测的薄膜收卷张力和宽度比例调节器10调节的边料宽度比预设成品薄膜宽度计算第一单位宽度薄膜张力并生成单位宽度薄膜张力信号，并根据单位宽度薄膜张力生成位置控制信号，从而使变频器模块16根据编码器15检测的当前转速、张力调节电位器14检测的边料张力、边料宽度比以及单位宽度薄膜张力信号生成扭矩驱动信号，使得该边料张力控制系统能够实时检测边料张力和薄膜收卷张力，并调整边料张力跟随薄膜收卷张力的变化，从而使边料张力和薄膜收卷张力保持一致，可以有效减少断膜和切边不齐的问题，从而大大减少生产过程中停机带来的经济损失。
在其中一个实施例中，变频器模块16包括第二控制模块，第二控制模块具体用于根据边料张力和边料宽度比计算第二单位宽度薄膜张力，当当前转速小于预设转速且第二单位宽度薄膜张力小于第一单位宽度薄膜张力时，增大扭矩驱动信号；当第二单位宽度薄膜张力大于第一单位宽度薄膜张力时，减小扭矩驱动信号以降低驱动速度；具体的，第二控制模块可以实时步进增大扭矩驱动信号或者实时步进减小扭矩驱动信号，其中减小步进值和增大步进值可以根据需要调整。
第二控制模块根据第二单位宽度薄膜张力与第一单位宽度薄膜张力的偏差比例和当前转速与预设转速的偏差通过PID运算进行调节扭矩驱动信号，PID运算指的是根据偏差比例进行积分和微分运算。在本实施例中，变频器模块16还包括矢量变频器。
在其中一个实施例中，参考图2，该边料张力控制系统还包括第一开关模块17，该第一开关模块17与交流电源连接，用于接通或者切断交流电。在具体的实施例中，第一开关模块17为空气开关。
在其中一个实施例中，参考图3，该边料张力控制系统还包括交流-直流转换模块18，该交流-直流转换模块18与第一开关模块17和边料张力比例控制阀13连接，用于根据交流电生成直流电压，以给边料张力比例控制阀13供电。
在其中一个实施例中，参考图4，该边料张力控制系统还包括第二开关模块19，该第二开关模块19与第一开关模块17和变频器模块16连接，用于当变频器模块16正常工作时接通交流电，而变频器模块16故障时切断交流电。在具体的实施例中，第二开关模块19为交流接触器。
在其中一个实施例中，参考图5，该边料张力控制系统还包括收卷电机20，该收卷电机20与变频器模块16连接，用于根据扭矩驱动信号控制转速。
其次，还提供一种基于边料张力控制系统的边料张力控制系统的控制方法，参考图6，具体包括如下步骤：
步骤S10.传感器检测薄膜收卷张力。
步骤S20.宽度比例调节器调节边料宽度比。
步骤S30.第一控制模块根据薄膜收卷张力、边料宽度比和预设成品薄膜宽度计算第一单位宽度薄膜张力并生成单位宽度薄膜张力信号，并根据单位宽度薄膜张力生成位置控制信号。
步骤S40.边料张力比例控制阀根据位置控制信号生成位置调整信号以使浮动辊调整至位置调整信号对应的位置。
步骤S50.张力调节电位器检测边料张力。
步骤S60.编码器检测边料收卷辊的当前转速。
步骤S70.变频器模块根据当前转速、边料宽度比、边料张力和单位宽度薄膜张力信号生成扭矩驱动信号。
此外，还提供一种边料收卷机，包括上述的边料张力控制系统。
下面以图5所示的模块示意图为例对本发明的边料张力控制系统的工作原理进行说明，详述如下：
通过力学传感器11检测薄膜收卷张力并向第一控制模块12发送薄膜收卷张力数据，宽度比例调节器10调节边料宽度比并向第一控制模块12发送边料宽度数据，使第一控制模块12根据薄膜收卷张力、边料宽度比和预设成品薄膜宽度计算第一单位宽度薄膜张力并生成单位宽度薄膜张力信号，并根据单位宽度薄膜张力生成位置控制信号，以便边料张力比例控制阀13根据位置控制信号生成位置调整信号以使浮动辊调整至位置调整信号对应的位置。
再通过张力调节电位器14检测边料张力并向第二控制模块发送边料张力数据，编码器15检测边料收卷辊的当前转速并向第二控制模块模块发送当前转速，以使第二控制模块根据边料张力数据和边料宽度比计算第二单位宽度薄膜张力。
当当前转速小于预设转速且第二单位宽度薄膜张力小于第一单位宽度薄膜张力时，第二控制模块根据第二单位宽度薄膜张力与第一单位宽度薄膜张力的偏差比例和当前转速与预设转速的偏差通过PID运算进行增大扭矩驱动信号，以使收卷电机20根据扭矩驱动信号调节增大电动机的扭矩和转速，从而增大边料收卷辊的转速，进而使边料张力跟随薄膜收卷张力的变化。
当第二单位宽度薄膜张力大于第一单位宽度薄膜张力时，第二控制模块根据第二单位宽度薄膜张力与第一单位宽度薄膜张力的偏差比例和当前转速与预设转速的偏差通过PID运算进行减小扭矩驱动信号，以使收卷电机20根据扭矩驱动信号调节减小电动机的扭矩和转速，从而减小边料收卷辊的转速，进而使边料张力跟随薄膜收卷张力的变化。
本发明的有益效果：
(1)通过控制模块根据传感器检测的薄膜收卷张力和宽度比例调节器调节的边料宽度比预设成品薄膜宽度计算第一单位宽度薄膜张力并生成单位宽度薄膜张力信号，并根据单位宽度薄膜张力生成位置控制信号，从而使变频器模块根据编码器检测的当前转速、张力调节电位器检测的边料张力、边料宽度比以及单位宽度薄膜张力信号生成扭矩驱动信号。
(2)该边料张力控制系统能够实时检测边料张力和薄膜收卷张力，并调整边料张力跟随薄膜收卷张力的变化，从而使边料张力和薄膜收卷张力保持一致，可以有效减少断膜和切边不齐的问题，从而大大减少生产过程中停机带来的经济损失。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种边料张力控制系统，其特征在于，所述边料张力控制系统包括：
用于检测薄膜收卷张力的传感器；
用于调节边料宽度比的宽度比例调节器；
与所述传感器和所述宽度比例调节器连接，用于根据所述薄膜收卷张力、所述边料宽度比和预设成品薄膜宽度计算第一单位宽度薄膜张力并生成单位宽度薄膜张力信号，并根据单位宽度薄膜张力生成位置控制信号的第一控制模块；
与所述第一控制模块连接，用于根据所述位置控制信号生成位置调整信号以使浮动辊调整至所述位置调整信号对应的位置的边料张力比例控制阀；所述浮动辊用于收卷薄膜张料；
用于检测边料张力的张力调节电位器；
用于检测边料收卷辊的当前转速的编码器；
与所述张力调节电位器、所述宽度比例调节器、所述第一控制模块以及所述编码器连接，用于根据所述当前转速、所述边料宽度比、所述边料张力和单位宽度薄膜张力信号生成扭矩驱动信号的变频器模块。
2.如权利要求1所述的边料张力控制系统，其特征在于，变频器模块包括第二控制模块，所述第二控制模块具体用于根据所述边料张力和所述边料宽度比计算第二单位宽度薄膜张力，当所述当前转速小于预设转速且所述第二单位宽度薄膜张力小于所述第一单位宽度薄膜张力时，增大扭矩驱动信号；当所述第二单位宽度薄膜张力大于所述第一单位宽度薄膜张力时，减小扭矩驱动信号以降低驱动速度。
3.如权利要求2所述的边料张力控制系统，其特征在于，所述边料张力控制系统还包括：
与交流电源连接，用于接通或者切断交流电的第一开关模块。
4.如权利要求3所述的边料张力控制系统，其特征在于，所述边料张力控制系统还包括：
与所述第一开关模块和所述边料张力比例控制阀连接，用于根据所述交流电生成直流电压，以给所述边料张力比例控制阀供电的交流-直流转换模块。
5.如权利要求4所述的边料张力控制系统，其特征在于，所述边料张力控制系统还包括：
与所述第一开关模块和所述变频器模块连接，用于当所述变频器模块正常工作时接通所述交流电，而所述变频器模块故障时切断所述交流电的第二开关模块。
6.如权利要求5所述的边料张力控制系统，其特征在于，所述边料张力控制系统还包括：
与所述变频器模块连接，用于根据所述扭矩驱动信号控制转速的收卷电机。
7.如权利要求1至6任一项所述的边料张力控制系统，其特征在于，所述传感器为力学传感器。
8.如权利要求7所述的边料张力控制系统，其特征在于，所述第二控制模块为边料机控制器。
9.一种基于权利要求1至8任一项所述的边料张力控制系统的边料张力控制系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
传感器检测薄膜收卷张力；
宽度比例调节器调节边料宽度比；
第一控制模块根据所述薄膜收卷张力、所述边料宽度比和预设成品薄膜宽度计算第一单位宽度薄膜张力并生成单位宽度薄膜张力信号，并根据单位宽度薄膜张力生成位置控制信号；
边料张力比例控制阀根据所述位置控制信号生成位置调整信号以使浮动辊调整至所述位置调整信号对应的位置；
张力调节电位器检测边料张力；
编码器检测边料收卷辊的当前转速；
变频器模块根据所述当前转速、所述边料宽度比、所述边料张力和单位宽度薄膜张力信号生成扭矩驱动信号。
10.一种边料收卷机，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的边料张力控制系统。
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