CN110773584B - 一种生产线双活套内部张力控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于活套张力控制技术领域，提出一种生产线双活套内部张力控制方法，包括以下步骤，设定第一活套、第二活套的总张力为F0，分配给第一活套的张力为F1，分配给第二活套的张力为F2；根据第一活套的张力、第二活套的张力，调节第一活套电机的转矩T1、第二活套电机的转矩T2；获取第一活套的套量H1、第二活套的套量H2；计算第一活套的套量H1与第二活套的套量H2的差值；根据的差值进行PID运算，得出对第一活套电机的转矩T1、第二活套电机的转矩T2的补偿值；根据的补偿值将第一活套的张力F1调整为F3、第二活套的张力F2调整为F4，根据调整后的第一活套的张力、第二活套的张力对转矩T1、转矩T2进行调节。通过上述技术方案，解决了现有技术中的问题。

Description

一种生产线双活套内部张力控制方法及控制系统

技术领域

本发明属于活套张力控制技术领域，涉及一种生产线双活套内部张力控制方法及控制系统。

背景技术

活套的主要作用是储备铝箔带材用于换卷时使用，在铝加工亲水铝箔涂层生产线时，由于生产工艺及生产效率的要求，需要使设备在换卷过程中不停机连续生产，因此就需要使用活套；而目前大多数的生产线会应用单活套，少数使用双活套，但是在使用单活套时存在垂直高度高、铝箔带材储备少、生产速度偏低的问题；而双活套通常是两个活套单独控制的，这样的控制方式存在机列加速、减速及换卷过程中活套张力波动大，使套量不平衡的问题。

发明内容

本发明提出一种生产线双活套内部张力控制方法及控制系统，解决了现有技术中的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种生产线双活套内部张力控制方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1、确定第一活套、第二活套的总张力值为F0，分配给第一活套的张力值为F1，分配给第二活套的张力值为F2；

S2、根据S1中所述第一活套的张力值、所述第二活套的张力值，调节第一活套电机的转矩T1、第二活套电机的转矩T2；

S3、获取S2中所述第一活套的套量H1、所述第二活套的套量H2；

S4、计算S3中所述第一活套的套量H1与所述第二活套的套量H2的差值H0；

S5、根据S4中的差值H0进行PID运算，得出对S2中所述第一活套电机的转矩T1、所述第二活套电机的转矩T2的补偿值K；

S6、根据S5中的补偿值K将S1中所述第一活套的张力值F1调整为F3、所述第二活套的张力值F2调整为F4，F0=F3+F4，使第一活套、第二活套的总张力恒定；

S7、根据S6中调整后的所述第一活套的张力、所述第二活套的张力对S2中的转矩T1、转矩T2进行调节。

作为进一步的技术方案，S2中根据所述第一活套的张力、所述第二活套的张力，调节所述第一活套电机的转矩T1、所述第二活套电机的转矩T2时具体采用如下公式：

T=(F×D)/(2×i)

其中，T为电机转矩，F为活套张力值，D为辊径，i为电机速比。

作为进一步的技术方案，S3具体包括如下步骤：

S31、检测所述第一活套的实际高度检测计数值为X1、检测所述第二活套的实际高度检测计数值为X2，所述第一活套、所述第二活套均竖向设置；

S32、根据S31中的检测计数值X1、检测计数值X2计算所述第一活套的实时活套高度G1、所述第二活套的实时活套高度G2，计算时具体采用如下公式：

G=L/X×X0

其中，G为活套的实时活套高度，L为活套最大套量，X为活套的检测计数值，X0为活套最大套量的检测计数值；

S33、根据S32中的实时活套高度G1、实时活套高度G2计算所述第一活套的套量H1、所述第二活套的套量H2，计算时具体采用如下公式：

H=G/L

其中H为活套套量，G为实时活套高度，L为活套最大套量。

作为进一步的技术方案，S5中根据差值H0进行PID运算时，具体采用如下公式：

U(S)={kp[1+1/(TI*s)+TD*s]}*E(s)+d

其中kp为比例系数，TI为时间积分常数，TD为微分时间常数；d为设定死区值，E(s)为差值H0，U(s)为补偿值K，s为活套套量H。

作为进一步的技术方案，S6中将S1中所述第一活套的张力F1调整为F3、所述第二活套的张力F2调整为F4，具体采用如下公式：

F3=F1+a；F4=F2-a，其中a为张力的调整量，a>0或a<0。

一种生产线双活套内部张力控制系统，其特征在于，包括

张力设定单元，用于设定第一活套、第二活套的总张力；

转矩调节单元，用于调节第一活套电机及第二活套电机的转矩；

位置检测单元，用于检测所述第一活套及所述第二活套的实际高度；

套量测算单元，用于根据所述第一活套及所述第二活套的实际高度测算出所述第一活套及所述第二活套的套量，并测算出所述第一活套套量与所述第二活套套量的差值；

PID调节单元，用于根据所述第一活套套量与所述第二活套套量的差值计算出补偿值对所述第一活套电机及所述第二活套电机的转矩进行调节，使第一活套、第二活套的总张力保持稳定。

本发明的工作原理及有益效果为：

1、本实施例中首先设定第一活套、第二活套两者总的张力值为F0，在机列启动之后，总的张力值会分配设定为第一活套、第二活套的张力值；再根据第一活套、第二活套的张力值分别调节第一活套电机、第二活套电机的转矩，由电机的转矩确定第一活套、第二活套的张力值，从而使第一活套的张力值与第二活套的张力值保持稳定。当第一活套、第二活套需要储备或释放带材时，套量会发生变化，因此需要通过检测计算出第一活套的套量H1、第二活套的套量H2，在套量发生变化的过程中，第一活套的套量H1与第二活套的套量H2会出现高度差，通过计算得出差值H0，将差值H0输入至PID运算模块中进行计算，得出对第一活套张力、第二活套张力的补偿值，在对第一活套张力、第二活套张力进行补偿时，其中一个活套张力的增加值始终等于另一个活套张力的减小值，从而保证活套内部及对活套外部张力始终恒定，解决了机列加速、减速及换卷过程中活套张力波动大的问题；

对第一活套张力、第二活套张力进行补偿后，再根据补偿之后的第一活套张力、第二活套张力调节第一活套电机、第二活套电机的转矩，保证第一活套的张力值与第二活套的张力值稳定，使第二活套套量的变化始终跟随第一活套套量，对两个活套的控制同时进行，解决了两个活套单独控制时导致套量不平衡的问题，从而保证了在设备生产过程中加减速、换卷时双活套内部张力稳定，提高了生产线的生产速度及生产效率。

2、本实施例中活套的张力是活套对带材施加的力量，第一活套的张力、第二活套的张力分别是由第一活套电机的转矩、第二活套电机的转矩决定的，因此通过设定电机转矩，就能实现设定活套张力的目的，避免出现机列加速、减速及换卷过程中活套张力波动大的情况，使活套的张力保持稳定。

3、本实施例中在套量发生变化的过程中，第一活套、第二活套会出现高度差，再通过高度差进行PID调节对第一活套、第二活套的张力进行补偿；在计算第一活套、第二活套的高度差时，首先通过位置编码器检测第一活套的实际高度X1、第二活套的实际高度X2，再根据两者的实际高度及最大套量的实际高度计算出第一活套的实时活套高度G1、第二活套的实时活套高度G2；最后根据第一活套的实时活套高度G1、第二活套的实时活套高度G2计算出第一活套的套量H1、第二活套的套量H2，将第一活套的套量H1、第二活套的套量H2做差，求出两者的差值H0，再通过H0进行PID调节，对第一活套、第二活套的张力进行调节补偿，从而保证第一活套的张力值与第二活套的张力值稳定，使第二活套套量的变化始终跟随第一活套套量。

4、本实施例中根据H0进行PID运算时，将第一活套套量、第二活套套量发生变化过程中1出现的高度差H0，输入至PID调节单元中进行运算，得出对第一活套张力F1、第二活套张力F2的补偿值K，当补偿值K为正值时说明第一活套的套量大于第二活套的套量，因此需要减小第一活套的张力设定，同时增大第二活套的张力设定，使第二活套的套量升高；当补偿值K为负值时说明第一活套套量小于第二活套的套量，因此需要增加第一活套活套的张力设定，同时减小第二活套的张力设定，使第二活套的套量降低，保证活套内部及对活套外部张力始终恒定，从而解决了机列加速、减速及换卷过程中活套张力波动大的问题。

5、本实施例中在对第一活套的张力F1、第二活套的张力F2进行调节时，其中一个活套张力的增加值始终等于另一个活套张力减小值，即F3=F1+a；F4=F2-a，其中a>0或a<0，因此能够保证活套内部对活套外部的张力始终恒定使第二活套套量的变化始终跟随第一活套套量的变化，保证了在设备生产过程中加减速、换卷时双活套内部张力稳定。

6、本实施例中张力设定单元用于设定第一活套、第二活套的总张力，在机列运行之后，将设定的总张力值分别分配至第一活套、第二活套上，再根据第一活套张力F1、第二活套张力F2通过转矩调节单元调节第一活套电机及第二活套电机的转矩，使第一活套张力F1、第二活套张力F2保持稳定；

当第一活套、第二活套需要储备或释放带材时，套量会发生变化，因此首先需要位置检测单元检测第一活套及第二活套的实际高度，再通过套量测算单元测算出第一活套及第二活套两者之间的套量，通过对两者的套量求差值，得出需要进行PID调节的输入误差，将套量差值输入至PID调节单元之后，经过运算，输出补偿值，再通过调节第一活套电机及第二活套电机的转矩对第一活套、第二活套的张力进行调整，解决了两个活套单独控制时导致套量不平衡的问题，从而保证了在设备生产过程中加减速、换卷时双活套内部张力稳定，提高了生产线的生产速度及生产效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明中双活套内部张力控制方法的流程示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例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所示，一种生产线双活套内部张力控制方法，包括以下步骤，

S1、确定第一活套、第二活套的总张力值为F0，分配给第一活套的张力值为F1，分配给第二活套的张力值为F2；

S2、根据S1中所述第一活套的张力值、所述第二活套的张力值，调节第一活套电机的转矩T1、第二活套电机的转矩T2；

S3、获取S2中所述第一活套的套量H1、所述第二活套的套量H2；

S4、计算S3中所述第一活套的套量H1与所述第二活套的套量H2的差值H0；

S5、根据S4中的差值H0进行PID运算，得出对S2中所述第一活套电机的转矩T1、所述第二活套电机的转矩T2的补偿值K；

S6、根据S5中的补偿值K将S1中所述第一活套的张力值F1调整为F3、所述第二活套的张力值F2调整为F4，F0=F3+F4，使第一活套、第二活套的总张力恒定；

S7、根据S6中调整后的所述第一活套的张力、所述第二活套的张力对S2中的转矩T1、转矩T2进行调节。

本实施例中首先设定第一活套、第二活套两者总的张力值为F0，在机列启动之后，总的张力值会分配设定为第一活套、第二活套的张力值；再根据第一活套、第二活套的张力值分别调节第一活套电机、第二活套电机的转矩，由电机的转矩确定第一活套、第二活套的张力值，从而使第一活套的张力值与第二活套的张力值保持稳定。当第一活套、第二活套需要储备或释放带材时，套量会发生变化，因此需要通过检测计算出第一活套的套量H1、第二活套的套量H2，在套量发生变化的过程中，第一活套的套量H1与第二活套的套量H2会出现高度差，通过计算得出差值H0，将差值H0输入至PID运算模块中进行计算，得出对第一活套张力、第二活套张力的补偿值，在对第一活套张力、第二活套张力进行补偿时，其中一个活套张力的增加值始终等于另一个活套张力的减小值，从而保证活套内部及对活套外部张力始终恒定，解决了机列加速、减速及换卷过程中活套张力波动大的问题；

对第一活套张力、第二活套张力进行补偿后，再根据补偿之后的第一活套张力、第二活套张力调节第一活套电机、第二活套电机的转矩，保证第一活套的张力值与第二活套的张力值稳定，使第二活套套量的变化始终跟随第一活套套量，对两个活套的控制同时进行，解决了两个活套单独控制时导致套量不平衡的问题，从而保证了在设备生产过程中加减速、换卷时双活套内部张力稳定，提高了生产线的生产速度及生产效率。

进一步，S2中根据第一活套的张力、第二活套的张力，调节第一活套电机的转矩T1、第二活套电机的转矩T2时具体采用如下公式：

T=(F×D)/(2×i)

其中，T为电机转矩，F为活套张力值，D为辊径，i为电机速比。

本实施例中活套的张力是活套对带材施加的力量，第一活套的张力、第二活套的张力分别是由第一活套电机的转矩、第二活套电机的转矩决定的，因此通过设定电机转矩，就能实现设定活套张力的目的，避免出现机列加速、减速及换卷过程中活套张力波动大的情况，使活套的张力保持稳定。

进一步，S3具体包括如下步骤：

S31、检测所述第一活套的实际高度检测计数值为X1、检测所述第二活套的实际高度检测计数值为X2，所述第一活套、所述第二活套均竖向设置；

S32、根据S31中的检测计数值X1、检测计数值X2计算所述第一活套的实时活套高度G1、所述第二活套的实时活套高度G2，计算时具体采用如下公式：

G=L/X×X0

其中，G为活套的实时活套高度，L为活套最大套量，X为活套的检测计数值，X0为活套最大套量的检测计数值；

S33、根据S32中的实时活套高度G1、实时活套高度G2计算所述第一活套的套量H1、所述第二活套的套量H2，计算时具体采用如下公式：

H=G/L

其中H为活套套量，G为实时活套高度，L为活套最大套量。

本实施例中在套量发生变化的过程中，第一活套、第二活套会出现高度差，再通过高度差进行PID调节对第一活套、第二活套的张力进行补偿；在计算第一活套、第二活套的高度差时，首先通过位置编码器检测第一活套的实际高度检测计数值X1、第二活套的实际高度检测计数值X2，再根据两者的实际高度及最大套量的实际高度计算出第一活套的实时活套高度G1、第二活套的实时活套高度G2；最后根据第一活套的实时活套高度G1、第二活套的实时活套高度G2计算出第一活套的套量H1、第二活套的套量H2，将第一活套的套量H1、第二活套的套量H2做差，求出两者的差值H0，再通过H0进行PID调节，对第一活套、第二活套的张力进行调节补偿，从而保证第一活套的张力值与第二活套的张力值稳定，使第二活套套量的变化始终跟随第一活套套量。

进一步，S5中根据差值H0进行PID运算时，具体采用如下公式：

U(S)={kp[1+1/(TI*s)+TD*s]}*E(s)+d

其中kp为比例系数，TI为时间积分常数，TD为微分时间常数；d为设定死区值，E(s)为差值H0，U(s)为补偿值K。

本实施例中根据H0进行PID运算时，将第一活套套量、第二活套套量发生变化过程中1出现的高度差H0，输入至PID调节单元中进行运算，得出对第一活套张力F1、第二活套张力F2的补偿值K，当补偿值K为正值时说明第一活套的套量大于第二活套的套量，因此需要减小第一活套的张力设定，同时增大第二活套的张力设定，使第二活套的套量升高；当补偿值K为负值时说明第一活套套量小于第二活套的套量，因此需要增加第一活套活套的张力设定，同时减小第二活套的张力设定，使第二活套的套量降低，保证活套内部及对活套外部张力始终恒定，从而解决了机列加速、减速及换卷过程中活套张力波动大的问题。

进一步，S6中将S1中第一活套的张力F1调整为F3、第二活套的张力F2调整为F4，具体采用如下公式：

F3=F1+a；F4=F2-a，其中a为张力的调整量，a>0或a<0。

本实施例中在对第一活套的张力F1、第二活套的张力F2进行调节时，其中一个活套张力的增加值始终等于另一个活套张力减小值，即F3=F1+a；F4=F2-a，其中a>0或a<0，因此能够保证活套内部对活套外部的张力始终恒定使第二活套套量的变化始终跟随第一活套套量的变化，保证了在设备生产过程中加减速、换卷时双活套内部张力稳定。

一种生产线双活套内部张力控制系统，包括

张力设定单元，用于设定第一活套、第二活套的总张力；

转矩调节单元，用于调节第一活套电机及第二活套电机的转矩；

位置检测单元，用于检测第一活套及第二活套的实际高度；

套量测算单元，用于根据第一活套及第二活套的实际高度测算出第一活套及第二活套的套量，并测算出第一活套套量与第二活套套量的差值；

PID调节单元，用于根据第一活套套量与第二活套套量的差值计算出补偿值，再对第一活套电机及第二活套电机的转矩进行调节，使第一活套、第二活套的总张力保持稳定。

本实施例中张力设定单元用于设定第一活套、第二活套的总张力，在机列运行之后，将设定的总张力值分别分配至第一活套、第二活套上，再根据第一活套张力F1、第二活套张力F2通过转矩调节单元调节第一活套电机及第二活套电机的转矩，使第一活套张力F1、第二活套张力F2保持稳定；

当第一活套、第二活套需要储备或释放带材时，套量会发生变化，因此首先需要位置检测单元检测第一活套及第二活套的实际高度记录检测计数值，再通过套量测算单元测算出第一活套及第二活套两者之间的套量，通过对两者的套量求差值，得出需要进行PID调节的输入误差，将套量差值输入至PID调节单元之后，经过运算，输出补偿值，再通过调节第一活套电机及第二活套电机的转矩对第一活套、第二活套的张力进行调整，解决了两个活套单独控制时导致套量不平衡的问题，从而保证了在设备生产过程中加减速、换卷时双活套内部张力稳定，提高了生产线的生产速度及生产效率。

以上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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种生产线双活套内部张力控制方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1、确定第一活套、第二活套的总张力值为F0，分配给第一活套的张力值为F1，分配给第二活套的张力值为F2；

S2、根据S1中所述第一活套的张力值、所述第二活套的张力值，调节第一活套电机的转矩T1、第二活套电机的转矩T2；

S3、获取S2中所述第一活套的套量H1、所述第二活套的套量H2，具体包括如下步骤：

S31、检测所述第一活套的实际高度检测计数值为X1、检测所述第二活套的实际高度检测计数值为X2，所述第一活套、所述第二活套均竖向设置；

S32、根据S31中的检测计数值X1、检测计数值X2计算所述第一活套的实时活套高度G1、所述第二活套的实时活套高度G2，计算时具体采用如下公式：

G=L/X×X0

其中，G为活套的实时活套高度，L为活套最大套量，X为活套的检测计数值，X0为活套最大套量的检测计数值；

S33、根据S32中的实时活套高度G1、实时活套高度G2计算所述第一活套的套量H1、所述第二活套的套量H2，计算时具体采用如下公式：

H=G/L

其中H为活套套量，G为实时活套高度，L为活套最大套量；

S4、计算S3中所述第一活套的套量H1与所述第二活套的套量H2的差值H0；

S5、根据S4中的差值H0进行PID运算，得出对S2中所述第一活套电机的转矩T1、所述第二活套电机的转矩T2的补偿值K，根据差值H0进行PID运算时，具体采用如下公式：

U(S)={kp[1+1/(TI*s)+TD*s]}*E(s)+d

其中kp为比例系数，TI为时间积分常数，TD为微分时间常数；d为设定死区值，E(s)为差值H0，U(s)为补偿值K，s为活套套量H；

S6、根据S5中的补偿值K将S1中所述第一活套的张力值F1调整为F3、所述第二活套的张力值F2调整为F4，F0=F3+F4，使第一活套、第二活套的总张力恒定；

S7、根据S6中调整后的所述第一活套的张力、所述第二活套的张力对S2中的转矩T1、转矩T2进行调节。

2. 根据权利要求1所述的一种生产线双活套内部张力控制方法，其特征在于，S2中根据所述第一活套的张力、所述第二活套的张力，调节所述第一活套电机的转矩T1、所述第二活套电机的转矩T2时具体采用如下公式：

T=(F×D)/(2×i)

其中，T为电机转矩，F为活套张力值，D为辊径，i为电机速比。

3.根据权利要求1所述的一种生产线双活套内部张力控制方法，其特征在于，S6中将S1中所述第一活套的张力F1调整为F3、所述第二活套的张力F2调整为F4，具体采用如下公式：

F3=F1+a；F4=F2-a，其中a为张力的调整量，a>0或a<0。

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