CN111038761A - 包胶张力控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种包胶张力控制方法，包括：S1、每隔预设时间对包胶机的张力进行检测并转换为电信号；S2、将电信号转换为表示张力大小的实际值与设定的初始值进行比较，在实际值与初始值不相等时，通过PID运算生成控制信号，对包胶机的电机速度进行控制，直至实际值与初始值相等，将包胶机的张力维持在初始值。本发明通过检测包胶机的张力大小转换为对应的实际值，与设定的初始值进行比较，在实际值大于初始值时，控制电机减速，在实际值小于初始值时，控制电机增速，并且每隔一段时间进行一次实际值与初始值的比较，直到实际值与初始值相等为止，从而保证电机恒速，使包胶机的张力维持在一个恒定的值。
Description
技术领域
本发明涉及包胶技术领域，特别涉及一种包胶张力控制方法。
背景技术
汽车线束是汽车电路的网络主体，无论是高级豪华型还是经济实用型的汽车，都需要使用汽车线束连接各个部件，实现汽车电子化控制。线束是指由铜材料冲制而成的接触件端子与电线电缆压接后，外面再塑压绝缘体等，以线束捆扎形成连接电路的组件，它既要确保传送电信号，也要保证连接电路的可靠性，向电子电气部件供应规定的电流值，防止对周围电路的电磁干扰，并排除电器短路。
为了对这些汽车线束进行绝缘防护，大部分线束外面都需要用绝缘胶带将其包裹，而一辆汽车内的汽车线束数量众多，汽车线束的包裹要求也非常精密，使得线束包裹工作很繁重。由此包胶机应运而生。
包胶机的张力控制是缠绕胶带的关键所在。在线束缠绕胶带的过程中，如果包胶机的张力过小，会存在包胶压合率低、胶带缠绕不密实而导致产生面积较大的气泡的问题；如果包胶机的张力过大，则会导致胶带容易变型甚至被拉断的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了解决包胶机的张力大小不易控制的问题，提出了一种包胶张力控制方法，能够将包胶机的张力维持在一个恒定的值。
本发明提供的包胶张力控制方法，包括以下步骤：
S1、每隔预设时间对包胶机的张力进行检测并转换为电信号；
S2、将电信号转换为表示张力大小的实际值与设定的初始值进行比较，在实际值与初始值不相等时，通过PID运算生成控制信号，对包胶机的电机速度进行控制，直至实际值与初始值相等，将包胶机的张力维持在初始值。
优选地，在实际值与初始值的比较结果为实际值大于初始值时，则通过PID运算生成减速指令控制信号控制包胶机的电机减速。
优选地，生成的减速指令控制信号用于控制包胶机的变频器降频，以控制电机减速。
优选地，在实际值与初始值的比较结果为实际值小于初始值时，则通过PID运算生成增速指令控制信号控制电机增速。
优选地，生成的增速指令控制信号用于控制包胶机的变频器升频，以控制电机增速。
优选地，通过张力传感器检测包胶机的张力波动转换为与波动相对应的电信号。
优选地，通过PID运算生成控制信号的公式为：
将式(2)和式(3)带入到式(1)后，整理得到：
t为时间；U(t)为第t个采样时刻的输出值；e(t)为经过比例的误差；e(τ)为经过微分的误差；e(k)为经过积分的误差；Kp为比例放大系数；Ki为积分放大系数；Kd为微分放大系数；Td为微分时间常数；t为时间；e(τ)dτ为积分环节；
为微分环节；Ts为时间总和；Ti为积分时间常数；U0为k＝0时刻的控制量输出值；U(k)为第k个采样时刻的输出值，即控制信号。
本发明能够取得以下技术效果：
通过检测包胶机的张力大小转换为对应的实际值，与设定的初始值进行比较，在实际值大于初始值时，生成减速指令控制信号，控制电机减速，在实际值小于初始值时，生成增速指令控制信号，控制电机增速，并且间隔预设时间后再次检测张力的大小与设定的初始值进行比较，直到实际值与初始值相等为止，从而保证电机恒速，使包胶机的张力维持在一个恒定的值。
附图说明
图1是根据本发明实施例的包胶张力控制方法的流程示意图；
图2是根据本发明实施例的包胶张力控制方法的控制原理示意图。
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，以下结合附图及具体实施例，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用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
参考图1和图2所示，本发明实施例提供了一种包胶张力控制方法，包括如下步骤：
步骤1、检测包胶机的张力波动并转换为电信号。
在启动包胶机后，通过张力传感器将包胶机瞬时的张力波动转变成与波动相对应的电压信号，输入至控制器。
在启动包胶机之前，预先设定一个表示张力大小的初始值Uo，当该包胶机的张力恒定在初始值UO时，能够使胶带缠绕线束密实，而且不会将胶带拉至变形或扯断。
步骤2、将电信号转换为实际值US。
在控制器内部将电信号经过张力换算转变为表示张力大小的实际值US。
步骤3、判断Uo初始值Uo是否大于实际值US。
步骤4、如果初始值Uo大于实际值US，通过PID运算生成增速指令控制信号。
如果初始值Uo大于实际值US，说明包胶机的张力过小，问题归结于包胶机的电机速度过慢，导致包胶压合率低、胶带缠绕不密实，产生面积较大的气泡，因此，在初始值Uo大于实际值US时，控制器通过PID算法生成增速指令控制信号，控制电机增速。
步骤5、如果初始值Uo小于实际值US，通过PID运算生成减速指令控制信号。
如果初始值Uo小于实际值US，说明包胶机的张力过大，问题归结于包胶机的电机速度过快，容易将胶带拉至变形甚至拉断。因此，在初始值Uo小于实际值US时，控制器通过PID算法生成减速指令控制信号，控制电机减速。
如果初始值Uo等于实际值US，则说明此时包胶机的张力大小刚刚好，既能够保证胶带密实的缠绕在线束上，又能够保证不会将胶带拉至变形。因此，在初始值Uo等于实际值US时，控制器不用生成控制电机增速或减速的控制信号。
步骤6、变频器执行控制信号。
电机的速度由变频器进行控制，通过调节变频器的频率就可以实现电机的增速或减速。
当变频器接收到减速指令控制信号时进行降频，以控制电机减速。
当变频器接收到增速指令控制信号时进行增频，以控制电机增速。
在包胶机的运行过程中，每间隔预设时间T(T一般为10ms)重复一次步骤1-4，不断地循环比较设定值Uo与实际值Us，直到设定值Uo＝实际值Us时停止比较。
本发明根据包胶机瞬时张力的实际值与设定的初始值Uo进行比较，控制器进行PID运算生成电机的控制信号，从而形成PID闭环调节，以保证电机恒定在一个速度，从而使包胶机的张力维持在一个恒定的值，也就是设定的初始值Uo。
控制器进行PID运算生成电机的控制信号的公式为：
式(1)为PID标准函数；其中，e(t)为经过比例的误差，e(τ)为经过微分的误差，e(τ)dτ为积分环节，
为微分环节，Td为微分时间常数，Ti为积分时间常数，Kp为比例放大系数，U(t)为第t个采样时刻的输出值；
并用求和的方式来代替积分，用作差的方式来代替微分，则：
其中，Ts为时间总和，e(k)为经过积分的误差；
把式(2)和式(3)带入到(1)后，整理得，
其中，Ki为积分放大系数，Kd为微分放大系数，U0为k＝0时刻的控制量输出值；U(k)为第k个采样时刻的输出值，即控制信号。
全量算法就是数字PID算法的非递推形式。在这种算法中，只要存储起来系统偏差的全部过去值，能够通过求和的方式得到总的偏差值。控制量的绝对数值就是通过这种算法得出控制量的全量输出，在控制系统中，这种控制量确定了执行机构的位置的算法。
在PID的三个环节中，在比例调节部分系统的误差是按比例来反映的，如果误差出现了，比例调节立刻开始起调节作用，从而保证系统的误差在可调范围内。比例调节部分的特点是调节速度快、调节幅度大。因此在系统中比例调节系数应适中，如果比例调节过大的可以使系统稳定性变差，从而形成不稳定的系统，造成后患。只要误差在系统中存在，积分调节就产生作用，一直到误差为零，系统才会停止积分调节作用，整个PID控制器输出就是一定值。积分调节作用的显著特点是消除系统的稳态误差。积分作用的大小是由积分系数的大小决定的，若使积分调节控制效果强，就把积分系数设定较小数值，反之若使积分调节控制效果弱，就把积分系数设定较大数值。在实际的应用过程中，积分作用不是单独使用的，常与另外一种或多种调节作用综合起来使用。微分控制的主要作用还针对系统误差变化率的趋势。具有很好的预见性，能够及时的预见误差的趋势，产生超前的校正作用，因而能够在误差没有产生之前就可以产生作用消除误差。一般微分参数都是和积分、比例系数一起结合起来使用，组成PID控制器器。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种包胶张力控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、每隔预设时间对包胶机的张力进行检测并转换为电信号；
S2、将所述电信号转换为表示张力大小的实际值与设定的初始值进行比较，在所述实际值与所述初始值不相等时，通过PID运算生成控制信号，对包胶机的电机速度进行控制，直至所述实际值与所述初始值相等，将所述包胶机的张力维持在所述初始值。
2.根据权利要求1所述的包胶张力控制方法，其特征在于，在所述实际值与所述初始值的比较结果为所述实际值大于所述初始值时，则通过PID运算生成减速指令控制信号控制包胶机的电机减速。
3.根据权利要求2所述的包胶张力控制方法，其特征在于，生成的减速指令控制信号用于控制包胶机的变频器降频，以控制所述电机减速。
4.根据权利要求1所述的包胶张力控制方法，其特征在于，在所述实际值与所述初始值的比较结果为所述实际值小于所述初始值时，则通过PID运算生成增速指令控制信号控制所述电机增速。
5.根据权利要求4所述的包胶张力控制方法，其特征在于，生成的增速指令控制信号用于控制包胶机的变频器升频，以控制所述电机增速。
6.根据权利要求1所述的包胶张力控制方法，其特征在于，通过张力传感器检测所述包胶机的张力波动转换为与波动相对应的电信号。
7.根据权利要求1所述的包胶张力控制方法，其特征在于，通过PID运算生成控制信号的公式为：
将式(2)和式(3)带入到式(1)后，整理得到：
t为时间；U(t)为第t个采样时刻的输出值；e(t)为经过比例的误差；e(τ)为经过微分的误差；e(k)为经过积分的误差；Kp为比例放大系数；Ki为积分放大系数；Kd为微分放大系数；Td为微分时间常数；t为时间；e(τ)dτ为积分环节；
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200421 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |