CN111118553B - 一种故障状态下能够调节收卷辊转速的生箔机及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种故障状态下能够调节收卷辊转速的生箔机及调节方法；属于电解铜箔生产设备技术领域；其技术要点：包括：阴极辊、阴极辊角速度传感器、报警器、收卷辊、收卷辊驱动电机；阴极辊角速度传感器用于测量阴极辊的转速，阴极辊角速度传感器的输出端与控制器的输入端连接；控制器的输出端与报警器的输入端连接；控制器的输出端与收卷辊驱动电机的输入端连接。本发明旨在提供一种故障状态下能够调节收卷辊转速的生箔机及调节方法，防止生箔机在故障状态发生断箔等问题。

Description

一种故障状态下能够调节收卷辊转速的生箔机及调节方法

技术领域

本发明主要涉及电解铜箔生产技术，更具体的，涉及一种故障状态下能够调节收卷辊转速的生箔机及调节方法。

背景技术

技术文献：“生箔机控制系统的设计与实现”，刘相杰等，机械制造第51卷第583期，2013年3月，第38-40页，讲述了收卷辊的转速控制原理：

铜箔带在经过夹送辊输送时会产生一定张力，通过压力传感器实时监测该张力值，并将其输入可编程控制器(PLC)进行解算，反馈输出调节收卷辊的转速，以保证铜箔带在收卷辊牵引过程中保持恒定张力；

生箔机张力PID调节采用步距控制。

也即，在正常状态下的，生箔机的收卷辊(分切机的收卷亦采用此种方法)，收卷辊的转速通过张力传感器，采用步距(步距一般较小)进行调整。

然而，在故障状态下，采用原有的：张力传感器-生箔机-收卷辊(步距调整)的方式无法适应故障状态下的情况，容易发生断箔。

因此，如何解决上述问题成为一个电解铜箔生产领域中亟待解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种故障状态下能够调节收卷辊转速的生箔机及调节方法。

一种故障状态下的能够调节收卷转速的生箔机，包括：阴极辊、阴极辊角速度传感器、报警器、收卷辊、收卷辊驱动电机；

阴极辊角速度传感器用于测量阴极辊的转速，阴极辊角速度传感器的输出端与控制器的输入端连接；

控制器的输出端与报警器的输入端连接；

控制器的输出端与收卷辊驱动电机的输入端连接。

进一步，还包括：张力传感器、控制器、收卷辊驱动电机；

张力传感器传感器用于测量铜箔的张力，其输出端与控制器的输入端连接；

控制器的输出端与收卷辊驱动电机的输入端连接；

即，故障状态下，收卷辊的转速根据阴极辊的转速来调节；非故障状态下，收卷辊的转速根据铜箔的张力来调节。

一种故障状态下的能够调节收卷转速的生箔机的调节方法，

当阴极辊的实际转速为阴极辊设定的转速的90％-110％时，收卷辊的角速度调节模式采用非故障模式；

当阴极辊的实际转速小于阴极辊设定的转速的90％或者阴极辊的实际转速大于阴极辊设定的转速的110％时判定其发生故障，收卷辊的角速度调节模式由非故障模式切换为故障模式。

进一步，收卷辊的角速度调节模式在故障模式下，其调节方式如下:

收卷辊开始收卷时记为0时刻，控制器根据下式计算当前t时刻下的收卷辊的角速度W_2t，然后，发送指令到收卷辊驱动电机：

其中，当前t时刻下的阴极辊的角速度W_1t；δ是铜箔的设计厚度；r₁是阴极辊的半径，r₂是收卷辊的原始半径；

表示，t时刻分为Δt₁、Δt₂.....Δt_i...Δt_n个时间段内，通过阴极辊角速度传感器能够获得在上述Δt₁、Δt₂.....Δt_i...Δt_n时间段内的对应的平均转动角速度w₁₁、w₁₂.......w_1i.......w_1n。

本申请的优点在于：

(1)本申请的基础构思是：提出一种新的收卷辊转速调节方法，其特别的，适用于故障状态下的需要。

(2)本申请的第一个发明构思在于，其只需要阴极辊转速传感器，即可完成故障状态下收卷辊转速的调节需要(不需要其他多余的部件)。

特别的，阴极辊角速度传感器的作用有两个：

第一，检测阴极辊是否存在故障，即，若阴极辊的实际转速小于阴极辊设定的转速的90％或者大于110％时，判定其发生故障；

收卷辊的转速由张力传感器-控制器-收卷辊驱动电机的常规控制模式，切换为：阴极辊角速度传感器-控制器-收卷辊驱动电机；

第二，故障模式下，收卷辊的转速在确定时，需要知晓W₁(W₁是变量，其在不同的时间下会有变化，)，也是确定W₂所需要的数值。

(3)

上式是控制系统(PLC程序)的核心构思，是实现基础构思“新的收卷辊转速调节方法”的具体方法。

附图说明

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

图1是实施例1的控制系统设计图。

图2是实施例1的生产线设计图。

图1-2中附图标记说明如下：

阴极辊角速度传感器1、控制器2、收卷辊驱动电机3、报警器4。

具体实施方式

实施例1，现有的生箔机的收卷辊的转速，设计如下：

其包括：张力传感器、控制器、收卷辊驱动电机；

张力传感器传感器用于测量铜箔的张力，其输出端与控制器的输入端连接；

控制器的输出端与收卷辊驱动电机的输入端连接；

即，收卷辊的转速根据铜箔的张力来调节。

然而，在故障状态下(如断电、短路等阴极辊电机发生问题时)，阴极辊的转速大幅降低或增加，根据原有的张力传感器-控制器-收卷辊驱动电机，此种情况下，收卷辊的转速频率采用步距来调节，步距一般较小，因此，来调节收卷辊驱动电机的情况下，会导致断箔(阴极辊转速降低)或收卷不及时(阴极辊转速增加)。

实施例一的一种故障状态下的收卷辊转速调节装置，其用于电解铜箔生箔机，设计改进之处在于：

其包括：阴极辊角速度传感器、报警器；

阴极辊角速度传感器用于测量阴极辊的转速，阴极辊角速度传感器的输出端与控制器的输入端连接；

控制器的输出端与报警器的输入端连接。

而要想故障状态下，收卷辊的转速与阴极辊转速匹配，需要采用新的控制方法：

故障状态下的目标，是在事故处理过程中保持铜箔不断箔(一般发生故障时，通常表现是阴极辊转速非正常降低)：

其需要满足：

W₁是阴极辊的角速度，r₁是阴极辊的半径；

W₂是收卷辊的角速度，r₂是收卷辊的原始半径，δ是铜箔的设计厚度；β表示收卷辊至收卷开始的累计转动角；

则有下式：

上述，新的收卷辊开始收卷铜箔的时刻，t＝0，即零时刻；

阴极辊角速度传感器的作用有两个：

第一，检测阴极辊是否存在故障，即，若阴极辊的实际转速小于阴极辊设定的转速的90％或者大于110％时，判定其发生故障；

收卷辊的转速由张力传感器-控制器-收卷辊驱动电机的常规控制模式，切换为：阴极辊角速度传感器-控制器-收卷辊驱动电机；

第二，故障模式下，收卷辊的转速在确定时，需要知晓W₁(W₁是变量，其在不同的时间下会有变化，)，也是确定W₂所需要的数值。

表示阴极辊在0-t时刻下的析出的铜箔，在求解时，为

也即，隔

个时间段内，阴极辊角速度传感器即获得该时间段内的平均转动角速度(一般情况下为：Δt₁＝Δt₂＝........＝Δt_n)；

因此，更为准确的表达式应为：

其中，W_1t表示t时刻下的阴极辊的角速度，W_2t表示t时刻下的收卷辊收卷的角速度。

上式的意义在于，只需要知晓阴极辊转速的历史进程，即可求得转动卷的转速，进而在故障状态下，阴极辊在无规律转速情况下，收卷辊转速也可以适应，不发生断箔现象。

实施例1的实现并不需要其他的传感器。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (1)

1.一种故障状态下的能够调节收卷转速的生箔机的调节方法，其特征在于，所述的生箔机，包括：阴极辊、阴极辊角速度传感器、报警器、收卷辊、收卷辊驱动电机；

阴极辊角速度传感器用于测量阴极辊的转速，阴极辊角速度传感器的输出端与控制器的输入端连接；

控制器的输出端与报警器的输入端连接；

控制器的输出端与收卷辊驱动电机的输入端连接；

还包括：张力传感器、控制器、收卷辊驱动电机；

张力传感器用于测量铜箔的张力，其输出端与控制器的输入端连接；

控制器的输出端与收卷辊驱动电机的输入端连接；

即，故障状态下，收卷辊的转速根据阴极辊的转速来调节；非故障状态下，收卷辊的转速根据铜箔的张力来调节；

收卷辊的角速度调节模式在故障模式下，其调节方式如下:

收卷辊开始收卷时记为0时刻，控制器根据下式计算当前t时刻下的收卷辊的角速度W_2t，然后，发送指令到收卷辊驱动电机：

其中，当前t时刻下的阴极辊的角速度W_1t；δ是铜箔的设计厚度；r₁是阴极辊的半径，r₂是收卷辊的原始半径；

表示，t时刻分为Δt₁、Δt₂.....Δt_i...Δt_n个时间段内，通过阴极辊角速度传感器能够获得在上述Δt₁、Δt₂.....Δt_i...Δt_n时间段内的对应的平均转动角速度w₁₁、w₁₂.......w_1i.......w_1n。

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