CN112239101A - 薄膜收卷张力控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄膜收卷张力控制系统及方法，系统包括：设定单元，用于输出初始张力信号；测量单元，用于获取物料的收卷长度；控制单元，包括初始模块、增量模块、系数模块和叠加模块，所述初始模块根据所述初始张力信号生成初始值并输出至叠加模块，所述增量模块用于生成增量值并输出至系数模块，所述系数模块根据所述收卷长度生成系数值，并将所述增量值乘以系数值后输出至叠加模块，所述叠加模块将输入的值相加后输出合成张力值至输出单元；输出单元，用于根据合成张力值控制卷料驱动装置的输出力矩。本发明提供的薄膜收卷张力控制系统，结构简单，成本低，实用性好，控制效果好。

Description

薄膜收卷张力控制系统及方法

技术领域

本发明涉及塑料薄膜生产技术领域，具体地说，涉及一种薄膜收卷张力控制系统及方法。

背景技术

现有的薄膜收料过程中，力矩电机的力矩调整是手动调整变压器电压的方式。然而在给定力矩电机电压一定的情况下，根据力矩电机的特性，电机产生的力矩在较宽的速度范围内为基本恒定的。但电机随着收料薄膜卷径的增大，薄膜收料的表面张力会越来越小，这样需要人为手动去调整电压，而且这种调整是抽象模糊的，这样造成收料薄膜的张力的不确定。而为了真正做到恒张力收料，根据M＝F*R，需要计算卷径R才能做到，而卷径的计算根据理论在现有的结构中是需要比较大的成本的。且技术的严谨性，需要设备各个部件的功能可靠保障，在设备出故障的情况下难以修复。因此需要从经济、实用性角度考虑，设计出即能满足薄膜产品收料质量，又能操作方便，成本经济的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄膜收卷张力控制系统，结构简单，成本低，实用性好，控制效果好。

本发明公开的薄膜收卷张力控制系统所采用的技术方案是:

一种薄膜收卷张力控制系统，包括：设定单元，用于输出初始张力信号；测量单元，用于获取物料的收卷长度；控制单元，包括初始模块、增量模块、系数模块和叠加模块，所述初始模块根据所述初始张力信号生成初始值并输出至叠加模块，所述增量模块用于生成增量值并输出至系数模块，所述系数模块根据所述收卷长度生成系数值，并将所述增量值乘以系数值后输出至叠加模块，所述叠加模块将输入的值相加后输出合成张力值至输出单元；输出单元，用于根据合成张力值控制卷料驱动装置的输出力矩。

作为优选方案，所述系数模块将收卷长度除以一预设长度后取整作为系数值。

作为优选方案，还包括增量系数单元，所述增量系数单元用于生成增量系数值并输出至增量模块，所述初始模块还将所述初始值输出至增量模块，所述增量模块将增量系数值乘以初始值得到所述增量值。

作为优选方案，还包括初始值确认单元，所述初始值确认单元用于输出确认信号，所述确认信号用于控制初始模块是否将所述初始值输出至增量模块。

作为优选方案，所述输出单元包括DA模块和力矩控制模块，所述DA模块将合成张力值转换为模拟信号后输出至力矩控制模块的控制端，所述力矩控制模块的输入端用于与输入电源电连接，所述力矩控制模块的输出端用于与卷料驱动装置电连接，所述力矩控制模块根据合成张力值输出不同的斩波至卷料驱动装置，使得卷料驱动装置输出不同的力矩。

作为优选方案，所述输出单元还包括滤波模块，所述滤波模块串联于输入电源与力矩控制模块的输入端之间。

作为优选方案，所述设定单元包括设定电位器和AD模块，所述设定电位器输出的模拟电信号通过AD模块转换为数字信号后输出至控制单元。

本方案还提供了一种张力调整方法，所述方法包括：

获取初始张力信号，根据初始张力信号生成初始值；获取物料的收卷长度，根据所述收卷长度生成系数值；获取增量值，将增量值乘以系数值后加上初始值得到合成张力值；根据合成张力值控制卷料驱动装置的输出力矩。

作为优选方案，所述获取增量值的步骤具体包括：获取增量系数值；将增量系数值乘以初始值得到增量值。

作为优选方案，所述根据所述收卷长度生成系数值的步骤具体包括：将收卷长度除以一预设长度取整后作为系数值。

本发明公开的实施例有益效果是：先通过设定单元输出初始张力信号来设置收卷时的初始张力。然后初始模块根据所述初始张力信号生成初始值，以及通过增量模块生成增量值。开始卷料时，输出单元根据初始值控制卷料驱动装置的初始输出力矩。同时测量单元获取物料的收卷长度，然后系数模块根据收卷长度生成系数值，并将增量值乘以系数值后输出至叠加模块，叠加模块再将输入的增量值和初始值相加后输出合成张力值。输出单元再根据合成张力值调整卷料驱动装置的输出力矩。本发明通过获取物料的收卷长度来调整卷料驱动装置的输出力矩，由于随着收卷长度的增加，物料的收卷卷径对应的增加。而合成张力值也是对应增加的，因此输出单元根据合成张力值增加卷料驱动装置的输出力矩，可以很好的保证物料收卷时的表面张力基本恒定不变。且本技术方案结构简单，成本低，实用性好，控制效果好。

附图说明

图1是本发明薄膜收卷张力控制系统的结构示意图。

图2是本发明薄膜收卷张力控制系统的另一实施结构示意图。

图3是本发明薄膜收卷张力控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步阐述和说明:

请参考图1，薄膜收卷张力控制系统包括：

设定单元，用于输出初始张力信号。

测量单元，用于获取物料的收卷长度。

控制单元，包括初始模块、增量模块、系数模块和叠加模块。所述初始模块根据所述初始张力信号生成初始值并输出至叠加模块。所述增量模块用于生成增量值并输出至系数模块。所述系数模块根据所述收卷长度生成系数值，并将所述增量值乘以系数值后输出至叠加模块。所述叠加模块将输入的值相加后输出合成张力值至输出单元。

输出单元，用于根据合成张力值控制卷料驱动装置的输出力矩。

先通过设定单元输出初始张力信号来设置收卷时的初始张力。然后初始模块根据所述初始张力信号生成初始值，以及通过增量模块生成增量值。开始卷料时，输出单元根据初始值控制卷料驱动装置的初始输出力矩。同时测量单元获取物料的收卷长度，然后系数模块根据收卷长度生成系数值，并将增量值乘以系数值后输出至叠加模块，叠加模块再将输入的增量值和初始值相加后输出合成张力值。输出单元再根据合成张力值调整卷料驱动装置的输出力矩。本发明通过获取物料的收卷长度来调整卷料驱动装置的输出力矩，由于随着收卷长度的增加，物料的收卷卷径对应的增加。而合成张力值也是对应增加的，因此输出单元根据合成张力值增加卷料驱动装置的输出力矩，可以很好的保证物料收卷时的表面张力基本恒定不变。且本技术方案结构简单，成本低，实用性好，控制效果好。

本实施例中，控制单元可以是PLC控制器。测量单元可以是电感式接近开关，具体的，可以在卷料前增加一个牵引压辊，牵引压辊上设有铁物质的凸轮，通过电感式接近开关检测铁物质的凸轮，获取压辊转动的圈数，从而获得物料的收卷长度。卷料驱动装置可以是三相力矩电机。

本发明的方案可以自动根据卷径的大小来自动调整电机输出力矩，保证薄膜张力基本恒定，这样替代了人工手动调整。且只是在原来的结构中增加了电箱控制部分，其他地方均未作调整，因此是最经济，最实用的改造。

进一步的，所述系数模块将收卷长度除以一预设长度后取整作为系数值。考虑力矩电机的机械特性，其在较宽角速度，且线速度不变的情况下，也就是较宽的卷径范围内，力矩电机的力矩变化不大。而可以在收料过程中，卷径的增加通过收卷长度来表达，因此可以通过每隔段长度的增加来分段增加调整力矩满足每次调整后的力矩能满足一段卷径范围的收料。例如，预设长度为100米，即收卷长度每增加100米，系数值加一，即合成张力值增加一个增量值。

请参考图2，进一步的，薄膜收卷张力控制系统还包括增量系数单元。所述增量系数单元用于生成增量系数值并输出至增量模块。所述初始模块还将所述初始值输出至增量模块，所述增量模块将增量系数值乘以初始值得到所述增量值。增量值与初始值相关联，并通过初始值乘以一系数而得到。具体的，增量系数单元可以为多档选择开关，通过不同的开关可以选择不同的增量系数值。而不同增量系数值的确定是通过薄膜的拉力测试值确定的，以保证满足所有不同厚度和宽度的薄膜收卷。具体的，针对不同厚度和宽度的薄膜收卷，可以通过一个五档位的选择开关来满足全部的薄膜收卷。

请再参考图2，薄膜收卷张力控制系统还包括初始值确认单元。所述初始值确认单元用于输出确认信号，所述确认信号用于控制初始模块是否将所述初始值输出至增量模块。通过设定单元设置好电机起动时的初始张力后,调试力度合理后，再通过初始值确认单元输出确认信号，使得PLC控制器记忆设定单元中所设置的初始张力并作为后续增量增加的基础量。具体的，初始值确认单元可以是一个确认按钮。

请再参考图2，所述输出单元包括DA模块和力矩控制模块。所述DA模块将合成张力值转换为模拟信号后输出至力矩控制模块的控制端。所述力矩控制模块的输入端与输入电源电连接。所述力矩控制模块的输出端用于与卷料驱动装置电连接，所述力矩控制模块根据合成张力值输出不同的斩波至卷料驱动装置，使得卷料驱动装置输出不同的力矩。本实施例中，输入电源为三相AC380V，力矩控制模块可以是可控硅控制元件，其通过控制端输入的控制电压，控制输入电源的不同导通角，调整三相AC380V为斩波输出，从而调整三相力矩电机的平均输出力矩。而PLC输出的合成张力值进行DA转换后作为力矩控制模块的控制电压。

请再参考图2，进一步的，所述输出单元还包括滤波模块，所述滤波模块串联于输入电源与力矩控制模块的输入端之间。本实施例中，滤波模块为三相滤波器。由于输出波形为斩波，因此含有谐波电流，而谐波电流会影响处于同一并联网络的其它元器件，所以增加三相滤波器来过滤掉高次谐波电压对整个电路的影响。

请再参考图2，所述设定单元包括设定电位器和AD模块。所述设定电位器输出的模拟电信号通过AD模块转换为数字信号后输出至控制单元。本实施例中，通过设定电位器输出0-5V电压作为设定电压，然后进行AD转换后输出至PLC控制器，PLC控制器将会对应转换为控制初始张力的初始值。

请再参考图2，薄膜收卷张力控制系统还包括启动停止单元。所述启动停止单元用于输出停启信号，所述停启信号用于控制叠加模块是否输出合成张力值至输出单元。本实施例中启动停止单元为启动停止按键，用于启动或停止电机运行。停启信号接入至PLC控制器中，PLC内部处理控制合成张力值的输出与否来启动或停止电机的运行。

请参考图3，本实施例还提供了一种张力调整方法，用于上述的薄膜收卷张力控制系统，所述方法包括：

获取初始张力信号，根据初始张力信号生成初始值；

获取物料的收卷长度，根据所述收卷长度生成系数值；

获取增量值，将增量值乘以系数值后加上初始值得到合成张力值；

根据合成张力值控制卷料驱动装置的输出力矩。

进一步的，获取增量值的步骤具体包括：

获取增量系数值；

将增量系数值乘以初始值得到增量值。

进一步的，根据所述收卷长度生成系数值的步骤具体包括：

将收卷长度除以一预设长度取整后作为系数值。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种薄膜收卷张力控制系统，其特征在于，包括：

设定单元，用于输出初始张力信号；

测量单元，用于获取物料的收卷长度；

控制单元，包括初始模块、增量模块、系数模块和叠加模块，所述初始模块根据所述初始张力信号生成初始值并输出至叠加模块，所述增量模块用于生成增量值并输出至系数模块，所述系数模块根据所述收卷长度生成系数值，并将所述增量值乘以系数值后输出至叠加模块，所述叠加模块将输入的值相加后输出合成张力值至输出单元；

输出单元，用于根据合成张力值控制卷料驱动装置的输出力矩。

2.如权利要求1所述的薄膜收卷张力控制系统，其特征在于，所述系数模块将收卷长度除以一预设长度后取整作为系数值。

3.如权利要求1所述的薄膜收卷张力控制系统，其特征在于，还包括增量系数单元，所述增量系数单元用于生成增量系数值并输出至增量模块，所述初始模块还将所述初始值输出至增量模块，所述增量模块将增量系数值乘以初始值得到所述增量值。

4.如权利要求3所述的薄膜收卷张力控制系统，其特征在于，还包括初始值确认单元，所述初始值确认单元用于输出确认信号，所述确认信号用于控制初始模块是否将所述初始值输出至增量模块。

5.如权利要求1所述的薄膜收卷张力控制系统，其特征在于，所述输出单元包括DA模块和力矩控制模块，所述DA模块将合成张力值转换为模拟信号后输出至力矩控制模块的控制端，所述力矩控制模块的输入端用于与输入电源电连接，所述力矩控制模块的输出端用于与卷料驱动装置电连接，所述力矩控制模块根据合成张力值输出不同的斩波至卷料驱动装置，使得卷料驱动装置输出不同的力矩。

6.如权利要求5所述的薄膜收卷张力控制系统，其特征在于，所述输出单元还包括滤波模块，所述滤波模块串联于输入电源与力矩控制模块的输入端之间。

7.如权利要求1所述的薄膜收卷张力控制系统，其特征在于，所述设定单元包括设定电位器和AD模块，所述设定电位器输出的模拟电信号通过AD模块转换为数字信号后输出至控制单元。

8.一种薄膜收卷张力控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取初始张力信号，根据初始张力信号生成初始值；

获取物料的收卷长度，根据所述收卷长度生成系数值；

获取增量值，将增量值乘以系数值后加上初始值得到合成张力值；

根据合成张力值控制卷料驱动装置的输出力矩。

9.如权利要求7所述的薄膜收卷张力控制方法，其特征在于，所述获取增量值的步骤具体包括：

获取增量系数值；

将增量系数值乘以初始值得到增量值。

10.如权利要求7所述的薄膜收卷张力控制方法，其特征在于，所述根据所述收卷长度生成系数值的步骤具体包括：

将收卷长度除以一预设长度取整后作为系数值。

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