CN114380105A - 一种基于pid算法对钢带垂直控制的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于PID算法对钢带垂直控制的系统和方法,该系统包括PLC控制模块、垂度传感器、第一传动机构和第二传动机构;且垂度传感器位于钢带上;第一传动机构和第二传动机构一起驱动钢带;获取第一传动机构返回的第一实际垂度值,并与预设的垂度标准值计算得到第一电流;获取第二传动机构返回的第二实际垂度值,并与预设的垂度标准值计算得到第二电流;且同时通过第一电流调整第一传动机构的转矩和速度;通过第二电流调整第二传动机构的转矩和速度以使钢带垂度达到垂度标准值。基于该系统,还提出了一种基于PID算法对钢带垂直控制的方法。本发明同时控制两个驱动辊,分担调整动作,缩短了调整时间,减小了单个电机的转矩输出。
Description
技术领域
本发明属于彩涂生产线技术领域,特别涉及一种基于PID算法对钢带垂直控制的系统和方法。
背景技术
彩涂线设备在生产过程中垂度是一个很重要的指标,由于设备存在启停、调速以及高速运转中,涂漆烘烤炉内两张紧辊之间的距离较长,钢带上涂层未干前不能接触任何支撑,为了避免因钢带抖动破坏表面涂层而影响产品质量,因此钢带需要在烘烤炉内保持一定的垂度,由于悬垂距离较长所以在设备启停以及产线速度有波动时会引起钢带垂度的波动,使产品表面划伤报废品率增大造成资源浪费。
为保证垂度稳定现有技术中采用自动控制的算法控制一个驱动辊。该控制方法的缺点是遇到相对较大的误差时整定调整时间会变长,系统的相应会变慢,不能快速的消除钢带波动。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提出了一种基于PID算法对钢带垂直控制的系统和方法。通过PID算法,让两个电机同时调整钢带的垂度,使误差分配给两个控制器,分担调整动作,缩短了调整时间,减小了单个电机的转矩输出。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种基于PID算法对钢带垂直控制的系统,包括PLC控制模块、垂度传感器、第一传动机构和第二传动机构;且垂度传感器位于钢带上;第一传动机构和第二传动机构一起驱动钢带转动;
所述PLC控制模块获取第一传动机构返回的第一实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第一电流;PLC控制模块获取第二传动机构返回的第二实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第二电流;且同时通过第一电流调整第一传动机构的转矩和速度;通过第二电流调整第二传动机构的转矩和速度以使钢带垂度达到垂度标准值。
进一步的,所述第一传动机构包括第一变频器、第一电机和第一驱动辊;且第一驱动辊位于钢带上;
所述第一变频器连接第一电机;第一电机与第一驱动辊传动连接。
进一步的,所述第二传动机构包括第二变频器、第二电机和第二驱动辊;且第二驱动辊位于钢带上;
所述第二变频器连接第二电机;第二电机与第二驱动辊传动连接。
进一步的,所述第一电机与第一驱动辊通过传动齿轮连接;所述第二电机和第二驱动辊通过传动齿轮连接。
进一步的,所述PLC控制模块分别与第一变频器和第二变频器通信连接。
进一步的,所述PLC控制模块获取第一传动机构返回的第一实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第一电流的过程包括:所述PLC控制模块采用PID算法,将第一实际垂度值与垂度标准值之间的差值进行比例、积分、微分处理后得到第一电流。
进一步的,所述PLC控制模块获取第二传动机构返回的第二实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第二电流的过程包括:所述PLC控制模块采用PID算法,将第二实际垂度值与垂度标准值之间的差值进行比例、积分、微分处理后得到第二电流。
本发明还提出了一种基于PID算法对钢带垂直控制的方法,包括以下步骤:
获取第一传动机构返回的第一实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第一电流;获取第二传动机构返回的第二实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第二电流;
同时通过第一电流调整第一传动机构的转矩和速度;通过第二电流调整第二传动机构的转矩和速度以使钢带垂度达到垂度标准值。
进一步的,所述获取第一传动机构返回的第一实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第一电流的过程为:PLC控制模块采用PID算法,将第一实际垂度值与垂度标准值之间的差值进行比例、积分、微分处理后得到第一电流。
进一步的,所述获取第二传动机构返回的第二实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第二电流的过程为:PLC控制模块采用PID算法,将第二实际垂度值与垂度标准值之间的差值进行比例、积分、微分处理后得到第二电流。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果,而不是发明所有的全部效果,上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果:
本发明提出了一种基于PID算法对钢带垂直控制的系统和方法,该系统包括PLC控制模块、垂度传感器、第一传动机构和第二传动机构;且垂度传感器位于钢带上;第一传动机构和第二传动机构一起驱动钢带转动;PLC控制模块获取第一传动机构返回的第一实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第一电流;PLC控制模块获取第二传动机构返回的第二实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第二电流;且同时通过第一电流调整第一传动机构的转矩和速度;通过第二电流调整第二传动机构的转矩和速度以使钢带垂度达到垂度标准值。基于一种基于PID算法对钢带垂直控制的系统,还提出了一种基于PID算法对钢带垂直控制的方法。本发明通过PID算法同时控制两个驱动辊,分担调整动作,缩短了调整时间,减小了单个电机的转矩输出。缩短钢带垂度控制时间和减小钢带波动从而增加涂漆烘烤过程中钢带的稳定性。
附图说明
如图1为本发明实施例1一种基于PID算法对钢带垂直控制的系统示意图;
如图2为本发明实施例1一种基于PID算法对钢带垂直控制的方法流程图;
1-钢带;2-垂度传感器;3-第二驱动辊;4-第二电机(带编码器);5-第二变频器;6-第一驱动辊;7-第一电机(带编码器);8-第一变频器。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点,下面通过具体实施方式,并结合其附图,对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意,在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
实施例1
本发明实施例1提出了一种基于PID算法对钢带垂直控制的系统。缩短钢带垂度控制时间和减小钢带波动从而增加涂漆烘烤过程中钢带的稳定性。如图1为本发明实施例1一种基于PID算法对钢带垂直控制的系统示意图。该系统包括PLC控制模块、垂度传感器8、第一传动机构和第二传动机构;且垂度传感器8位于钢带1上;第一传动机构和第二传动机构一起驱动钢带转动;PLC控制模块获取第一传动机构返回的第一实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第一电流;PLC控制模块获取第二传动机构返回的第二实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第二电流;且同时通过第一电流调整第一传动机构的转矩和速度;通过第二电流调整第二传动机构的转矩和速度以使钢带垂度达到垂度标准值。
第一传动机构包括第一变频器8、第一电机7和第一驱动辊6;且第一驱动辊6位于钢带1上;
第一变频器8连接第一电机7;第一电机8与第一驱动辊6传动连接。
第二传动机构包括第二变频器5、第二电机4和第二驱动辊3;且第二驱动辊3位于钢带1上;
第二变频器5连接第二电机4;第二电机4与第二驱动辊3传动连接。
第一电机8与第一驱动辊6通过传动齿轮连接;第二电机4和第二驱动辊3通过传动齿轮连接。其中第一变频器和第二变频器均为矢量控制变频器。
PLC控制模块连接垂直传感器8,PLC控制模块内部安装PLC控制程序,垂度传感器将钢带的位置信息转换成信号传输给PLC控制模块。第一变频器给第一电机提供电力并将第一电机的转矩和速度等信号传输给PLC控制模块;第二变频器给第二电机提供电力并将第二电机的转矩和速度等信号传输给PLC控制模块;第一驱动辊和第二驱动辊为钢带提供动力。
在PLC控制模块中输入垂度值并启动设备,第一电机和第二电机转动,此时PLC控制模块将垂度设定值和垂度传感器传回的实际垂度值进行1#PID公式的运算并将运算后的值传给第一变频器,第一电机按第一变频器修正后的电流执行动作,同时2#PID公式将进行计算后的值传送给第二变频器,第二变频器修正电流后驱动第二电机,此时第一电机转速和第二电机同时调整转矩和速度使垂度达到设定值。
本发明实施例1提出的一种基于PID算法对钢带垂直控制的系统,通过PID算法,让两个电机同时调整钢带的垂度,使误差分配给两个传动系统,比原来只有一个传动系统提高了调整效率。比如现有技术的方法要使垂度达到设定值需要第二驱动辊的加速度为|a|,而新的算法是第一驱动辊的加速度为|a1|(a1为负值),第二驱动辊的加速度为|a2|,在同等误差的情况下|a|=|a1|+|a2|,这样两个电机分担调整动作,可以用更小的加速度调整驱动辊,减小了钢带的抖动。
本发明通过PID同时控制两个驱动辊,分担调整动作,缩短了调整时间,减小了单个电机的转矩输出。
实施例2
基于本发明实施例1提出的一种基于PID算法对钢带垂直控制的系统,本发明实施例2还提出了一种基于PID算法对钢带垂直控制的方法。如图2为本发明实施例2一种基于PID算法对钢带垂直控制的方法流程图。
在步骤S201中,获取第一传动机构返回的第一实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第一电流;PLC控制模块采用PID算法,将第一实际垂度值与垂度标准值之间的差值进行比例、积分、微分处理后得到第一电流。
在步骤S202中,获取第二传动机构返回的第二实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第二电流;PLC控制模块采用PID算法,将第二实际垂度值与垂度标准值之间的差值进行比例、积分、微分处理后得到第二电流。
在步骤S203中,同时通过第一电流调整第一传动机构的转矩和速度;通过第二电流调整第二传动机构的转矩和速度以使钢带垂度达到垂度标准值。
本发明实施例2提出的一种基于PID算法对钢带垂直控制的方法,通过PID同时控制两个驱动辊,分担调整动作,缩短了调整时间,减小了单个电机的转矩输出。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外,本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明,以免过多赘述。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制。对于所属领域的技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的修改或变形。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种基于PID算法对钢带垂直控制的系统,其特征在于,包括PLC控制模块、垂度传感器、第一传动机构和第二传动机构;且垂度传感器位于钢带上;第一传动机构和第二传动机构一起驱动钢带转动;
所述PLC控制模块获取第一传动机构返回的第一实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第一电流;PLC控制模块获取第二传动机构返回的第二实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第二电流;且同时通过第一电流调整第一传动机构的转矩和速度;通过第二电流调整第二传动机构的转矩和速度以使钢带垂度达到垂度标准值。
2.根据权利要求1所述的一种基于PID算法对钢带垂直控制的系统,其特征在于,所述第一传动机构包括第一变频器、第一电机和第一驱动辊;且第一驱动辊位于钢带上;
所述第一变频器连接第一电机;第一电机与第一驱动辊传动连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于PID算法对钢带垂直控制的系统,其特征在于,所述第二传动机构包括第二变频器、第二电机和第二驱动辊;且第二驱动辊位于钢带上;
所述第二变频器连接第二电机;第二电机与第二驱动辊传动连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于PID算法对钢带垂直控制的系统,其特征在于,所述第一电机与第一驱动辊通过传动齿轮连接;所述第二电机和第二驱动辊通过传动齿轮连接。
5.根据权利要求3所述的一种基于PID算法对钢带垂直控制的系统,其特征在于,所述PLC控制模块分别与第一变频器和第二变频器通信连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于PID算法对钢带垂直控制的系统,其特征在于,所述PLC控制模块获取第一传动机构返回的第一实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第一电流的过程包括:所述PLC控制模块采用PID算法,将第一实际垂度值与垂度标准值之间的差值进行比例、积分、微分处理后得到第一电流。
7.根据权利要求1所述的一种基于PID算法对钢带垂直控制的系统,其特征在于,所述PLC控制模块获取第二传动机构返回的第二实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第二电流的过程包括:所述PLC控制模块采用PID算法,将第二实际垂度值与垂度标准值之间的差值进行比例、积分、微分处理后得到第二电流。
8.一种基于PID算法对钢带垂直控制的方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取第一传动机构返回的第一实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第一电流;获取第二传动机构返回的第二实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第二电流;
同时通过第一电流调整第一传动机构的转矩和速度;通过第二电流调整第二传动机构的转矩和速度以使钢带垂度达到垂度标准值。
9.根据权利要求8所述的一种基于PID算法对钢带垂直控制的方法,其特征在于,所述获取第一传动机构返回的第一实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第一电流的过程为:PLC控制模块采用PID算法,将第一实际垂度值与垂度标准值之间的差值进行比例、积分、微分处理后得到第一电流。
10.根据权利要求8所述的一种基于PID算法对钢带垂直控制的方法,其特征在于,所述获取第二传动机构返回的第二实际垂度值,并与预设的垂度标准值进行计算得到第二电流的过程为:PLC控制模块采用PID算法,将第二实际垂度值与垂度标准值之间的差值进行比例、积分、微分处理后得到第二电流。
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