CN202583789U - 一种钢帘线外绕机的控制系统 - Google Patents

Abstract

一种钢帘线外绕机的控制系统，设有放卷变频器控制连接放卷电机再带动放卷动作组件，扭转变频器控制连接扭转电机驱动扭转动作组件，牵引变频器控制连接牵引电机同时驱动外绕动作组件和牵引组件，收卷变频器控制连接收卷电机驱动收卷动作组件；所述的放卷变频器、扭转变频器、牵引变频器和收卷变频器都与一个PLC机通讯连接，PLC机设有人机交互模块。本控制系统PLC机程序简单，放卷张力、扭矩、力矩控制精准，维护方便。

Description

一种钢帘线外绕机的控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种钢帘线外绕的制造设备，特别是钢帘线外绕机的控制系统。 

背景技术

钢帘线是橡胶骨架材料中发展最为广阔的产品，也是在金属制品中生产难度最大的产品。国际合成纤维标准化局在标准中对钢帘线的定义是：“由两根或两根以上钢丝组成的，或者由股与股的组合或者由股与丝的组合所形成的结构”。所谓的“钢帘线外绕丝”是以螺旋形式缠绕在钢帘线的一根单丝；“外绕”工艺是指：在已经捻制的股外面均匀、紧密的呈螺旋状缠绕一根单丝，以增加钢帘线的强度，防止端部松散，同时增加股丝表面的粗糙度，使其在下一道工序上绝缘层后不易滑动。一般的工艺流程是：放线—外绕—矫直—牵引—收线，有些方案提出来在牵引前端还增加扭转矫正环节，但由于其控制难度大，很难达到预期效果。 

现有的外绕机是外绕工艺的主要实施设备，一般根据前述的工艺流程设计放卷动作组件、外绕动作组件、扭转动作组件、牵引组件和收卷动作组件，各组件依次连接而成。由于外绕是一个控制要求很高的作业，所以上述外绕机的控制系统是一个技术难题。 

实用新型内容

本实用新型的目的是针对外绕工艺要求和外绕机的结构特点，发明一种基于变频器控制的钢帘线外绕机的控制系统。 

本实用新型的控制系统，控制外绕机，所述外绕机包含含有放卷动作组件、外绕动作组件、扭转动作组件、牵引组件和收卷动作组件，各组件依次连接成制造动作流程，设有放卷变频器控制连接放卷电机再带动放卷动作组件，扭转变频器控制连接扭转电机驱动扭转动作组件，牵引变频器控制连接牵引电机同时驱动外绕动作组件和牵引组件，收卷变频器控制连接收卷电机驱动收卷动作组件；所述的放卷变频器、扭转变频器、牵引变频器和收卷变频器都与一个PLC机通讯连接，PLC机设有人机交互模块。 

几种优选的技术方案：所述的放卷变频器设有张力反馈接口，放卷动作组件上连接有张力传感器，张力传感器连接至张力反馈接口。 

所述的牵引组件上设有线速度检测装置反馈连接至PLC机。 

所述的牵引组件和收卷动作组件之间还设有扭转位置检测装置，扭转位置检测装置连接至扭转变频器。 

本实用新型的控制系统，变频器采用电流矢量控制，低频转矩大，满载启动平稳；多个变频器独立控制和反馈技术能够实现放卷张力与扭转控制，PLC机的程序得以大大简化，轻松应用；整个系统无传感器矢量参数，能实现精确的力矩控制，无需编码器可节约成本维护更方便；可以采用H2u系列PLC机，加强浮点运算和通讯能力，轻松实现复杂的数据处理与通讯控制，编程更简单。 

附图说明

图1，本实用新型应用原理图。 

具体实施方式

以本实用新型控制外绕机的实施例来说明具体结构。 

如图1，一个常见的钢帘线外绕机结构，按照工艺流程顺序，依次是放卷动作组件1、外绕动作组件2、扭转动作组件3、牵引组件4和收卷动作组件5，各组件都是由多个零部件构成，这属于外绕机这一生产机械领域内的公知常识，也不是本专利的主要关注内容，所以具体结构不做详细描述。需要指出的是本实施例中，外绕动作组件2和扭转动作组件3都含有矫直部分。 

控制系统，设有放卷变频器21控制连接放卷电机11再带动放卷动作组件1，所述的放卷变频器21设有张力反馈接口，放卷动作组件1上连接有张力传感器8，张力传感器连接至张力反馈接口；扭转变频器22控制连接扭转电机12驱动扭转动作组件3，牵引变频器23控制连接牵引电机13同时驱动外绕动作组件2和牵引组件4，收卷变频器24控制连接收卷电机14驱动收卷动作组件5；所述的四个变频器（放卷变频器、扭转变频器、牵引变频器和收卷变频器）由一个PLC机6控制， PLC机设有人机交互模块7。 

PLC机6是H2u系列PLC，四个变频器优选汇川MD320变频器，是电流适量控制的变频器。 

所述的牵引组件4上设有线速度检测装置10反馈连接至PLC机；牵引组件4和收卷动作组件5之间还设有扭转位置检测装置9，扭转位置检测装置连接至扭转变频器22。 

应用本系统的一种具体控制方式： 

1）牵引与外绕控制 

牵引变频器23控制整机的线速度，同时通过机械来带动外绕组件2，这样确保了外绕螺距与线速度比恒定，及同步比例有机械的速比实现，外绕的螺距是不变的，所以机械速比设计好后就无须更改。变频器只做简单调速，频率由PLC机6通讯给定。

2）放卷控制 

本实施例列举了一种X+Y频率叠加方法：放卷由PLC机6根据牵引变频器23的运行频率和速比计算后通讯写入主速度X（也可通过牵引变频器23输出给放卷变频器21），再根据摆臂的张力反馈经放卷变频器21内部PID计算后得到输出量Y，放卷的运行频率F=F1+F2=X+Y，控制放卷张力恒定。由于卷径比不大所以无须做卷径计算即可满足控制要求。

3）扭转控制 

所谓材料存在扭转是按照在成品的材料的中间处将一端固定（无法旋转）后剪取一定长度材料，看剪下端相对于固定端是否存在旋转来判定的，在经过矫直后的材料如果没有扭转在扭转检测处就不会发生偏转，有偏转说明成品材料存在扭转，此时扭转电机做反相转动以消除扭转，控制材料的质量。扭转频率源采用X+Y给定，X与整机的线速度成正比，比例系数与机械速比、材料相关；Y是通过牵引组件4后级的扭转检测装置9做为反馈量经扭转变频器22内部PID计算后的输出量；X由PLC机6通讯给定（也可通过牵引变频器23输出给扭转变频器22）。

4）收卷控制 

由于材料的强度很高不易断，所以收卷直接采用无传感器矢量控制下力矩控制，力矩大小由PLC机6通讯给定。PLC机需要根据检测到的线速度与通讯读到收卷的频率（角速度）计算出收卷卷径，根据M=F*D/2实现材料的张力F恒定。为解决惯量引起的加速松料与减速张力过大问题，PLC机可以根据整机的运行情况在加速增加一部分补偿张力，补偿张力大小与设定的张力成反比；减速时减掉一部分补偿张力，使减速过程张力不会过大。要注意的是补偿张力取消需要逐渐的减少，防止材料张力出现突变。同时为了使收卷张力控制达到理想效果，收卷机械总传动比不要过大（依据是：在最小卷与设定最小张力情况下电机的输出转矩要大于电机额定转矩的20%及给定力矩>20%*Tn）。

Claims (4)

1.一种钢帘线外绕机的控制系统，所述的钢帘线外绕机含有放卷动作组件（1）、外绕动作组件（2）、扭转动作组件（3）、牵引组件（4）和收卷动作组件（5），各组件依次连接成制造动作流程，其特征是：设有放卷变频器（21）控制连接放卷电机（11）再带动放卷动作组件（1），扭转变频器（22）控制连接扭转电机（12）驱动扭转动作组件（3），牵引变频器（23）控制连接牵引电机（13）同时驱动外绕动作组件（2）和牵引组件（4），收卷变频器（24）控制连接收卷电机（14）驱动收卷动作组件（5）；所述的放卷变频器、扭转变频器、牵引变频器和收卷变频器都与一个PLC机（6）通讯连接，PLC机（6）设有人机交互模块（7）。

2.根据权利要求1所述的钢帘线外绕机的控制系统，其特征是：所述的放卷变频器（21）设有张力反馈接口，放卷动作组件（1）上连接有张力传感器（8），张力传感器连接至张力反馈接口。

3.根据权利要求1所述的钢帘线外绕机的控制系统，其特征是：所述的牵引组件（4）上设有线速度检测装置（10）反馈连接至PLC机。

4.根据权利要求1所述的钢帘线外绕机的控制系统，其特征是：所述的牵引组件（4）和收卷动作组件（5）之间还设有扭转位置检测装置（9），扭转位置检测装置连接至扭转变频器（22）。

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