CN203199756U

CN203199756U - 一种收料张力锥度控制装置

Info

Publication number: CN203199756U
Application number: CN 201220703100
Authority: CN
Inventors: 田峰; 刘军亮
Original assignee: Shaanxi Beiren Printing Machinery Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Beiren Printing Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2022-12-18

Abstract

本实用新型提供了一种收料张力锥度控制装置，包括：控制终端、与控制终端联接的可编程控制器、与可编程控制器联接有变频器、超声波传感器和摆辊电位器、变频器联接交流矢量电机并通过编码器的联接构成高精度速度闭环控制系统、交流矢量电机上联接有机械减速机、机械减速机与收料轴联接、收料轴上方设置有收料摆辊装置、气压张力给定装置、电控变换器等、摆辊装置联接有摆辊电位器、摆辊电位器与可编程控制器联接。本实用新型的收料张力锥度控制装置是对现在收料张力锥度控制的进一步完善，提高了收料的控制性能，对一些特定材料，收卷效果好，提高了成品率，降低了生产的单位消耗。

Description

一种收料张力锥度控制装置

技术领域

本实用新型属于印刷机械技术领域，具体涉及一种非线性、凸曲线收料张力锥度控制装置。

背景技术

在带材收卷张力控制中，需要根据材料的特性选择不同的收卷张力曲线来满足收卷整齐、成卷效果好等效果，一般的收卷过程，随着卷径增大而相应降低收卷张力，以防止损伤卷轴和出现收卷过程中内松外紧的菜心现象，所以收卷张力控制在整个收卷工艺流程中是一个很重要的环节。

现在常用的收卷张力曲线为线性、凹曲线，基本可以满足一般材料的成卷效果，但是针对一些不易变形、抗拉伸的材料，如纸张、铝箔等，在小卷时张力递减快可能会出现卷心不实，常用的两种收卷曲线不是很合适，收卷效果不能满足后道工序的要求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种非线性（凸曲线）收卷张力控制方法，适用于纸张、铝箔等一些抗拉伸材料的收卷张力控制，使印品的收卷质量明显提高。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种收料张力锥度控制装置，包括：控制终端、与控制终端联接的可编程控制器、与可编程控制器联接有变频器、超声波传感器和摆辊电位器、变频器联接交流矢量电机并通过编码器的联接构成高精度速度闭环控制系统、交流矢量电机上联接有机械减速机、机械减速机与收料轴联接、收料轴上方设置有收料摆辊装置、气压张力给定装置、电控变换器、摆辊装置联接有摆辊电位器、摆辊电位器与可编程控制器联接。

上述方案中，所述交流矢量电机与机械减速机联接，机械减速机与收料轴联接，料膜经过摆辊，并通过摆辊电位器进行张力检测，电控变换器电气信号联接到可编程控制器的模拟量输出口，电控变换器气路信号联接到摆辊气缸上，通过气压给定收料张力，控制终端依靠通讯电缆联接到可编程控制器上。

上述方案中，所述可编程控制器是西门子S7-300可编程控制器。

上述方案中，所述控制终端上设置有人机界面显示装置，人机界面显示装置依靠通讯电缆联接到可编程控制器上。

本实用新型收料张力锥度控制装置与现有技术相比，其有益效果是：

该收料张力锥度控制装置是对现在收料张力锥度控制的进一步完善，提高了收料的控制性能。对一些特定材料，收卷效果好，提高了成品率，降低了生产的单位消耗。在一定应用范围内，具有推广价值。在实际使用了该系统的无溶剂复合机收料中，整机可以工作在300米/分，收卷效果良好，收料边沿可以控制在±1mm以内，取得了很好的效果。

附图说明

图1为收料张力锥度控制装置结构示意图；

图2是本实用新型第一组实施例张力和卷径之间的函数关系图；

图3是本实用新型第二组实施例张力和卷径之间的函数关系图；

图4是本实用新型第三组实施例张力和卷径之间的函数关系图；

图5是本实用新型第四组实施例张力和卷径之间的函数关系图；

图6是本实用新型第五组实施例张力和卷径之间的函数关系图。

图中：1.控制终端，2.可编程控制器，3.变频器，4.编码器，5.交流矢量电机，6.机械减速机，7.超声波传感器，8.电控变换器，9.摆辊电位器，10.收料轴。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本实用新型收料张力锥度控制装置作进一步的描述：

图1为收料张力锥度控制装置结构示意图，图中，系统包括了以下几个方面的部件：摆辊装置、气压张力给定装置、电空变换器、PLC控制系统、驱动装置、张力控制软件等。以西门子PLC S7-300为控制中心，采用SM331模拟量模块采集摆辊的位置信号，摆辊通过气压张力给定装置设定收料张力（非线性，凸曲线），摆辊位置的偏差反映当前张力的实时变化，在PLC内部通过软件编制张力控制程序，进行张力地控制及调节，最终形成一个总的控制量，包含了同步转速控制量、摆辊张力调节控制量等各个部分，把该控制量通过SM332模拟量输出模块变化为模拟量信号，传送给变频器，驱动矢量电机去完成张力的控制及调节，最终在收料过程中实现了卷径从小变大过程中的张力非线性、凸曲线控制。从上述的控制方案中可以看出，该系统结合了传统的摆辊控制系统的优点，应用非线性、凸曲线来完成收料张力的控制，满足了一些特点材料对收卷张力的控制要求。

图中英文的含义：V表示收料料膜的线速度。

图中的联接关系为：交流矢量电机与机械减速机联接，机械减速机与收料轴联接，料膜经过摆辊，并通过摆辊电位器进行张力检测，电控变换器电气信号联接到可编程控制器PLC的模拟量输出口，气路联接到摆辊气缸上，通过气压给定收料张力，人机界面依靠通讯电缆联接到可编程控制器PLC上。

超声波传感器检测收料直径的变化，PLC内部按照非线性、凸曲线算法，输出控制信号到电控变换器，摆辊的偏差信号通过电位器反馈回PLC，经过计算后输出控制信号到变频器，驱动矢量电机实现收料控制，收料卷径从小变大的过程，实现了非线性、凸曲线的控制效果。

收料凸曲线锥度收料模式计算公式：

F=F₁ D≤D₁

F = F_{1} - K \times \frac{{(D - D_{1})}^{2}}{30000}

D₁<D≤D_MAX

式中：F:收料张力(0.0-100.0%)；F₁:锥度起始张力设定(0.0-100.0%)；K:锥度变化率(0－100％)；D:收料当前直径(mm)；D₁:锥度起始直径设定(mm)。

因为按照凸曲线计算公式，当卷径较大时，张力输出可能小于0，根据实际收料张力的情况设置一个最小张力，在本装置中设定当F<=5.0%时，F=5.0%。

本实用新型控制方法的原理是，将此函数关系式应用到带材的收卷张力控制系统中，通过软件编程实现算法，现场通过HMI输入设定的锥度起始张力F₁、锥度起始直径D₁，并针对材料特性设定相应的锥度变化率K，在工艺运行中由以上公式实时算出不同卷径实时对应的不同张力，使收卷装置上的收卷张力按实时算出的张力F控制，即可得到收卷质量符合要求的料卷。

在控制上，采用西门子公司的S7可编程序控制器（PLC）作为控制器，自主编程开发出了适合收料的张力控制系统，人机界面给定收料张力大小，内部通过计算实现具体的工艺和数据处理，结合摆辊装置气压张力给定装置的优点，实现非线性、凸曲线的张力控制。

实施例

如表1所示，分别选取五套参数，并分别设定初始收卷数据，得到各组材料相应的张力与卷径的曲线图2、图3、图4、图5和图6。

表1为五种参数的初始数据

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1.一种收料张力锥度控制装置，其特征在于：包括控制终端、与控制终端联接的可编程控制器、与可编程控制器联接有变频器、超声波传感器和摆辊电位器、变频器联接交流矢量电机并通过编码器的联接构成高精度速度闭环控制系统、交流矢量电机上联接有机械减速机、机械减速机与收料轴联接、收料轴上方设置有收料摆辊装置、气压张力给定装置、电控变换器、摆辊装置联接有摆辊电位器、摆辊电位器与可编程控制器联接。

2.根据权利要求1所述的一种收料张力锥度控制装置，其特征在于：所述交流矢量电机与机械减速机联接，机械减速机与收料轴联接，料膜经过摆辊，并通过摆辊电位器进行张力检测，电控变换器电气信号联接到可编程控制器的模拟量输出口，电控变换器气路信号联接到摆辊气缸上，通过气压给定收料张力，控制终端依靠通讯电缆联接到可编程控制器上。

3.根据权利要求1所述的一种收料张力锥度控制装置，其特征在于：所述可编程控制器是西门子S7-300可编程控制器。

4.根据权利要求1所述的一种收料张力锥度控制装置，其特征在于：所述控制终端上设置有人机界面显示装置，人机界面显示装置依靠通讯电缆联接到可编程控制器上。