KR890003854B1 - 와인더 제어장치 및 그 동작제어 방법 - Google Patents

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타이-와이 응 데비드
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Abstract

내용 없음.

Description

와인더 제어장치 및 그 동작제어 방법
제1도는 길이 및 지름표시기, 길이에 대한 엔코더 입력 수단 및 코어 척센서를 각각 구비한 길이 절단/지름 절단 제어용 제어패널의 정면도.
제2도는 본 발명에 따른 제어장치의 블록다이아그램.
제3도는 제2도의 회로를 작동시키는 플로우차트.
제4도는 "뱅-뱅"작동을 수행할 수 있게 종래의 구동 제어부를 수정한 회로 약도.
제5도는 구동 속도와 감속율 스위칭을 각각 도시한 선도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 제어 패널 14 : 시이트 길이 표시기
16 : 로울지름 표시기 18 : 지름/길이 선택 스위치
24 : 드럼회전 속도계 26 : 로울 회전 속도계
본 발명은 종이 와인더(Paper Winder)의 제어에 관한 것으로, 구체적으로는, 웨브의 길이 혹은 로울의 지름이 미리 정해진 크기로 될 때 와인더를 정지 제어하는 것에 관한 것이다.
제지업계의 고객들은, 대개는, 로울의 시이트 길이나 그 지름이 확실한 특정 종이 로울을 구매한다. 시이트 길이가 미리 정해진 크기로 될 때 와인더를 정지시키는 제어장치는 상용화 되어 있지만, 로울 지름이 특정 크기로 될때 와인더를 정지 제어하는 장치는 상용화 되지 않다. 한편, 종래의 길이 정지 제어 장치는 와인더를 폐쇄회로 제어로써 감속시키는 것이 아니고 2단계 정지 모우드를 이용하는 것이다. 와인더는 구동 장치에 의해 정해진 감속율로 임의의 초기 설정점에서 감속을 개시한다. 와인더는 이 느린 속도로 제2혹은 최종 정지점까지 가동된다. 이 방법은 시이트 길이를 정확하게 제어할 수는 있지만, 정지 시간이 길다.
아세아 로울트리머(ASEA Rolltrimmer)는 상기와 같이 길이 정지 제어를 하는 형식의 장치중의 하나이다.
미합중국 특허 제 4,438, 889호는 구동 제어장치를 두 가지 감속율 사이에서 스위칭(Switching) 시키므로써 정지 길이를 제어하는 컴퓨터 시스템을 제시한다. 이 두 감속율 중의 하나는 원하는 감속율 보다 약간 더 크고 다른 하나는 원하는 감속율 보다 약간 더 작다.
본 발명의 목적은 특정 시이트 길이 혹은 특정 로울 지름이 될 때 자동적으로 정확하게 와인더를 정지 제어하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 부수적인 목적중의 하나는 와인더를 특정 감속율로 정확하게 감속 제어하는 것이다.
본 발명의 다른 한 목적은, 와인딩 공정 중 시이트 브레이크(Break)가 발생되는 경우 그에 따라 제거되는 손상 층(Damaged Layers)을 보상하면서, 특정 시이트 길이 혹은 로울 지름중의 어느 하나로 최단 시간내에 정확하게 정지 제어하는 것이다.
본 발명의 다른 한 목적은, 인치 단위계 또는 미터 단위계 중의 어느 하나로 미리 정해진 길이 혹은 지름에 따라 종이를 감는 공정을 자동화 하기 위한 마이크로프로세서식 제어 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적들은, 본 발명에 의하여 로울 위에 종이를 감는 공정을 정확하게 제어하는 기본적인 많은 변수들을 프로그램 된 데이타나 측정 데이타 혹은 오퍼레이터에 의한 입력등으로 제공 받는 마아크로프로세서식 제어 시스템을 제공하므로써 달성된다. 이러한 변수들로서는 구동 장치의 감속율, 목표 길이 혹은 지름, 종이두께(캘리퍼 ; Caliper), 종이의 속도 등이 있다. 정지거리는 종이 속도의 함수로서 연속으로 계산된다. 정지거리와 누적 길이의합이 목표 길이보다 더 클 때에는 언제든지 구동장치가 감속을 개시한다. 정지 거리가 로울의 관성에는 관계없이 오직 종이속도에만 관계되게 하기 위해서는 감속율을 일정하게 유지하는 것이 중요하다.
구동장치는 두 감속율 사이에서 스위칭 된다. 추정 감속율(Assumed Deceleration)은 이 두 감속율의 산술평균치가 될 것이다. 컴퓨터는 구동장치에 감속개시 지시를 하고 구동 장치는 높은 감속율로 스위칭한다. 이에 따라, 계산된 정지 거리는 실제 정지 거리보다 길어질 것이다. 후속 계산에서는 컴퓨터가 구동 장치에 감속을 하지 말라고 지시하고, 구동 장치는 낮은 감속율로 스위칭 한다. 구동 장치가 감속되는 동안 이 과정이 계속 반복된다. 따라서, 감속율은 이른바"뱅 뱅(Bang-Bang)"제어에 따르며, 이때, 제어 루프는 속도가 0으로 될 때까지 작동된다.
대부분의 구동 시스템에서는, 컴퓨터가 감속 명령을 내리는 순간부터 구동 장치가 감속할 때까지의 시간 지연(Time Lag)이 발생된다. 이 응답 지연을 보상하기 위해서는 시간 전진 인자(Time Advanced Factor)가 필요하다. 종이를 느린 속도로 감고 있다면 이러한 보상의 필요성은 더욱 중요해 진다.
지름 제어 모우드에서는, 종이의 지름 및 정지 거리로 부터 정지 지름을 계산할 수 있다. 시이트 브레이크후"슬랩상으로 제거된(Slabbed Off)"종이의 양은 길이 증분과 지름 증분 사이의 관계로부터 계산된다. 시이트가 파손되면 그 순간의 지름이 기억되고, (슬랩상 제거 및 맞대어 잇는 작업이 끝난 후에)와인딩 공정이 재개 되면 최신의 지름이 계산된다. 컴퓨터는 이 데이타를 근거로 누적 길이를 자동적으로 보정하게 된다.
길이 정지 모우드에서는, 드럼 회전 속도계 (500 ppr) 및 로울 회저속도계(1ppr)로 부터의 신호 펄스와, 앨런-브래들리(Allen Bradley)PLC-2프로그래머블 콘트롤러등의 프로그래블 콘트롤러로 부터의 '시이트 블레이크', '가동(Run)','이젝트(Eject)'의 세가지 상태의 플래그들(Three Sattus Flags)이 컴퓨터에 입력된다. 드럼 회전 속도계 펄스들은 인텔(Intel)ISBC 80/24컴퓨터 등의 카운터ψ(16비트)내에 축적된다. 카운터ψ에 소프트 웨어 카운터(16비트)를 연결하여 4,300×106카운트를 저장할 수 있게 한다.
로울 회전 속도계 펄스들은 제1인터럽트(First Interrupt)로서 컴퓨터에 입력된다. 컴퓨터가 이 인터럽트를 받아들이면 종전의 로울 회전 속도계 인터럽트로 부터의 드럼 펄스 증분을 계산한다. 그러므로, 이 루우튼에서는 기본적으로 로울 회전 속도계 주파수에 대한 드럼 회전 속도계 주파수의 비를 계산한다. 이 비는 프로그램 된 드럼 지름과 함께 매 감긴 종이층 마다 갱신된 로울의 감긴 지름에 관한 정보를 제공한다.
목표 길이 혹은 지름은 벤치보오드(Benchboard)상의 섬 휘일(Thumbwheel)을 통해 입력된다. 또한, 드럼 지름은 보조회로판 상의 2진화 10진(Binary-Coded Decimal ; BCD)스위치를 통해 입력된다. 종이의 두께는 로울 구조 컴퓨터에 접속된 키이보오드를 통해 입력되어 길이 정지 컴퓨터로 보내진다. 이 두께는 사이트 브레이크 후 슬래브 상으로 제거된 종이층의 등가 수를 예측하는데 필요하다. 이러한 설정 점들은 개시(새로운 연속운전의 시작)시에 만 읽는다.
컴퓨터는 감긴 로울 지름 및 축적된 길이를 출력하는 벤치 보오드상에 장착된 발광 다이오우드(LED)표시기를 작동시킨다. 그 밖의 출력들로서는 프로그래머블 콘트롤러 및 구동장치로의 감속 플래그 및 정지 플래그, 밀도 계산을 위한 로울 구조 컴퓨터로의 층 계수(Layer Counting)플래그등이 있다.
폐쇄 회로 제어에 대한 본 발명의 구체적 실시예에서는, 샘플 추출 속도는 0.5초이다. 샘플 추출 속도 시계는 인텔 ISBC 80/24컴퓨터의 카운터(카운터 1)이다. 카운트다운시, 이 카운터는 누적된 드럼 회전 속도계 카운트를 최종 샘플 카운트로 푸시 하는 회로를 작동시키는 제2인터럽트를 발생하고 나서, 카운터(5)로 부터 현재의 누적된 드럼 회전 속도계 카운트를 읽는다.
프로그래머블 콘트롤로 부터'시이트 브레이크'신호가 나오면 회전 속도계 카운팅 및 로울 회전 속도계 펄스 인터럽트가 불가능하게 되어 표시기 상의 잠긴 로울 지름 및 누적 길이가 고정된다.
또한, 컴퓨터는 현재의 로울 지름을 기억하고 내부의'시이트브레이크'플래그를 올린다.
프로그래머블 콘트롤러로 부터'가동'신호가 나오면 드럼회전 속도계 및 로울 회전 속도계가 카운팅을 할 수 있게 되므로 누적 길이 및 감긴 지름의 갱신이 재개된다.
프로그래머블 콘트롤러로 부터'이젝트'신호가 나오면 길이 정지 컴퓨터가 초기화 된다(Initialized). 표시된 로울 지름 및 길이는 리셋 될 것이다. 다음 로울에 대한 목표 길이 또는 지름 및 종이 두께가 읽힌다.
제1도 및 제2도는 제어 채널 및 시스템의 블록 다이아그램이다. 제어패널(10)은 시이트 길이 표시기(14), 감간 로울 지름 표시기(16), 지름/길이 선택스위치(18), 길이 설정 스위치(12), 가동 스위치의 역할도 할 수 있는 코어 척 센서(지시기)(20)등의 여러 제어 요소들 혹은 지시기들로 구성된다.
제2도의 제어 시스템은 페널 스위치(12)와 드럼 지름 선텍 스위치(30)으로 구성되며, 이 두 스위치 세트는 지름/길이 스위치 (18)에 접속된다. 선택적으로는, 패널 스위치(12)는 스위치(18)의 작용에 의해 제1도의 프론트 패널상에서 드럼 지름 스위치(30)의역할도 할 수 있다.
제2도의 왼쪽에는 상기 앨런-브래들리 PLC-2콘트롤러 등의 프로그래머블 콘트롤러가'이젝트','시이트 브레이크','가동'의 세 신호를 제공하는 것이 도시되어 있다. 드럼 회전 속도계(24) 및 로울 회전 속도계(26)도 도시되어 있다. 프로그래머블 콘트롤러(22) 및 회전 속도계(24), (26)은 입력 E 및 INH를 갖춘 인히비트 제어부(Inhibit Control)(32)를 포함하는 보조회로판(28)로 그리고/또는 보조 회로판(28)을 통해 접속된다. '이젝트'신호는 곧바로 보조 회로판(28)을 통과하여 상기인텔 ISBC 80/24컴퓨터 등의 마이크로컴퓨터(34)의 입력RST로 전달된다.'시이트 브레이크'신호는 인히비트 제어부(32)의 INH입력측 및 마이크로컴퓨터(34)의 인터럽트 입력INT4로 연결된다. 인히비트제어부(32)는 마이크로컴퓨터(34)의 카운터 혹은 타이머ψ로 신호를 보내며, 마이크로컴퓨터(34)의 입력 INT1로는 인터럽트 신호를 보낸다.
마이크로컴퓨터(34)는 상기 출력들, 특히, 로울 지름 표시기(16) 및 길이 표시기(14)로의 출력들과, 프로그래머블 콘트롤러 (22) 및 회전 속도계(24), (26)을 통한 폐쇄 회로 귀환(Closed Loop Back)을 완성시키는 구동 제어부로의 출력을 낸다.
제1도 및 제2도의 시스템과 제4도의 회로는 제3도의 플로우 차트 및 상기 설명에 따라서 작동한다.
보다 구체적으로는, 시동후에는, 메인 프로그램은 현재 및 최근의 드럼 회전 속도계의 카운터 차이와 프로그램된 샘플 추출 속도로 부터 계속해서 속도를 계산해 낸다. 예상되는 정지 거리를 속도 및 구동 감속율로 부터 계산한다. 예상 정지 거리와 누적 길이의 합이 목표 길이보다 더 크면 감속 플래그가 올려진다. 구동장치는 출력(36)으로 부터 이 신호를 받은 후 프로그램된 속도 보다 더 큰 감속율로 스위칭하게 된다. 이러한 스위칭을 제4도와 관려하여 설명하겠다. 이 스위칭은 몇개의 연속 샘플 에서 속도를 예상치 밑으로 떨어 뜨린다. 그 결과, 새로이 계산된 정지 거리는 예상보다 줄어 들고, 따라서, 감속 프래그가 내려 지고 구동 장치는 프로그램된 값보다 낮은 감속율로 바뀐다. 속도 변화율이 떨어지면 다음의 정지 거리 계산 결가 감속 플래그가 다시 올려지게 된다. 따라서, 속도가 0이 될 때까지 뱅뱅감속 제어가 실시된다. 감속 플래그가 처음으로 올려질때 발생하는 구동 장치의 시간 지연 때문에, 이러한 원-타임(One-time)시스템의 '휴지스간(Deda Time)'을 보상하는 시간 전진 인자가 프로그램에 적용된다.
지름 제어 모우드에서는, 예상 정지 지름은 정지 거리로 부터 계산된다. 시이트 브레이크시 슬래브 상으로 제거될 수 있는 층을 보상하기 위하여, 종이 두께, 시이트 브레이크 직전의 로울 지름, 가동 후의 새로운 지름을 길이의 감량 계산에 이용할 수 있다. 여러가지 계산식들을 다음 방식의
D=V2/2a
(여기서, D는 거리, V는 속도, a는 감속율 임). 을 기초로 하여 다음에 설명한다.
정지거리는 포트란 언어에 기초하여 다음과 가팅 계산할 수 있다.
D=(속도**2)/2*
정지 지름은 다음과 같이 계산할 수 있다.
Figure kpo00001
여기서, V[(N-1)T]는 최근 샘플로 부터 계산된 로울 속도(ft/초)
D[(N-1)T]는 최근 샘플의 로울 지름(인치), D(NT)는 정지 거리, c는 종이 두께(인치), a는 감속율(ft/초2)임)
500ppr드럼 회전 속도계율에 기초하여 , 드럼 회전 속도계 카운트 감량을 다음 관계식으로 계산할 수 있다.
△CT=500(DL 2-DI 2)/96c
(여기서, △CT는 드럼 회전 속도계 카운트 감량, DL은 시이트 브레이크이전의 최종 지름, DI는 시이트 브레이크 이후의 새로운 지름임).
드럼 회전 속도계의 분해능은
Figure kpo00002
혹은 0.2%이다. 따라서, 층의 분해능 한계는
Figure kpo00003
이다. 예를 들면, 로울 지름이 30인치이고 종이 두께가 0.002인치인 경우의 분해 오차(Resolution Error)는 15층, 118피이트이다. 총 길이에서의 오차는 최종 층의 0.2%이다. 따라서, 60인치 로울의 오차는 겨우 4인치이다.
제4도는 종래의 구동 제어부를 수정한 것을 도시한 것으로서, 종래의 구동 제어부는 기준 전압 V에 연결된 가변 저항(38)이 저항(40) 및 피이드 백 캐패시터(44)를 구비한 증폭기(42)를 통해서 기준 감속율을 제어하도록 되어 있다. 이 회로는 출력(52)에서 속도 기준을 제공한다. 대기의 구동 장치에서는 이 회로에서와 같이 아날로그 제어회로를 이용하여 속도 기준 적분기로의 공급 전압을 조정하므로써 감속율을 변화시킨다. 그러므로, 적분기의 시정수를 스위칭하면 감속 장치를 두 감속율 사아에서 용이하게 스위칭 시킬 수 있다. 상기 회로의 본 수정예에서는, 이러한 조작은, 릴레이 접점(48) 및 마이크로컴퓨터(34)의 감속제어부(36)에 의해 제어되는 릴레이 권선(50)을 통해 저항(40)에 평행한 다른 저항(46)을 스위칭 하므로써 쉽게 실시된다.
본 발명의 시스템은 제5도의 선도(Strip Chart)에 의거 하여 구성되고 작동되었다. 이 선도는 설정 시이트 길이가 4750피이트이고 정지 길이가 4755피이트인 경우의 구동 속도 및 감속율 스위칭을 각각 도시한 것으로서, 전형적인 가동을 나타낸 것이다. 이 선도로 부터, 감속 명령에서 실제 가속 개시까지의 구동장치의 지연 시간은 2.5초 정도임을 알 수 있다. 종이 길이 및 와인더 속도를 여러가지로 설정하여 일련의 연속주행을 행한 결과는 다음과 같다.
Figure kpo00004
상술한 바와같이, 본 발명의 시스템은 제3도의 플로우차트에 의거하여 작동된다.
이상, 본 발명을 특정 실시예에 따라 설명했으나, 당업자들이 본 발명의 정신 및 범위 내에서 여러가지로 본 발명을 변경 및 수정하여 실시할 수 있음은 자명하다. 그러므로, 본원 출원인은 본인이 이 기술분야에 대하여 한 기여의 범위내에 당연히 그리고 정당하게 포함되는 그러한 모든 변경 및 수정들을 본원에 대한 특허의 범위내에 포함시키고저 한다.

Claims (6)

  1. 하나의 화인딩 로울과 하나의 지지 드럼 및 하나의 와인더 구동장치를 구비한 시이트 와인더(Sheet Winder)의 작동을 제어하는 방법에 있어서, 감겨질 시이트의 길이을 지시하는 목표 정보 저장단계와, 와인더를 구동시켜 그 위에 시이트를 감는 와인더 구동 단계와, 로울 및 드럼의 회전수를 감지 및 저장하고 그로부터 로울상의 누적 길이를 계산하는 단계와, 드럼 회전 카운터를 반복적으로 샘플링하여 현재의 드럼 회전 카운트와 최근에 샘플된 카운트를 비교하여 속도를 계산하는 단계와, 상기 속도 및 구동 감속율(Deceleration Rate)로 부터 예상 정지 거리를 계산하는 단계와, 상기 예상 정지 거리와 누적 길이를 상기 목표 길이와 비교하는 단계와, 상기 예상 정지 거리와 누적 길이의 합이 상기 목표 길이 보다 클 때에는 소정의 제1감속율로, 그리고, 상기 합이 목표 길이 보다 작을 때에는 더 낮은 제2감속율로 상기 와인더 구동장치를 가동시키는 단계로써 구성되는 것을 특징으로 하는 시이트와인더 작동 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 목표 정보 기억 단게에서는 시이트 두께 및 목표 지름도 저장하고, 상기 예상 저장 거리를 관계식
    Figure kpo00005
    (여기서, V[(N-1)T]는 최근 샘플로 부터 계산된 속도(ft/초), D[(N-1)T]는 최근 샘플의 로울 지름(인치), D(NT)는 현 샘플의정지 지름(인치), c는 시이트두께(인치), a는 감속율 임. )에 의거하여 계산되는 것을 특징으로 하는 시이트 와인더 작동제어방법.
  3. 제2항에 있어서, 또한, 시이트 브레이크(Sheet Break)가 발생되어 파손 시이트를 슬래브상으로 제거하고(Slabbing Off) 나머지 부분을 맞대어 잇게 (Splicing)되면, 다음 관계식 △CT=n(D2 L-D2 1)96c
    (여기서, △CT는 드럼 카운트 감소량, n는 매 회전당 드럼 카운트 수, DL은 시이트 브레이크 전의 최종 지름, D1는 시이트 브레이크 후의 새로운 지름임.)에 의거하여 드럼 회전 카운트의 감소량을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시이트 와인더 작동 제어방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 정지 거리 계산 단계에서의 정지 거리 계산은 다음 관계식 정지거리=(속도**2)/2*a (여기서, **는 멱(Power)을 나타내는 포트란 코트, *는 곱셈크드, a는 감속율임.)에 의거하여 계산하는 것을 특징으로 하는 시이트 와인더 작동제어방법.
  5. 제4항에 있어서, 또한, 스래브상에서 제거된 길이에 대한 보상을 위해, 상기 누적 길이로부터 길이 감소량 CT를 빼는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시이트 와인더 작동 제어방법.
  6. 제1항에 있어서, 제1감속율이 처음으로 적용될때 구동 장치에 시간 지연(Time Lag)이 발생하므로, 이 시간 지연에 대한 보상을 위해 제1감속율의 초초 적용시점을 앞당기는 시간 전진 인자를 적용시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시이트 와인더 작동 제어방법.
KR1019850005648A 1984-08-07 1985-08-06 와인더 제어장치 및 그 동작제어 방법 KR890003854B1 (ko)

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