一種恒張力恒速度卷繞控制方法和系統的制作方法

專利名稱：一種恒張力恒速度卷繞控制方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種卷繞控制方法和系統，尤其涉及一種恒張力恒速度卷繞控制方法和系統。
背景技術：
目前市面上比較流行的恒張力恒速度卷繞控制系統大都是采用可編程序控制器(PLC)+張力控制器+張力傳感器+變頻電機+測速編碼器+觸摸屏等元器件來組成一個恒張力恒速度卷繞控制系統。在由以上元器件組成的恒張力恒速度卷繞控制系統中，對于恒速度的控制一般是利用測速編碼器測出實際運行速度作為反饋值和系統由觸摸屏給定設定值做比較，再利用可編程序控制器(PLC)做PID算法輸出一個給定的量值到速度控制模 式下的變頻電機，控制變頻電機的轉速來實現恒轉速控制，這是一個閉環的速度控制。對于張力控制是利用張力傳感器測出運行實際張力值反饋給張力控制器，再由張力控制器輸出一個給定的量值到下面的張力執行機構去完成張力控制，張力控制執行機構一般有兩種一是利用工作在力矩模式下的變頻電機，控制電機輸出軸力矩的大小來完成張力控制。二是利用磁粉離合器，根據給定量的電壓或電流值來讓磁粉產生不同的磁力來決定輸出軸力矩的大小來完成張力控制。磁粉離合器的作用通俗一點就相當于汽車的離合器的作用。以上恒張力恒速度卷繞控制系統的不足主要有三點一是整合性不好，速度控制和張力控制是完全兩套獨立的控制系統，對于一臺設備來講控制系統只有一套來完成整機控制，有兩套的話增加了控制系統維護的困難性，對以后的系統維護維修非常不便利。二是張力控制用磁粉離合器屬于易損器件，經常每隔半年需要添加磁粉或根據損耗情況需要跟換。三是系統控制成本增加。

發明內容
本發明解決的技術問題是構建一種恒張力恒速度卷繞控制方法及系統，克服現有技術整合性不好，結構復雜，成本高的技術問題。本發明的技術方案是構建一種恒張力恒速度卷繞控制方法，包括卷軸，所述卷軸包括放卷卷軸、收卷卷軸，所述恒張力恒速度卷繞控制方包括如下步驟
測量卷軸速度測量所述放卷卷軸速度NI和所述收卷卷軸速度N2 ；
測量卷繞線速度和卷繞張力測量卷繞線速度V和卷繞張力f ；
控制卷繞恒速度和卷繞恒張力根據放卷卷軸速度NI、卷繞線速度Vl及放卷卷軸卷徑Dl控制所述放卷卷軸的轉動速度以維持恒速度；根據收卷卷軸速度N2、卷繞線速度Vl及收卷卷軸卷徑D2控制所述收卷卷軸的轉矩以維持恒張力。本發明的進一步技術方案是測量卷繞線速度V采用測速輥和測速編碼器，通過所述測量測速輥的轉動速度和測量所述測速輥的直徑得到卷繞線速度Vl。
本發明的進一步技術方案是根據Nl=V/ (Π XDl)，得到待維持卷繞恒速度需要的放卷卷軸轉速度，其中N1為放卷卷軸轉速度，V為卷繞恒速度，Π為常數，取3. 14，Dl為即時放卷卷軸卷徑。本發明的進一步技術方案是根據Dl=Vl/ (ΠΧΝ1),得到即時放卷卷軸卷徑，其中D1為即時放卷卷軸卷徑，NI為放卷卷軸轉速度，Π為常數，取3. 14，Vl為卷繞線速度。本發明的進一步技術方案是根據T=fXD2 / 2，得到待維持恒張力需要的轉矩，其中τ得到待維持恒張力需要的轉矩，f為待維持的張力，D2為收卷卷軸卷徑。本發明的進一步技術方案是根據D2=V2/ (ΠΧΝ2),得到即時收卷卷軸卷徑，其中D2為即時收卷卷軸卷徑，N2為收卷卷軸轉速度，Π為常數，取3. 14，V2為卷繞線速度。本發明的技術方案是構建一種恒張力恒速度卷繞控制系統,包括放卷卷軸、收卷卷軸、驅動所述放卷卷軸放卷的放卷伺服模塊、驅動所述收卷卷軸的收卷伺服模塊、測量卷繞速度的測速模塊、測量放卷卷軸速度的放卷卷軸速度測量模塊和測量收卷卷軸速度的收·卷卷軸速度測量模塊、對所述放卷伺服模塊和收卷伺服模塊進行控制的控制單元，所述控制單元包括控制放卷電機轉速的轉速控制模塊和控制收卷電機輸出轉矩的轉矩控制模塊，所述轉速控制模塊根據卷繞線速度、放卷卷軸速度和放卷卷軸卷徑控制所述放卷卷軸的轉動速度，所述轉矩控制模塊根據收卷張力、收卷卷軸速度和收卷卷軸卷徑控制所述收卷卷軸的轉矩。本發明的進一步技術方案是所述測速模塊包括在卷繞過程中轉動的測速輥和測試轉動速度的測速編碼器。本發明的進一步技術方案是所述轉速控制模塊根據Nl=V/ (Π XDl)，得到待維持卷繞恒速度需要的放卷卷軸轉速度，其中N1為放卷卷軸轉速度，V為卷繞恒速度，Π為常數，取3. 14，Dl為即時放卷卷軸卷徑。本發明的進一步技術方案是所述轉矩控制模塊根據T=f XD2 / 2，得到待維持恒張力需要的轉矩，其中T得到待維持恒張力需要的轉矩，f為待維持的張力，D2為收卷卷軸卷徑。本發明的技術效果是構建一種恒張力恒速度卷繞控制方法及系統，包括卷軸，所述卷軸包括放卷卷軸、收卷卷軸，通過測量所述放卷卷軸速度NI和所述收卷卷軸速度N2和測量卷繞線速度V和卷繞張力f ;然后根據放卷卷軸速度NI、卷繞線速度Vl及放卷卷軸卷徑Dl控制所述放卷卷軸的轉動速度以維持恒速度；根據收卷卷軸速度N2、卷繞線速度Vl及收卷卷軸卷徑D2控制所述收卷卷軸的轉矩以維持恒張力。本發明一種恒張力恒速度卷繞控制方法及系統，與傳統的速度張力控制相比較少了張力控制器，張力傳感器及磁粉離合器，結構簡單，控制方便，直接所產生的效益是元器件成本和人工成本及后期維護成本的減少，運行可靠性能穩定。


圖I為本發明的結構示意圖。圖2為本發明的流程圖。圖3為本發明控制單元的結構框圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例，對本發明技術方案進一步說明。如圖I、圖2所示，本發明的具體實施方式
是構建一種恒張力恒速度卷繞控制方法，包括卷軸，所述卷軸包括放卷卷軸2、收卷卷軸1，所述恒張力恒速度卷繞控制方包括如下步驟
步驟100 :測量卷軸速度，即測量所述放卷卷軸2速度NI和所述收卷卷軸I速度N2。具體實施過程如下所述收卷卷軸I在卷繞張力f的作用下進行卷繞，在卷繞過程中，測量所述放卷卷軸2速度NI和所述收卷卷軸I速度N2。
步驟200 :測量卷繞線速度和卷繞張力，即測量卷繞線速度V和卷繞張力f。具體實施過程如下所述收卷卷軸I在卷繞張力f的作用下進行卷繞，在卷繞過程中，測量卷繞線速度V和卷繞張力f
步驟300 :控制卷繞恒速度和卷繞恒張力，即根據放卷卷軸2速度NI、卷繞線速度Vl及放卷卷軸2卷徑Dl控制所述放卷卷軸2的轉動速度以維持恒速度；根據收卷卷軸I速度N2、卷繞線速度Vl及收卷卷軸I卷徑D2控制所述收卷卷軸I的轉矩以維持恒張力。如圖I所示，本發明具體優選實施方式是根據放卷卷軸2速度NI、卷繞線速度Vl及放卷卷軸2卷徑Dl控制所述放卷卷軸2的轉動速度以維持恒速度。由Nl=VATI XDl),得到待維持卷繞恒速度需要的放卷卷軸轉速度，其中N1為放卷卷軸轉速度，V為卷繞恒速度，Π為常數，取3. 14，D1為即時放卷卷軸卷徑。由于卷繞過程中，放卷卷軸2的卷徑Dl在逐漸變小，收卷卷軸I的卷徑D2在逐漸變大，根據線速度相等的原理，即V1=V2=V，由Vl =NlX Π XDl, V= NX Π XD，V測速輥線速度，N測速輥轉速，D測速輥直徑，利用其線速度相等原理即可得出V1= V2= V，在已知V、N、NI、D的情況下就很容易的計算出Dl的值，SPDl=NXD / NI。由Nl=V/ (Π XDl)，得到待維持卷繞恒速度V需要的放卷卷軸轉速度NI，通過控制放卷卷軸2轉速度NI，即實現維持卷繞恒速度。在具體實施例中，測量卷繞線速度V采用測速輥3和測速編碼器9，通過所述測量測速輥3的轉動速度N和測量所述測速輥3的直徑D得到卷繞線速度VI，即V= NX Π XD0如圖I所示，本發明具體優選實施方式是根據收卷卷軸I速度N2、卷繞線速度Vl及收卷卷軸I卷徑D2控制所述收卷卷軸I的轉矩以維持恒張力。根據T=fXD2 / 2，得到待維持恒張力需要的轉矩，其中T得到待維持恒張力需要的轉矩，f為待維持的張力，D2為收卷卷軸卷徑。由于卷繞過程中，放卷卷軸2的卷徑Dl在逐漸變小，收卷卷軸I的卷徑D2在逐漸變大，根據線速度相等的原理，即V1=V2=V，由Vl= NlX Π XDl, V= NX Π XD，V測速輥線速度，N測速輥轉速，D測速輥直徑，利用其線速度相等原理即可得出V1= V2= V，在已知V、N、NI、D的情況下就很容易的計算出D2的值，即D2=NXD / N2。由T=f XD2 / 2，得到待維持恒張力需要的轉矩T，通過控制收卷卷軸I的轉矩，即實現維持恒張力。具體實施例中，根據D2=V2/ (ΠΧΝ2),得到即時收卷卷軸卷徑，其中D2為即時收卷卷軸卷徑，N2為收卷卷軸轉速度，Π為常數，取3. 14，V2為卷繞線速度。如圖I、圖3所示，本發明的技術方案是構建一種恒張力恒速度卷繞控制系統，包括放卷卷軸2、收卷卷軸I、驅動所述放卷卷軸放卷的放卷伺服模塊5、驅動所述收卷卷軸的收卷伺服模塊6、測量卷繞速度的測速模塊(3、9)、測量放卷卷軸速度的放卷卷軸速度測量模塊(圖中未示出)和測量收卷卷軸速度的收卷卷軸速度測量模塊(圖中未示出)、對所述放卷伺服模塊5和收卷伺服模塊6進行控制的控制單元8，所述控制單元8包括控制放卷電機轉速的轉速控制模塊81和控制收卷電機輸出轉矩的轉矩控制模塊82，所述轉速控制模塊81根據卷繞線速度V、放卷卷軸速度NI和放卷卷軸卷徑Dl控制所述放卷卷軸的轉動速度NI，所述轉矩控制模塊82根據收卷張力f、收卷卷軸速度N2和收卷卷軸卷徑D2控制所述收卷卷軸的轉矩T。具體實施例中，還包括觸摸屏7，用于輸入需要的恒速度V和恒張力F0
具體過程如下根據放卷卷軸2速度NI、卷繞線速度Vl及放卷卷軸2卷徑Dl控制所述放卷卷軸2的轉動速度以維持恒速度。由Nl=V/ (Π XDl)，得到待維持卷繞恒速度需要的放卷卷軸轉速度，其中N1為放卷卷軸轉速度，V為卷繞恒速度，Π為常數，取3. 14，Dl為即時放卷卷軸卷徑。由于卷繞過程中，放卷卷軸2的卷徑Dl在逐漸變小，收卷卷軸I的卷徑D2在逐漸變大，根據線速度相等的原理，即V1=V2=V，由Vl= NlX Π XDl, V=NX Π XD，V測速輥線速度，N測速輥轉速，D測速輥直徑，利用其線速度相等原理即可得出V1= V2= V，在已知V、N、NI、D的情況下就很容易的計算出Dl的值，即Dl=NXD / NI。由Nl=VATI XDl)，得到待維持卷繞恒速度V需要的放卷卷軸轉速度NI，轉速控制模塊81通過控制放卷卷軸2轉速度NI，S卩實現維持卷繞恒速度。在具體實施例中，測量卷繞線速度V采用測速輥3和測速編碼器9，通過所述測量測速輥3的轉動速度N和測量所述測速輥3的直徑D得到卷繞線速度VI，即V= NX Π XD。如圖I所示，本發明具體優選實施方式是根據收卷卷軸I速度N2、卷繞線速度Vl及收卷卷軸I卷徑D2控制所述收卷卷軸I的轉矩以維持恒張力。根據T=fXD2 / 2，得到待維持恒張力需要的轉矩，其中T得到待維持恒張力需要的轉矩，f為待維持的張力，D2為收卷卷軸卷徑。由于卷繞過程中，放卷卷軸2的卷徑Dl在逐漸變小，收卷卷軸I的卷徑D2在逐漸變大，根據線速度相等的原理，即V1=V2=V，由Vl= NlX Π XDl, V= NX Π XD，V測速輥線速度，N測速輥轉速，D測速輥直徑，利用其線速度相等原理即可得出V1= V2= V，在已知V、N、NI、D的情況下就很容易的計算出D2的值，即D2=NXD / N2。由T=f XD2 / 2，得到待維持恒張力需要的轉矩T，所述轉矩控制模塊82通過控制收卷卷軸I的轉矩，即實現維持恒張力。具體實施例中，根據D2=V2/ (ΠΧΝ2),得到即時收卷卷軸卷徑，其中D2為即時收卷卷軸卷徑，N2為收卷卷軸轉速度，Π為常數，取3. 14，V2為卷繞線速度。本發明的技術效果是構建一種恒張力恒速度卷繞控制方法及系統，包括卷軸，所述卷軸包括放卷卷軸2、收卷卷軸1，通過測量所述放卷卷軸2速度NI和所述收卷卷軸I速度N2和測量卷繞線速度V和卷繞張力f ;然后根據放卷卷軸2速度NI、卷繞線速度Vl及放卷卷軸2卷徑Dl控制所述放卷卷軸2的轉動速度以維持恒速度；根據收卷卷軸I速度N2、卷繞線速度Vl及收卷卷軸I卷徑D2控制所述收卷卷軸I的轉矩以維持恒張力。本發明一種恒張力恒速度卷繞控制方法及系統，與傳統的速度張力控制相比較少了張力控制器，張力傳感器及磁粉離合器，結構簡單，控制方便，直接所產生的效益是元器件成本和人工成本及后期維護成本的減少，運行可靠性能穩定。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推 演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種恒張力恒速度卷繞控制方法，包括卷軸，所述卷軸包括放卷卷軸、收卷卷軸，其特征在于，所述恒張力恒速度卷繞控制方包括如下步驟測量卷軸速度測量所述放卷卷軸速度NI和所述收卷卷軸速度N2 ；測量卷繞線速度和卷繞張力測量卷繞線速度V和卷繞張力f ；控制卷繞恒速度和卷繞恒張力根據放卷卷軸速度NI、卷繞線速度Vl及放卷卷軸卷徑Dl控制所述放卷卷軸的轉動速度以維持恒速度；根據收卷卷軸速度N2、卷繞線速度Vl及收卷卷軸卷徑D2控制所述收卷卷軸的轉矩以維持恒張力。
2.根據權利要求I所述恒張力恒速度卷繞控制方法，其特征在于，測量卷繞線速度V采用測速輥和測速編碼器，通過所述測量測速輥的轉動速度和測量所述測速輥的直徑得到卷繞線速度VI。
3.根據權利要求I所述恒張力恒速度卷繞控制方法，其特征在于，根據N=VATIXDl),得到待維持卷繞恒速度需要的放卷卷軸轉速度，其中N為放卷卷軸轉速度，V為卷繞恒速度，Π為常數，取3. 14，Dl為即時放卷卷軸卷徑。
4.根據權利要求I所述恒張力恒速度卷繞控制方法，其特征在于，根據Dl=Vl/(Π XNl),得到即時放卷卷軸卷徑,其中D1為即時放卷卷軸卷徑，NI為放卷卷軸轉速度，Π為常數,取3. 14, Vl為卷繞線速度。
5.根據權利要求I所述恒張力恒速度卷繞控制方法，其特征在于，根據T=fXD2/ 2，得到待維持恒張力需要的轉矩，其中T得到待維持恒張力需要的轉矩，f為待維持的張力，D2為收卷卷軸卷徑。
6.根據權利要求I所述恒張力恒速度卷繞控制方法，其特征在于，根據D2=V2/(ΠΧΝ2),得到即時收卷卷軸卷徑，其中D2為即時收卷卷軸卷徑，N2為收卷卷軸轉速度，Π為常數,取3. 14, V2為卷繞線速度。
7.—種恒張力恒速度卷繞控制系統，包括放卷卷軸、收卷卷軸、驅動所述放卷卷軸放卷的放卷伺服模塊、驅動所述收卷卷軸的收卷伺服模塊，其特征在于，還包括測量卷繞速度的測速模塊、測量放卷卷軸速度的放卷卷軸速度測量模塊和測量收卷卷軸速度的收卷卷軸速度測量模塊、對所述放卷伺服模塊和收卷伺服模塊進行控制的控制單元，所述控制單元包括控制放卷電機轉速的轉速控制模塊和控制收卷電機輸出轉矩的轉矩控制模塊，所述轉速控制模塊根據卷繞線速度、放卷卷軸速度和放卷卷軸卷徑控制所述放卷卷軸的轉動速度，所述轉矩控制模塊根據收卷張力、收卷卷軸速度和收卷卷軸卷徑控制所述收卷卷軸的轉矩。
8.根據權利要求7所述恒張力恒速度卷繞控制系統，其特征在于，所述測速模塊包括在卷繞過程中轉動的測速輥和測試轉動速度的測速編碼器。
9.根據權利要求7所述恒張力恒速度卷繞控制系統，其特征在于，所述轉速控制模塊根據N=VATI XDl)，得到待維持卷繞恒速度需要的放卷卷軸轉速度，其中N為放卷卷軸轉速度，V為卷繞恒速度，Π為常數，取3. 14，Dl為即時放卷卷軸卷徑。
10.根據權利要求7所述恒張力恒速度卷繞控制系統，其特征在于，所述轉矩控制模塊根據T=fXD2 / 2，得到待維持恒張力需要的轉矩，其中T得到待維持恒張力需要的轉矩，f為待維持的張力，D2為收卷卷軸卷徑。
全文摘要
本發明涉及一種恒張力恒速度卷繞控制方法及系統，包括卷軸，所述卷軸包括放卷卷軸、收卷卷軸，通過測量所述放卷卷軸速度N1和所述收卷卷軸速度N2和測量卷繞線速度V和卷繞張力f；然后根據放卷卷軸速度N1、卷繞線速度V1及放卷卷軸卷徑D1控制所述放卷卷軸的轉動速度以維持恒速度；根據收卷卷軸速度N2、卷繞線速度V1及收卷卷軸卷徑D2控制所述收卷卷軸的轉矩以維持恒張力。本發明一種恒張力恒速度卷繞控制方法及系統，與傳統的速度張力控制相比較少了張力控制器，張力傳感器及磁粉離合器，結構簡單，控制方便，直接所產生的效益是元器件成本和人工成本及后期維護成本的減少，運行可靠性能穩定。
文檔編號B65H26/02GK102910475SQ20121045581
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月14日 優先權日2012年11月14日
發明者李星 申請人:深圳市生波爾機電設備有限公司