[實用新型]一種卷取機張力的自動控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220746748.2
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN203199757U
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸地;王勝;許巖
• 申請（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號: B65H23/198
• 分類號: B65H23/198
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 林兵

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于自動控制領(lǐng)域，具體涉及一種卷取機張力的自動控制裝置，可廣泛應(yīng)用于纖維、造紙、塑料薄膜、電線、印刷品、磁帶等輕工業(yè)相關(guān)領(lǐng)域以及金屬制品行業(yè)。

背景技術(shù)

在冶金行業(yè)中，卷取機是將熱軋或冷軋鋼材卷取成卷筒狀的軋鋼車間輔助設(shè)備，用卷取機將鋼材彎曲成卷，從而為增大原材料重量、提高軋制速度、減小軋件頭、尾溫差提供了有力的條件，由此導(dǎo)致了產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量的提高；此外，成卷的軋材便于運送，這是各種形式卷取機的共同特點和作用。

卷取機一個重要的控制就是張力控制，在冶金行業(yè)中，對薄鋼板的卷取就會碰到類似問題。如果張力過大，鋼材在卷取的過程中，便會使鋼卷的內(nèi)卷產(chǎn)生相對滑動，由滑動造成的表面劃痕，極大地影響了鋼材的表面質(zhì)量，更為重要的是，張力過大會造成鋼卷內(nèi)部應(yīng)力變大，最終使鋼卷的內(nèi)孔內(nèi)陷，或者使整個內(nèi)層卷突出，形成塔形，最終使鋼卷的等級降低。如果卷取的張力過小，鋼卷會在其自身重力的情況下松散、突出，無法對其包裝。而且在松散過程中，由于鋼卷的相對滑動，常常會在鋼材表面產(chǎn)生大面積的劃痕。

解決上述問題，工業(yè)現(xiàn)場傳統(tǒng)方式通過變頻器對卷筒電機進行控制。通常采用PLC對電機進行PI（比例、積分）調(diào)節(jié)，或者PID（比例、積分、微分）調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的PID控制算法，其設(shè)計簡單、實施容易，具有很強的魯棒性，特別對二階系統(tǒng)具有最優(yōu)的調(diào)節(jié)特性，因此在工業(yè)控制中一直占有主導(dǎo)地位。但是，張力系統(tǒng)中，常常有很多干擾因素，PI或者PID調(diào)節(jié)系數(shù)，如K_P(比例系數(shù))K_I（積分系數(shù)）K_D（微分系數(shù)）一旦設(shè)定，如果沒有人為對其進行調(diào)節(jié)，這些參數(shù)是固定不變的，它們不會隨著受控參量的變化而變化，即不會隨著環(huán)境的改變而改變。但實際上，在張力控制過程中，張力的大小是隨著卷徑的變化而實時變化的，當(dāng)卷徑較小時，卷輥線速度較小，張力不大。隨著卷徑的不斷擴大，卷輥的線速度變快，張力變大。因此設(shè)置靜態(tài)參數(shù)往往達不到最佳控制效果，PID控制常常達不到要求精度。

因此，研究一種新的卷取機的張力PID控制裝置，對于實時有效地控制卷取機張力是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種卷取機張力控制裝置。本申請通過采用PID調(diào)節(jié)器對卷取機的速度和電流分別進行閉環(huán)控制，使驅(qū)動卷筒的主電機按照控制調(diào)節(jié)后的電樞電流進行工作，實現(xiàn)了對卷取機張力的實時自動控制。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)解決方案：

一種卷取機張力的自動控制裝置，包括可編程控制器、變頻器、速度傳感器、第一脈沖編碼器、第二脈沖編碼器、速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器，其中，所述第一脈沖編碼器安裝在驅(qū)動電機M1上，用以檢測S輥的轉(zhuǎn)速n1，所述第二脈沖編碼器安裝在主電機M上用以檢測卷筒的轉(zhuǎn)速n；所述速度傳感器安裝在導(dǎo)向輥上用于檢測卷筒的線速度V2；所述速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器設(shè)置在變頻器中，可編程控制器的輸出端連接速度調(diào)節(jié)器，速度調(diào)節(jié)器的輸出端連接電流調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器的輸出端連接主電機M，用以對主電機M的電樞電流進行控制，實現(xiàn)對卷取機張力的實時控制。

本實用新型還包括如下其他技術(shù)特征：

所述變頻器采用西門子6SE70變頻器。

所述可編程控制器采用S7-300PLC可編程控制器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，更加精確地實現(xiàn)了卷取機的張力控制，使設(shè)備更加簡單，人性化，減少了生產(chǎn)的廢品率，降低了成本。

附圖說明

圖1是本實用新型的卷取機張力控制裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。

以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進一步解釋說明。

具體實施方式

本實用新型用于對卷取機的速度和電流進行反饋閉環(huán)控制，所應(yīng)用的卷取機包括卷筒、導(dǎo)向輥、S輥、主電機M、驅(qū)動電機M1、第一減速器和第二減速器，其中，所述驅(qū)動電機M1通過第一減速器連接S輥，S輥由驅(qū)動電機進行驅(qū)動；所述主電機M通過第二減速器連接卷筒，卷筒由主電機M驅(qū)動；S輥上的帶鋼在驅(qū)動電機M1的驅(qū)動下通過導(dǎo)向輥到達卷筒并纏繞在由主電機M驅(qū)動的卷筒上。