[發明專利]一種用于瓦楞紙生產線的張力控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201610207536.X
• 申請日: 2016-04-05
• 公開（公告）號: CN105856635B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 徐漢斌;孫大林;張正敏;孫光耀;白云昭
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B31F1/20
• 分類號: B31F1/20
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 鐘鋒

技術領域

本發明涉及一種張力控制領域，具體涉及一種用于瓦楞紙生產線的張力控制系統及控制方法。

背景技術

瓦楞紙板生產的工藝流程是：先將卷筒瓦楞紙分別放到瓦楞紙架上，由電機帶動卷筒瓦楞紙展開，經過壓制瓦楞、涂膠、定型、分切等工序后制成規格紙板成品。在瓦楞紙板加工過程中,瓦楞紙在設備上輸送的張力直接影響到瓦楞紙板的加工質量，如果瓦楞紙張力超過允許范圍，則容易出現斷紙，影響生產效率和產品質量。張力不穩定時,瓦楞紙會出現走偏﹑起皺和斷紙等問題,影響生產效率和成本，影響瓦楞紙板質量。

現有的張力控制方式通常采用不斷改變電機轉速、轉矩來實現張力控制，這種方式自動化程度低，紙張質量差，而且容易使瓦楞紙走偏、漂移等使得生產廢品率高。這種方式使得電機頻繁的變化速度，因此對整個裝置的內部電路和外部機械結構沖擊增大，因此降低了真個裝置的使用壽命，增加了生產成本。因電機在不斷的改變轉速和轉矩，因此能耗高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于瓦楞紙生產線的張力控制系統及控制方法，該控制系統和控制方法能準確控制瓦楞紙生產線的張力，提高瓦楞紙生產質量。

本發明所采用的技術方案是：一種用于瓦楞紙生產線的張力控制系統，包括單片機、勵磁調節器、他勵發電機、變速器、滾筒、伺服電機、轉速傳感器、電壓傳感器、采集卡、張力傳感器；所述單片機通過勵磁調節器與他勵發電機連接，所述他勵發電機的電樞部分通過變速器與滾筒連接；所述轉速傳感器采集伺服電機的轉速，所述電壓傳感器采集他勵發電機的勵磁電壓，所述張力傳感器采集瓦楞紙的張力，轉速傳感器和電壓傳感器將采集的數據通過采集卡傳遞給單片機，所述張力傳感器將采集的數據傳遞給單片機，單片機根據張力傳感器和轉速傳感器采集的數據使勵磁調節器調節他勵發電機的電流，從而控制他勵發電機；電壓傳感器將采集的數據反饋給單片機；

所述他勵發電機將電能儲存在電能儲能器內；

所述勵磁調節器與直流電源連接。

更進一步的方案是，所述張力傳感器置于軋輥上。

更進一步的方案是，所述單片機通過光電隔離I/O卡與勵磁調節器連接。

更進一步的方案是，所述電能儲能器與伺服電機連接。

伺服電機提供恒定牽引力F拖動瓦楞紙，為保證生產過程中紙張保持平整，瓦楞紙需保持勻速V₀運動。由于伺服電機端不斷地收起瓦楞紙，滾筒端不斷展出瓦楞紙，為保持瓦楞紙的張力和運動速度恒定，伺服電機端轉速逐步減少，同時扭矩逐步增加；滾筒端的轉速逐步增大，提供的阻力矩逐步減少。

本發明通過調節轉筒的轉速來實現瓦楞紙的張力和運動速度恒定，具體步驟為：

1)伺服電機提供驅動力帶動滾筒轉動將瓦楞紙拉出，并通過變速器與他勵發電機相連，將運動傳給他勵發電機，使他勵發電機發電，同時將他勵發電機產生的電能儲存到電能儲能器中；轉速傳感器采集伺服電機的轉速，張力傳感器采集瓦楞紙的張力；轉速傳感器和張力傳感器將采集的數據傳遞給單片機；

2)隨著滾筒上瓦楞紙半徑的減小，滾筒的轉速將增大，傳感器將測量的伺服電機轉速和紙材張力信號給單片機，單片機根據上述數據進行計算，控制勵磁調節器調節他勵發電機產生合適的他勵發電機勵磁電流，使他勵發電機產生需要的他勵發電機阻磁轉矩，進而控制滾筒的轉速，使滾筒的線速度保持恒定，從而控制瓦楞紙的張力；

3)單片機對他勵發電機的勵磁電壓進行監控，進行勵磁電流調整，以準確控制瓦楞紙的張力。

本發明產生的有益效果是：

(1)傳感器測速結合發電機阻磁轉矩控制滾筒與電機轉速差，從而實現張力的穩定精確控制；

(2)采用控制轉筒轉速來實現瓦楞紙的張力的控制方式，改變傳統通過控制伺服電機轉速來控制瓦楞紙張力的控制方式，以準確控制瓦楞紙生產線的張力，提高瓦楞紙生產質量；

(3)采用他勵發電機，將轉筒的動能轉化為電能，將該電能儲存起來進行再利用；

(4)該控制系統結構簡單，使用方便，便于推廣引用；

(5)該控制系統和控制方法使瓦楞紙的張力控制更加精確智能，保證了生產效率和生產質量，減少了能源消耗，提高了設備使用壽命；

(6)整個系統采用反饋控制的閉環控制系統，可以有效的減小因各種擾動輸入和內部參數(如滾筒轉速)變化而產生的影響，自動糾正偏差，提高控制精度。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：