[發明專利]一種伺服驅動張力輥的微張力控制系統及方法

在審

• 申請號: 202011011656.5
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112193900A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 高虎軍;楊智江;李江濤;常峻;唐康;任浩;張樂;張龍;范鵬
• 申請（專利權）人: 西安航天華陽機電裝備有限公司
• 主分類號: B65H23/26
• 分類號: B65H23/26;B65H26/04
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 張皎

1.一種伺服驅動張力輥的微張力控制系統，其特征在于，包括安裝導軌上的CPU模塊(2)，所述CPU模塊(2)電連接模擬量輸入輸出模塊(3)、數字量輸入輸出模塊(4)，所述CPU模塊(2)通過以太網網線連接HMI人機界面(1)、擺輥伺服驅動器(5)及張力軸伺服驅動器(6)，所述擺輥伺服驅動器(5)連接擺輥伺服電機(7)，所述擺輥伺服電機(7)連接擺輥機構(8)，所述張力軸伺服驅動器(6)連接張力軸伺服電機(9)，張力軸伺服電機(9)連接減速機構(10)，減速機構(10)連接張力軸(11)，模擬量輸入輸出模塊(3)分別連接張力傳感器(12)與多圈電位器(13)。

2.根據權利要求1所述一種伺服驅動張力輥的微張力控制系統，其特征在于，所述張力傳感器(12)安裝在張力軸(11)兩側下方，多圈電位器(13)安裝于擺輥機構(8)軸端。

3.根據權利要求1所述一種伺服驅動張力輥的微張力控制系統，其特征在于，所述CPU模塊(2)通過數字量輸入輸出模塊(4)連接繼電器后，對應連接擺輥伺服電機(7)和張力軸伺服電機(10)，所述數字量輸入輸出模塊(4)連接張力軸開關，張力軸開關連接張力軸開關指示燈。

4.根據權利要求1所述一種伺服驅動張力輥的微張力控制系統，其特征在于，所述擺輥伺服驅動器(5)采用西門子V90系列型號擺輥伺服驅動器，所述擺輥伺服電機(7)采用1FL6系列型號擺輥伺服電機，擺輥伺服電機(7)自帶20位多圈絕對值編碼器，編碼器采用1FL6系列型號。

5.根據權利要求4所述一種伺服驅動張力輥的微張力控制系統，其特征在于，所述HMI人機界面(1)采用西門子人機界面，CPU模塊(2)采用西門子S7-1500控制器，安裝導軌采用西門子S7-1500，張力傳感器(12)采用廈門微控MCT型號張力傳感器。

6.一種伺服驅動張力輥的微張力控制方法，其特征在于，具體控制過程如下：

步驟1、啟動機構前，將應用程序存儲在CPU模塊(2)當中，根據HMI人機界面(1)顯示張力軸(11)運行狀態及設定參數，輸入張力值；再根據不同材料及工藝，設置設備主機速度V＝0時，P值、I值、PI限制值；當設備主機速度V0時的P值、I值、PI限制值，輸入參數通過PROFINET通信方式傳送至CPU模塊(2)中；

步驟2、分別通過張力傳感器(12)采集張力波動信號，多圈電位器(13)采集擺輥機構位置信號；

步驟3、打開張力軸開關，數字量輸入輸出模塊(4)接收張力軸開關信號，張力軸開關指示燈變亮，通過數字量輸入輸出模塊(4)反饋張力軸伺服電機(9)的使能信號，然后按下整機啟動按鈕，整機啟動，張力軸(11)處于使能狀態，但整機速度V＝0，開始建立整機零速張力；

步驟4、進行張力建立，張力傳感器(12)反饋張力值PV經過CPU模塊(2)的PID運算，將速度指令傳遞給擺輥伺服電機(7)，調節反饋張力值PV，使擺輥機構(8)處于中位平衡狀態；

步驟5、多圈電位器(13)位置實際值對應電壓PD經過CPU模塊(2)的PID運算，將轉速指令傳遞給張力軸伺服電機(9)，張力建立時，當多圈電位器(13)模擬量對應的電壓為0伏，即多圈電位器(13)處于中位處；

步驟6、零速張力穩定后，根據不同材料及工藝所需的速度進行加速，設備主機速度V0m/min時，使用步驟1中的設備主機速度V0m/min時的P值、I值、PI限制值，使用步驟4和步驟5中的PID運算，通過計算塊計算得出V0m/min時的PID調節量，將調節量對應的轉速與張力軸伺服電機(9)當前轉速疊加，進而控制張力軸伺服電機(9)。

7.根據權利要求6所述的一種伺服驅動張力輥的微張力控制方法，其特征在于，所述步驟2具體過程為張力傳感器(12)通過張力放大器把張力信號以0-10V電壓型模擬量傳送給模擬量輸入輸出模塊(3)；多圈電位器(13)把擺輥機構8的位置信號以0-±10V電壓型模擬量傳送給模擬量輸入輸出模塊(3)，張力傳感器(12)反饋張力值為PV、多圈電位器(13)實際位置對應的電壓為PD；