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原文传递一种多轴伺服张力控制装置及其控制方法

专利名称：	一种多轴伺服张力控制装置及其控制方法
摘要：	本发明涉及一种多轴伺服张力控制装置及其控制方法，属于自动控制技术领域。包括PLC控制器、伺服驱动器、伺服电机、磁粉制动器/离合器、纠偏机构、减速机、张力传感器、随动辊、张力辊、接近开关和限位开关在一个以太网下实现精确控制；PLC控制器内部包括控制器CPU、数字量输入模块、数字量输出模块、远程I/O模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块；本发明可以实现张力的自动控制，并且张力的控制效果精度更加提高，同时控制系统的结构和功能更加完善。
专利类型：	发明专利
申请人：	辽宁工业大学
发明人：	白锐;王贺彬;刘英磊
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T07:00:00+0805
申请号：	CN201911371801.8
公开号：	CN110963344A
代理机构：	沈阳之华益专利事务所有限公司
代理人：	汪洋
分类号：	B65H23/02;B65H26/04;B65H23/185;B65H23/198;B;B65;B65H;B65H23;B65H26;B65H23/02;B65H26/04;B65H23/185;B65H23/198
申请人地址：	121001 辽宁省锦州市古塔区士英街169号
主权项：	1.一种多轴伺服张力控制装置，其特征在于：包括PLC控制器、伺服驱动器、伺服电机、磁粉制动器/离合器、纠偏机构、减速机、张力传感器、随动辊、张力辊、接近开关和限位开关在一个以太网下实现精确控制；PLC控制器内部包括控制器CPU、数字量输入模块、数字量输出模块、远程I/O模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块；接近开关、限位开关、激光传感器、纠偏传感器的数字量信号输入到数字量输入模块，张力传感器的模拟量输入信号输送到模拟量输入模块，模拟量输入模块将输入来的信号通过远程I/O模块输送到交换机，控制器CPU通过交换机来读取模拟量输入信号，同时数字量输入模块将现场的数字输入量信号送到控制器CPU；根据输入的数字量输入信号、模拟量输入信号，控制器CPU运行内部控制程序产生数字量输出信号、模拟量输出信号、伺服驱动输出信号；输出信号是用来控制现场设备的运行，其中数字量输出信号经过数字量输出模块送到现场的各个硬件设备，硬件设备包括报警灯、纠偏驱动器；模拟量输出信号经过交换机和远程I/O模块送到模拟量输出模块，然后送到现场的各个硬件设备，硬件设备包括磁粉制动器、纠偏驱动器；伺服驱动器输出信号通过交换机送到伺服电机，控制电机的运行。 2.根据权利要求1所述的一种多轴伺服张力控制装置，其特征在于：张力控制采用的是闭环控制，通过张力传感器检测卷纸所受的张力，实时的调节放卷部分的电磁力矩，来实现对卷纸恒定张力的控制，收卷部分的线速度与放卷部分的线速度一致。 3.根据权利要求1所述的一种多轴伺服张力控制装置，其特征在于：PLC的数字量输入有11个，分别有2个接近开关、1个自动/检测开关、4个限位开关、1个激光传感器和2个光电纠偏传感器；数字量输出有一个断纸报警灯，它的作用是当卷纸断裂时，报警灯会闪烁，同时，复卷机的急停按钮会被按下，以防对设备造成影响；模拟量I/O点的端口分别有1个张力传感器的输入、2个磁粉制动器输出和2个纠偏驱动器输出。 4.根据权利要求1所述的一种多轴伺服张力控制装置，其特征在于：PLC数字量采用24V直流电源供电，利用其本身集成的EtherNet/IP网络接口经交换机与PC机通信，PLC数字量模块与控制器CPU直接连接，通过右侧扩展插槽接口直接与数字量输入模块1769-IQ16和数字量输出模块1769-OB16连接； PLC模拟量模块是通过远程I/O模块（Flex I/O）1794-AENT通过右侧的扩展插槽口与模拟量输入1794-IE8、模拟量输出1794-OE4相连接，远程I/O模块与PLC通过网线连接到交换机，从而实现信息的高速传输。 5.根据权利要求1所述的一种多轴伺服张力控制装置，其特征在于：多轴复卷机的纠偏控制采用的是逻辑控制，控制器通过输出稳定的电压，令纠偏机构以恒定的速度运行，光电纠偏传感器通过检测卷纸边缘是否挡住光电眼来反馈给控制器一个数字量信号，控制器通过反馈的信号来调节电机的正反转，从而实现卷纸的纠偏控制。 6.根据权利要求1所述的一种多轴伺服张力控制装置的控制方法，其特征在于：（1）电磁力矩张力控制算法以复卷机的张力传感器辊为对象，调节张力的原理为：张力的设定值与张力的实际反馈值进行比较，偏差值经PID控制器调节后作为力矩补偿值，通过调整磁粉制动器的电磁力矩来实现调节张力的作用； PID控制器采用PID算法：式（1-2）中为张力的设定值，为张力传感器的反馈值，为张力偏差值，为电磁力矩的调节量，，和分别为PID控制器的比例系数，积分系数和微分系数；（2）多轴复卷机速度控制算法采用PI控制算法，通过线速度的设定值与编码器反馈的速度实际值进行比较，将速度差值经PI控制器调节后作为电压补偿值，通过调节电机的转速来实现恒定线速度运行的目的，PI控制器采用PI控制算法：式（3-4）中为电压的补偿值，为速度设定值，为编码器反馈的速度值，为速度偏差值，为PI控制器的比例系数，为PI控制器的积分系数。
所属类别：	发明专利