專利名稱：復(fù)卷機(jī)引紙過程的張力自動(dòng)控制方法

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種復(fù)卷機(jī)引紙過程的張力自動(dòng)控制方法，適用于放卷為制動(dòng)發(fā)電機(jī)的復(fù)卷機(jī)。

背景技術(shù)：

目前主流的造紙復(fù)卷機(jī)的放卷軸都為制動(dòng)發(fā)電機(jī)控制。放卷軸的電機(jī)(以下簡(jiǎn)稱為放卷電機(jī))主要有兩種工作狀態(tài)1、速度控制；2、轉(zhuǎn)矩控制。在引紙時(shí)，放卷電機(jī)為速度控制，向前放紙，方便操作工將紙幅引入復(fù)卷軸支撐輥；當(dāng)引上紙后，放卷電機(jī)應(yīng)為轉(zhuǎn)矩控制，向后拉紙，并根據(jù)設(shè)置的張力計(jì)算出對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)矩，使得紙幅具有一定張力。紙幅引入支撐輥后，需要及時(shí)通過轉(zhuǎn)換操作把放卷電機(jī)的控制方式轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩控制，使用計(jì)算電磁力的方式控制放卷電機(jī)，保持張力。若操作不及時(shí)，因?yàn)榉啪淼闹睆綔y(cè)量誤差，復(fù)卷支撐輥與放卷軸的表面速度不一致，使得紙幅張力過大或過小，容易造成引紙斷紙。而轉(zhuǎn)換操作的時(shí)機(jī)需要依靠復(fù)卷操作工的熟練度來掌握，增加了操作的難度和強(qiáng)度，不利于復(fù)卷機(jī)生產(chǎn)效率的提聞。發(fā)明名稱為一種復(fù)卷機(jī)申請(qǐng)?zhí)?01020621078. 2的本實(shí)用新型公開了一種造紙機(jī)械中的復(fù)卷機(jī)，由動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、尚合系統(tǒng)、卷紙系統(tǒng)和張力控制系統(tǒng)組成。動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)通過主軸與卷紙系統(tǒng)聯(lián)接，卷紙系統(tǒng)通過紙帶與張力控制系統(tǒng)聯(lián)接。這種方法利用放卷軸與支撐輥的表面速度差形成紙幅張力，并通過張力傳感器檢測(cè)紙幅實(shí)際張力，在達(dá)到設(shè)定引紙張力后，自動(dòng)轉(zhuǎn)換放卷電機(jī)的控制方式。該方法需要設(shè)備安裝價(jià)格昂貴的張力傳感器，提高了設(shè)備的制造成本。并且在紙幅張力達(dá)到設(shè)定引紙張力后的切換過程中，紙幅張力會(huì)有一定波動(dòng)，容易造成紙幅斷裂。發(fā)明名稱為一種印刷機(jī)的輸紙傳動(dòng)的調(diào)節(jié)方法，申請(qǐng)?zhí)?9101745. 5的本發(fā)明提出一種印刷機(jī)輸紙的傳動(dòng)調(diào)節(jié)方法，其中，在運(yùn)行過程中傳動(dòng)裝置以一定的轉(zhuǎn)數(shù)V旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生一個(gè)傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩或紙張張力，其特征在于，按照荷載特性曲線，轉(zhuǎn)數(shù)V的下降或上升與荷載轉(zhuǎn)矩有關(guān)，所以傳動(dòng)同時(shí)調(diào)節(jié)目的參數(shù)，轉(zhuǎn)數(shù)和傳動(dòng)力矩或紙張張力，而且參考額定值特別是以轉(zhuǎn)數(shù)額定值或位置額定值的形式按照荷載特性曲線進(jìn)行補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，不需要采用張力傳感器、并可自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)速度控制與轉(zhuǎn)矩控制之間轉(zhuǎn)換的復(fù)卷機(jī)引紙過程的張力自動(dòng)控制方法。本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是該復(fù)卷機(jī)引紙過程的張力自動(dòng)控制方法，其特征在于，包括以下幾個(gè)階段

復(fù)卷機(jī)引紙，紙幅進(jìn)入支撐輥后，放卷軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的表面速度小于支撐輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的表面速度，由于放卷軸與支撐輥轉(zhuǎn)動(dòng)存在表面速度差，紙幅被拉緊，放卷軸的表面速度被紙幅帶動(dòng)拉快，放卷電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋?zhàn)兛?，放卷電機(jī)的速度PID調(diào)節(jié)器自動(dòng)調(diào)節(jié)放卷電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，調(diào)節(jié)放卷電機(jī)的轉(zhuǎn)矩逐漸反方向(正方向定義為送紙方向)增大，達(dá)到反向轉(zhuǎn)矩限制，此時(shí)紙幅被拉緊，放卷軸、支撐輥的表面速度趨近一致，放卷電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩等于反向轉(zhuǎn)矩限制，所述反向轉(zhuǎn)矩限制通過設(shè)定引紙張力計(jì)算所得；通過此技術(shù)可以在不安裝張力傳感器的條件下，實(shí)現(xiàn)放卷電機(jī)控制方式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，提高了生產(chǎn)效率，降低設(shè)備制造成本。在延時(shí)判斷后，放卷電機(jī)的控制方式由速度控制轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩控制，反向轉(zhuǎn)矩限制值恢復(fù)到正常值。在延時(shí)判斷過程前后，紙幅張力都能穩(wěn)定在設(shè)定值，使得轉(zhuǎn)換過程更加穩(wěn)定，避免張力波動(dòng)引起的紙幅斷裂。本發(fā)明所述反向轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式矩Te的計(jì)算公式Te(%)=F*W*2*i/D/9549/PN*nN*100，其中F為紙幅張力(單位牛頓/米)，W為紙幅寬(單位米)，i為傳動(dòng)速比，D為放卷直徑(單位米)，PN為電機(jī)額定功率(單位千瓦)，nN為電機(jī)額定轉(zhuǎn)速(單位轉(zhuǎn)/分鐘)。本發(fā)明所述延時(shí)判斷的時(shí)間的確定方法為比較輸出轉(zhuǎn)矩與反向轉(zhuǎn)矩，若相等在延時(shí)2-5秒后切換為轉(zhuǎn)矩控制。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果不安裝張力傳感器的條件下，實(shí)現(xiàn)放卷電機(jī)控制方式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，提高了生產(chǎn)效率，降低設(shè)備制造成本。使得轉(zhuǎn)換過程更加穩(wěn)定，避免張力波動(dòng)引起的紙幅斷裂。

圖I是本發(fā)明實(shí)施例放卷電機(jī)的自動(dòng)控制框圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例圖I中A虛線框內(nèi)的自動(dòng)控制框圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例圖I中B虛線框內(nèi)的自動(dòng)控制框圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例控制過程數(shù)據(jù)曲線示意圖。圖4中V2表示支撐輥表面速度；

Vl表示放卷軸表面速度；

Tact表示放卷電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩；

Fact表示紙幅張力；

tl表示紙幅引入支撐輥前時(shí)間段；

t2表示紙幅引入支撐輥后時(shí)間段，張力逐漸增大，放卷轉(zhuǎn)速逐漸增大；

t3表示放卷電機(jī)轉(zhuǎn)矩達(dá)到限制值后時(shí)間段，延時(shí)一定時(shí)間，過程中張力保持穩(wěn)定；

t4表示放卷電機(jī)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩控制后時(shí)間段，張力保持穩(wěn)定。

具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。參見圖I-圖4，本發(fā)明實(shí)施例復(fù)卷機(jī)引紙過程的張力自動(dòng)控制方法，包括以下幾個(gè)階段

a) 復(fù)卷機(jī)引紙，紙幅進(jìn)入支撐輥后，引紙命令啟動(dòng)后，放卷軸以低于設(shè)定引紙速度的表面速度向前送紙，放卷軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的表面速度小于支撐輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的表面速度，由于放卷軸與支撐輥轉(zhuǎn)動(dòng)存在表面速度差，紙幅被拉緊，紙幅張力逐漸增大，拉動(dòng)放卷軸逐漸轉(zhuǎn)快，放卷軸的表面速度被紙幅帶動(dòng)拉快，使得放卷軸的轉(zhuǎn)速反饋大于其轉(zhuǎn)速給定，放卷電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋?zhàn)兛?，放卷電機(jī)的速度PID調(diào)節(jié)器自動(dòng)調(diào)節(jié)放卷電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，此時(shí)放卷電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩是由速度PID調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的，其速度PID調(diào)節(jié)器輸出的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩在積分環(huán)節(jié)的作用下趨于反向飽和，此過程是漸變的。當(dāng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩超過反向轉(zhuǎn)矩后，在反向轉(zhuǎn)矩的限制下，實(shí)際輸出的轉(zhuǎn)矩即為反向轉(zhuǎn)矩，而其必定與引紙張力的反向轉(zhuǎn)矩相等。比較輸出轉(zhuǎn)矩與反向轉(zhuǎn)矩，若相等在延時(shí)2-5秒后切換為轉(zhuǎn)矩控制。調(diào)節(jié)放卷電機(jī)的轉(zhuǎn)矩逐漸反方向(正方向定義為送紙方向)增大，達(dá)到反向轉(zhuǎn)矩限制，此時(shí)紙幅被拉緊，放卷軸、支撐輥的表面速度趨近一致，放卷電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩等于反向轉(zhuǎn)矩限制，反向轉(zhuǎn)矩限制通過設(shè)定的引紙張力計(jì)算所得。b) 在延時(shí)判斷后，放卷電機(jī)的控制方式由速度控制轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩控制，反向轉(zhuǎn)矩限制值恢復(fù)到正常值。在延時(shí)判斷過程前后，紙幅張力都能穩(wěn)定在設(shè)定值，使得轉(zhuǎn)換過程更加穩(wěn)定，避免張力波動(dòng)引起的紙幅斷裂。在切換轉(zhuǎn)矩控制前后，紙幅張力都是由反向轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的一個(gè)穩(wěn)定值，因此切換過程非常平穩(wěn)，不會(huì)造成張力波動(dòng)。延時(shí)判斷的主要目的是避免在將紙幅引入支承輥前，由于人為拉扯等原因造成的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩的短時(shí)變大而誤切模式，造成提前投入轉(zhuǎn)矩控制。投入轉(zhuǎn)矩控制后，反向轉(zhuǎn)矩限制值恢復(fù)到反向轉(zhuǎn)矩正常值。反向轉(zhuǎn)矩正常值即為正常工作時(shí)反向轉(zhuǎn)矩的設(shè)定值，一般根據(jù)電機(jī)的過載能力進(jìn)行設(shè)定如_100%-300%。本實(shí)施例中反向轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式Te=F*W*2*i/D/9549/PN*nN*100，其中F為紙幅張力(單位牛頓/米)，W為紙幅寬(單位米)，i為傳動(dòng)速比，D為放卷直徑(單位米)，PN為電機(jī)額定功率(單位千瓦)，nN為電機(jī)額定轉(zhuǎn)速(單位轉(zhuǎn)/分鐘)。本說明書中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明所作的舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明說明書的內(nèi)容或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

權(quán)利要求

1.一種復(fù)卷機(jī)引紙過程的張力自動(dòng)控制方法，其特征在于，包括以下幾個(gè)階段復(fù)卷機(jī)引紙，紙幅進(jìn)入支撐輥后，放卷軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的表面速度小于支撐輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的表面速度，紙幅被拉緊，放卷軸的表面速度被紙幅帶動(dòng)拉快，放卷電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋?zhàn)兛?，放卷電機(jī)的速度PID調(diào)節(jié)器自動(dòng)調(diào)節(jié)放卷電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，調(diào)節(jié)放卷電機(jī)的轉(zhuǎn)矩逐漸增大， 達(dá)到反向轉(zhuǎn)矩限制，此時(shí)紙幅被拉緊，放卷電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩等于反向轉(zhuǎn)矩限制，所述反向轉(zhuǎn)矩限制通過設(shè)定引紙張力計(jì)算所得；延時(shí)判斷后，放卷電機(jī)的控制方式由速度控制轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩控制，反向轉(zhuǎn)矩限制值恢復(fù)到電機(jī)正常工作時(shí)反向轉(zhuǎn)矩的設(shè)定值。

2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)卷機(jī)引紙過程的張力自動(dòng)控制方法，其特征在于所述反向轉(zhuǎn)矩由如下計(jì)算公式Te (%)=F*W*2*i/D/9549/PN*nN*100其中F為紙幅張力，W為紙幅寬，i為傳動(dòng)速比，D為放卷直徑，PN為電機(jī)額定功率，nN 為電機(jī)額定轉(zhuǎn)速。

3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)卷機(jī)引紙過程的張力自動(dòng)控制方法，其特征在于所述延時(shí)判斷采用比較輸出轉(zhuǎn)矩與反向轉(zhuǎn)矩，比較輸出轉(zhuǎn)矩與反向轉(zhuǎn)矩若相等，則在延時(shí)2-5秒后切換為轉(zhuǎn)矩控制。

全文摘要

本發(fā)明公開了一種復(fù)卷機(jī)引紙過程的張力自動(dòng)控制方法，其特征在于包括以下幾個(gè)階段復(fù)卷機(jī)引紙，通過放卷電機(jī)的速度PID調(diào)節(jié)器自動(dòng)調(diào)節(jié)放卷電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，調(diào)節(jié)放卷電機(jī)的轉(zhuǎn)矩逐漸增大，達(dá)到反向轉(zhuǎn)矩限制，此時(shí)紙幅被拉緊，并經(jīng)過延時(shí)判斷后，放卷電機(jī)的控制方式由速度控制轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩控制，反向轉(zhuǎn)矩限制值恢復(fù)到電機(jī)正常工作時(shí)反向轉(zhuǎn)矩的設(shè)定值。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果不安裝張力傳感器的條件下，實(shí)現(xiàn)放卷電機(jī)控制方式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，提高了生產(chǎn)效率，降低設(shè)備制造成本。使得轉(zhuǎn)換過程更加穩(wěn)定，避免張力波動(dòng)引起的紙幅斷裂。

文檔編號(hào)B65H26/04GK102976136SQ20121049023

公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日

發(fā)明者宋劍俊, 徐小偉, 張慶華 申請(qǐng)人:浙江華章科技有限公司