CN103662932B

CN103662932B - 基于分段函数曲线的印刷机收卷张力控制方法

Info

Publication number: CN103662932B
Application number: CN201310696020.2A
Authority: CN
Inventors: 王兰兰; 田峰; 练大伟
Original assignee: Shaanxi Beiren Printing Machinery Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Beiren Printing Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2033-12-17
Also published as: CN103662932A

Abstract

本发明公开了一种基于分段函数曲线的印刷机收卷张力控制方法，在印刷机收卷时，按照以下方法进行张力控制：收卷卷径D存在的以下几种不同情况，对收卷张力进行控制：当收卷卷径D≤DS时，取收卷张力T=TS；当收卷卷径D≥DE时，取收卷张力T=TE；当收卷卷径D∈(DS,DE)时，收卷张力按照以下的函数式进行控制：<maths num="0001"></maths>本发明解决了现有张力控制方法会使得收卷过程中卷心皱造成的废品率高的问题，有效提高了收卷张力的精度和成品率。有效提高了收料张力的精度和成品率。

Description

基于分段函数曲线的印刷机收卷张力控制方法

技术领域

本发明属于印刷机械与控制技术领域，涉及一种基于分段函数曲线的印刷机收卷张力控制方法。

背景技术

现有的机组式印刷机的收卷锥度张力主要是以一次函数的直线递减为主。线性张力锥度控制在原理上比较稳定，张力的值随收卷直径的增大而减小，对于一些正常工艺的印制品这种锥度控制可以满足印品要求，但是对于一些特殊工艺要求的印制品用线性的这种张力锥度控制还是有些不足，比如会出现卷心皱等问题。为了进一步提高收卷张力锥度控制的精度，降低卷心皱造成的废品率，我们提出了收料张力分段函数控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于分段函数曲线的印刷机收卷张力控制方法，解决了现有张力控制方法会使得收卷过程中卷心皱造成的废品率高的问题，有效提高了收卷张力的精度和成品率。有效提高了收料张力的精度和成品率。

本发明所采用的技术方案是，基于分段函数曲线的印刷机收卷张力控制方法，在印刷机收卷时，按照以下方法进行张力控制：

将整个收卷过程中的收卷张力和卷径进行平均分段，每一段的张力变化利用直线方程的函数Y=kX+b进行控制，即收卷张力和收卷直径之间满足函数F=kD+b；

任取分段函数两个相邻的端点P和Q，即P(D_i，F_i)和Q(D_i+1，F_i+1)作为线段的起始点和终止点，那么就有：

F_i=kD_i+b（1）

F_i+1=kD_i+1+b（2）

求解（1）和（2）组成的方程组可以得到

k = \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}};

b = F_{i} - \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}} D_{i};

则有，

F = \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}} D + F_{i} - \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}} D_{i},

收卷卷径D存在的以下几种不同情况，对收卷张力进行控制：

当收卷卷径D≤DS时，取收卷张力T=TS；

当收卷卷径D≥DE时，取收卷张力T=TE；

当收卷卷径D∈(DS,DE)时，收卷张力按照以下的函数式进行控制：

F = \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}} D + F_{i} - \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}} D_{i} .

其中，i表示将收卷长度分为若干段中的任意一段，（i=0,1,2，…，），F_i表示第i段的起始张力，F_i+1表示第i段的结束张力；

D_i表示第i段的起始卷径，D_i+1表示第i段的结束卷径。

TS为收卷锥度起始张力的设定值，单位为‰，精确到1‰，设定范围为1‰-1000‰；

DS为收卷锥度起始直径的设定值，单位为cm，精确到0.1cm，设定范围为0-100.0cm；

TE为收卷锥度结束张力的设定值，单位为‰，精确到1‰，设定范围为1‰-1000‰；

DE为收卷锥度结束直径的设定值，单位为cm，精确到0.1cm，设定范围为0-100.0cm。

本发明的有益效果是，这种分段函数控制可以通过分段设置参数而适应各种特殊的印刷材料，可以解决收料接料过程中产生的卷心皱等问题，并且人机界面的上的函数曲线显示功能和当前张力随卷径变化的数字显示更显得直观明了，方便操作调整，更人性化。

附图说明

图1是本发明的基于分段函数曲线的印刷机收卷张力控制方法中使用的控制装置的结构示意图；

图2本发明的基于分段函数曲线的印刷机收卷张力控制装置的原理图；

图3是本发明的基于分段函数的印刷机收卷张力控制方法中张力控制的分段函数PLC的控制输出曲线图；

图4是本发明的基于分段函数的印刷机收卷张力控制方法中实际电气比例阀输出张力大小的曲线图；

图5是本发明的基于分段函数曲线的印刷机收卷张力控制方法中的人机界面显示图，实时显示的分段函数曲线效果；

图6是本发明的基于分段函数曲线的印刷机收卷张力控制方法的实施例1中张力控制的曲线图；

图7是本发明的基于分段函数曲线的印刷机收卷张力控制方法的实施例2中张力控制的曲线图。

图8是本发明的基于分段函数曲线的印刷机收卷张力控制方法的实施例3中张力控制的曲线图。

图中，1.可编程控制器PLC，2.收卷摆棍，3.低摩擦气缸，4.传感器5.上位机HMI，6.料膜，7.收卷电机，8.电气比例阀，9.收卷变频器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的基于分段函数曲线的印刷机收卷张力控制方法，其特征在于，在印刷机收卷时，按照以下方法进行张力控制：

将整个收卷过程中收卷张力和卷径进行平均分段，每一段的对应的张力利用直线方程的函数Y=kX+b进行控制，即收卷张力和收卷直径之间满足函数F=kD+b；

F_i=kD_i+b（1）

F_i+1=kD_i+1+b（2）

求解（1）和（2）组成的方程组可以得到

k = \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}};

b = F_{i} - \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}} D_{i};

则有，

F = \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}} D + F_{i} - \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}} D_{i},

收卷卷径D存在的以下几种不同情况，对收卷张力进行控制：

当收卷卷径D≤DS时，取收卷张力T=TS；

当收卷卷径D≥DE时，取收卷张力T=TE；

F = \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}} D + F_{i} - \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}} D_{i} .

D_i表示第i段的起始卷径，D_i+1表示第i段的结束卷径。

本发明的基于分段函数曲线的印刷机收卷张力控制方法，通过如图1所示的张力控制装置得以实现，该控制装置的结构为：控制的核心元件为可编程控制器PLC1；控制收卷的收卷摆棍2；用于控制收卷摆棍的低摩擦气缸3；传感器4用于感应收卷摆辊2产生的浮动并产生反馈值，上位机HMI5的作用是用来设定和显示收卷的张力参数，进行参数设定和张力变化曲线的实时监控；料膜6；收卷电机7；将模拟量的电信号转换为空气的压力信号的电气比例阀8；收卷变频器9，且图2是该张力控制装置的控制***的原理图。

本发明的基于分段函数曲线的印刷机收卷张力控制方法中使用的张力控制装置进行张力控制的工作原理和过程为：在上位机HIM5上按实际需要设定好参考系数后，控制的核心元件PLC1根据设定的参数和当前的卷径对收卷张力做输出控制，PLC控制***1将上位机HMI的参数通过编程计算后将张力值以模拟量的形式输出给电气比例阀8，电气比例阀8将电信号转换为空气压力反应到低摩擦气缸4上，低摩擦气缸4把相应的压力通过气缸臂以推力的形式传递给收卷摆棍2，收卷摆棍2以向右的张力拉动料膜6；同时PLC1通过控制收卷变频器9而控制的收卷电机7以收卷的形式给料膜6一个向左的张力，料膜6在两个张力的作用下达到二力平衡，如果料膜6的受力不平衡，则摆辊2以左右摆动的形式将偏差值反映给传感器4，传感器4将反馈值以模拟量的形式传输给PLC1，PLC1再通过控制收卷变频器9来控制收卷电机7的转速，电机7通过绕卷转动来控制料膜的张力，从而达到摆辊2张力和电机7的张力平衡，实现收卷平稳收卷。

图3所示的是将收卷参数设定为表1中的数据时，通过本发明的张力控制方法中的函数进行设定后，控制算法得到的输出的张力控制数据分段函数控制曲线图。图中分段曲线1分段曲线2分别第1组张力设定参数和第2组张力设定参数时，根据控制算法得到的理论上的张力控制输出分段曲线图。

图4是本发明的基于分段函数的印刷机收卷张力控制方法中实际电气比例阀输出张力信号的曲线图，图中分段曲线1、分段曲线2分别为按照表1数据进行参数设定时，在实际生产中通过测试得到的实际电气比例阀输出的张力曲线图。

表1

图3和图4的控制数据图例和实际的电空变换器输出张力图例线性是完全吻合的，所以本发明可以用于实际的收卷张力控制***。

如图5所示，在上位机HIM上设定好参考系数：TS,DS,TE，DE。其中，

“直径分段”和“张力分段”用表2来表示将0-1000mm的卷径分为十段，并在“张力分段”栏设置每一段的端点张力F_i+1.

表2

收卷卷径D存在的以下几种不同情况，对收卷张力进行控制：

当收卷卷径D≤DS时，取收卷张力T=TS；

当收卷卷径D≥DE时，取收卷张力T=TE；

F = \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}} D + F_{i} - \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}} D_{i} .

D_i表示第i段的起始卷径，D_i+1表示第i段的结束卷径。

实施例1

按照表3中第一行实施例1张力分区的数据进行分区，并将各项参数选取如下，TS=650，DS=200.0，TE=350，DE=820.0，则有如图6所示的张力的分段函数控制曲线可以达到张力曲线衰减的控制效果。

实施例2

按照表3中第二行实施例2张力分区的数据进行分区，并将各项参数选取如下，TS=650，DS=200.0，TE=350，DE=820.0，则有如图7所示的张力的分段函数控制曲线可以达到张力直线衰减的控制效果。

实施例3

按照表3中第三行实施例3张力分区的数据进行分区，并将各项参数选取如下，TS=650，DS=200.0，TE=350，DE=820.0，则有如图7所示的张力的分段函数控制曲线可以达到张力直线衰减的控制效果。

表3

从图6、图7和图8可以看到，张力分段曲线的变化规律可以根据实际应用的需要随时调整，对各个区段的张力衰减区域按实际需要能够随时做调整，并且在实施中，人机界面上智能、实时显示分段曲线，显示直观明了，操作简单；设定值为初始直径、张力，结束直径、张力和每个分段端点的张力，并便于控制整个张力衰减过程。

因此，本发明的分段曲线锥度张力控制方法完全符合张力控制过程中对收卷张力的要求，收卷质量有明显提高，锥度曲线显示直观，具有巨大的应用价值和经济推广效益。

Claims

1.基于分段函数曲线的印刷机收卷张力控制方法，其特征在于，在印刷机收卷时，按照以下方法进行张力控制：

将整个收卷过程中的收卷张力和卷径进行平均分段，每一段的张力变化利用直线方程的函数Y＝kX+b进行控制，即收卷张力和收卷直径之间满足函数F＝kD+b；

F_i＝kD_i+b(1)

F_i+1＝kD_i+1+b(2)

求解(1)和(2)组成的方程组可以得到

k = \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}};

b = F_{i} - \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}} D_{i};

则有，

F = \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}} D + F_{i} - \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}} D_{i},

收卷卷径D存在的以下几种不同情况，对收卷张力进行控制：

当收卷卷径D≤DS时，取收卷张力T＝TS；

当收卷卷径D≥DE时，取收卷张力T＝TE；

F = \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}} D + F_{i} - \frac{F_{i} - F_{i + 1}}{D_{i} - D_{i + 1}} D_{i},

其中，i表示将收卷长度分为若干段中的任意一段，(i＝0,1,2，…，)，F_i表示第i段的起始张力，F_i+1表示第i段的结束张力；

D_i表示第i段的起始卷径，D_i+1表示第i段的结束卷径；