CN104516389B - 一种化成生产线vfe电压控制*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种化成生产线VFE电压控制***，通过将调压电阻分别与VFE电压控制装置、主控板和电位器相连，先向化成箔产品上加载VFE电压设定值，然后利用VFE电压控制装置检测VFE电压，确定并输出当前的调节电流，用以在调压电阻上形成调节电压，以使主控板通过计算电位器的给定电压与调压电阻上的调节电压之和，来控制供电***向化成箔产品加载电压，实现VFE电压自动调节；该***能够实时监控VFE电压，且VFE电压调节平稳，解放了劳动力，降低生产成本；对于温飘较大的***，可以通过选择较大阻值的调压电阻扩大VFE电压调节范围，使元器件选型不受温飘参数的限制。

Description

一种化成生产线VFE电压控制***

技术领域

本发明涉及化成箔生产技术领域，具体涉及一种化成生产线VFE电压控制***。

背景技术

化成生产线化成箔的生产属于卷绕式连续作业，化成箔进行化成处理时，由供电***向化成箔产品加载一定大小的电压，该电压即化成生产线VFE电压。为了保证化成箔产品的质量，需要将化成生产线VFE电压的波动需要控制在±0.5V以内。然而，在化成生产线连续作业过程中，由于环境温度变化导致主控板接口电路及PI调节器漂移，以及电位器磨损等因素影响，造成VFE电压波动极为频繁，且偏差较大。

为确保VFE电压始终处于一个可控的范围，需要利用化成生产线VFE电压控制***实时监测化成生产线VFE电压，并及时调整VFE电压。如图1所示，现有的化成生产线VFE电压控制***包括：主控板、电位器和电压检测装置，电压检测装置用于检测加载在化成箔产品上的形成电压(即VFE电压)，主控板分别与电位器和供电***相连。通过调节电位器接入化成生产线VFE电压控制***的电阻的大小，控制主控板的输入电压，进而控制供电***的输入电压和供电***输出的加载在化成箔产品上的VFE电压。该化成生产线VFE电压控制***在使用时，需要由人工监测电压检测装置检测到的化成生产线VFE电压，在VFE电压检测值与VFE电压设定值不一致时，手动调节电位器接入***的电阻的大小，以将化成生产线VFE电压调节至VFE电压设定值。

现有的化成生产线VFE电压控制方案具有以下缺点：

1、该化成生产线VFE控制***操作繁琐，过程控制不稳定；由于是人工监测及调节，容易出现因操作人员调整不及时造成VFE电压波动较大的情况，进而造成生产线用电量浪费，且无法保证化成箔产品的质量；

2、在***硬件上，为了减小VFE电压波动频率，需要选用温飘小于50PPM的电压给定电位器，且给定电源及主控板接口电路的分压电阻和反馈电阻的温飘也需要小于50PPM，使得元器件选型受限，增加生产成本。

因此，亟需一种化成生产线VFE电压控制方案，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种化成生产线VFE电压控制***，用以解决人工监控VFE电压带来的VFE电压波动大、操作繁琐的问题，以及元器件选型范围小、成本高的问题。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

本发明提供一种化成生产线VFE电压控制***，包括电位器和主控板，主控板分别与电位器和用于向化成箔产品加载电压的供电***相连，所述***还包括：VFE电压控制装置和调压电阻，调压电阻分别与VFE电压控制装置、主控板和电位器相连；VFE电压控制装置与化成箔产品相连，且VFE电压控制装置内预设有偏差电压与调节电流之间的对应关系以及VFE电压设定值；

VFE电压控制装置用于，在向化成箔产品上加载VFE电压设定值之后，检测化成箔产品上加载的VFE电压，根据VFE电压检测值和VFE电压设定值计算偏差电压，以及根据所述偏差电压与调节电流之间的对应关系确定并输出当前的调节电流，用以将当前的调节电流加载于调压电阻上形成调节电压，以使主控板根据电位器的给定电压与调压电阻上的调节电压之和，控制供电***向化成箔产品加载VFE电压；其中，电位器的给定电压为，当向化成箔产品上加载VFE电压设定值时，电位器接入所述***的电压。

优选的，VFE电压控制装置包括检测单元、控制单元和电流输出单元，调压电阻的两端分别与电位器和主控板串连连接，并与电流输出单元的正、负输出端相连；

检测单元分别与化成箔产品和控制单元相连，用于检测化成箔产品上加载的VFE电压，并将检测到的VFE电压检测值发送至控制单元；

控制单元与电流输出单元相连，用于根据VFE电压检测值和所述VFE电压设定值计算偏差电压，根据控制单元内预设的偏差电压与调节电流之间的对应关系确定当前的调节电流，并控制电流输出单元输出当前的调节电流。

优选的，调压电阻的一端分别与电流输出单元的负输出端和电位器的滑动端相连，调压电阻的另一端与电流输出单元的正输出端相连。

优选的，VFE电压控制装置用于，微调节VFE电压，以补偿漂移电压；其中，VFE电压的调压范围与VFE电压最大值、调压电阻的阻值和电流输出单元的最大调节电流成正比，并与电位器的最大工作电压成反比；其中，VFE电压最大值为供电***的最大额定输出电压值。

优选的，电流输出单元输出的调节电流的范围为0-20mA。

优选的，调压电阻的阻值为5-22Ω。

优选的，电位器的最大工作电压为5v。

优选的，电位器的给定电压根据VFE电压设定值、VFE电压最大值和电位器的最大工作电压计算获得。

优选的，电位器的给定电压等于电位器的最大工作电压与VFE电压设定值的乘积与VFE电压最大值的比值。

进一步的，所述VFE电压控制装置还包括显示单元，显示单元与控制单元相连；

控制单元内预设有电流输出单元的最大输出电流，控制单元还用于，根据当前的调节电流和电流输出单元的最大输出电流，计算当前的调节量，并指示显示单元显示当前的调节量。

本发明通过将调压电阻分别与VFE电压控制装置、主控板和电位器相连，先向化成箔产品上加载VFE电压设定值，然后利用VFE电压控制装置检测VFE电压，确定并输出当前的调节电流，用以在调压电阻上形成调节电压，以使主控板通过计算电位器的给定电压与调压电阻上的调节电压之和，得到VFE电压控制信号的大小，从而控制供电***向化成箔产品加载电压，实现VFE电压自动调节；该化成生产线VFE电压控制***能够实时监控VFE电压，且VFE电压调节平稳，避免了人工调节带来的VFE电压调节不及时、波动大的问题，解放了劳动力，降低生产成本；另外，对于温飘较大的***，可以通过选择较大阻值的调压电阻扩大VFE电压调节范围，从而使整流柜主板及电压隔离变送器上的元器件选型不受温飘参数的限制，进一步降低生产成本。

附图说明

图1为现有的化成生产线VFE电压控制***的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的化成生产线VFE电压控制***的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的VFE电压控制装置的模块示意图；

图4a为利用现有的化成生产线VFE电压控制***控制VFE电压的曲线图；

图4b为利用本发明实施例提供的化成生产线VFE电压控制***控制VFE电压的曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明利用VFE电压控制装置计算调节电流并输出，将输出的调节电流经调节电阻转化为调节电压，调节电压与电位器给定电压叠加参与控制VFE电压，实现化成生产线VFE电压漂移自动补偿，以解决人工监控VFE电压带来的VFE电压波动大、操作繁琐的问题，以及元器件选型范围小、成本高的问题。

以下结合图2和图3对本发明的技术方案进行详细说明。图2为本发明实施例提供的化成生产线VFE电压控制***的示意图，如图2所示，该化成生产线VFE电压控制***包括电位器1和主控板2，主控板2分别与电位器1和供电***3相连，供电***3可以包括整流柜和变压器(整流柜与变压器在图中未绘示)，能够向化成箔产品加载电压，化成箔产品上最终的形成电压(formingvoltage)即为VFE电压。所述化成生产线VFE电压控制***还包括：VFE电压控制装置4和调压电阻5，调压电阻5分别与VFE电压控制装置4、主控板2和电位器1相连，VFE电压控制装置4还与化成箔产品相连。

需要说明的是，所述化成生产线VFE电压控制***还可以包括直流电压隔离变送器6，直流电压隔离变送器6分别与VFE电压控制装置4和主控板2相连。直流电压隔离变送器6能够将化成箔产品上加载的几百伏的高压(即VFE电压)隔离，转换为十几伏的低压，反馈至主控板2。

VFE电压控制装置内预设有偏差电压与调节电流之间的对应关系以及VFE电压设定值。

VFE电压设定值是指，能够保证化成箔产品品质的、由供电***3提供的、用于加载在化成箔产品上的电压值，通常，VFE电压设定值的范围为300-900v，可以根据不同的化成箔产品规格进行选取。

由于主控板2的元器件存在温度漂移以及电位器磨损等原因，会造成实际加载在化成箔产品上的VFE电压与VFE电压设定值之间存在偏差，该偏差即为偏差电压。在本发明中，VFE电压控制装置4根据偏差电压的大小控制调节电流的大小，进而控制调节电阻5上的调节电压的大小，来补偿偏差电压。偏差电压与调节电流之间的对应关系为预设的固定的对应关系，偏差电压与调节电流之间的对应关系即为电位器的最大工作电压与VFE电压最大值之间的对应关系。

VFE电压控制装置4用于，在向化成箔产品上加载VFE电压设定值之后，检测化成箔产品上加载的VFE电压，根据VFE电压检测值和VFE电压设定值计算偏差电压，以及根据所述偏差电压与调节电流之间的对应关系确定并输出当前的调节电流，用以将当前的调节电流加载于调压电阻5上，以形成调节电压，以使主控板2根据电位器1的给定电压与调压电阻5上的调节电压之和，控制供电***3向化成箔产品加载VFE电压；其中，电位器1的给定电压为，当向化成箔产品上加载VFE电压设定值时，电位器1接入所述***的电压。

需要说明的是，若VFE电压检测值小于VFE电压设定值，则当前的调节电流为正，调节电阻5上的调节电压增加，从而使主控板2增加向化成箔产品上加载的VFE电压；若VFE电压检测值大于VFE电压设定值，则当前的调节电流为负，调节电阻5上的调节电压减小，从而使主控板2降低向化成箔产品上加载的VFE电压。

VFE电压控制装置4进行VFE电压自动控制之前，需要人为向化成箔产品上加载VFE电压设定值，具体的，是通过操作工手动调节电位器1的旋钮，增加电位器1接入该化成生产线VFE电压控制***的电压，直到化成箔产品上加载的VFE电压达到VFE电压设定值为止，此时，电位器1上的电压即为电位器1的给定电压。

以下结合图2和图3，对VFE电压控制装置4的结构及工作原理进行详细说明，如图2、3所示，VFE电压控制装置4包括检测单元41、控制单元42和电流输出单元43，调压电阻5的两端分别与电位器1和主控板2串连连接，并与电流输出单元43的正、负输出端相连。即调压电阻5的两端分别与电流输出单元43的正输出端13和负输出端11相连，即调压电阻5与电流输出单元43并联连接。

检测单元41分别与化成箔产品和控制单元42相连，用于检测化成箔产品上加载的VFE电压，并将检测到的VFE电压检测值发送至控制单元42。需要说明的是，检测单元41可以周期检测化成箔产品上加载的VFE电压，以AI-808调节仪表为例，检测单元41的检测周期可以为80ms。

控制单元42与电流输出单元43相连，用于根据检测单元41检测到的VFE电压检测值和控制单元42内预设的VFE电压设定值计算偏差电压，根据控制单元42内预设的偏差电压与调节电流之间的对应关系确定当前的调节电流，并控制电流输出单元43输出当前的调节电流。

优选的，VFE电压控制装置4可以选用PID调节仪表，例如AI-808调节仪表。其中，检测单元41可以选用1000v转100mv的模块，用以将检测到的较高的电压(VFE电压)转化为较小的电压输出。检测单元41将检测到的VFE电压发送给控制单元42，所发送的VFE电压是5V以下电压。控制单元42先将接收到的VFE电压检测值(即较小的电压)转化为较大的电压，再与VFE电压设定值相比较以计算偏差电压。

优选的，控制单元42可以选用单片机。

优选的，电流输出模块43为电池或电池组，其输出电流的范围为0-20mA，例如，可以选用宇电X5模块。

如图2所示，调压电阻5的一端分别与电流输出单元43的负输出端11和电位器1的滑动端相连，调压电阻5的另一端与电流输出单元43的正输出端13相连。因此，VFE电压控制装置4去主控板2的VFE给定电压由电位器1上的给定电压叠加调压电阻5上的调节电压决定，也就是说，主控板2通过计算电位器1的给定电压与调压电阻5上的调节电压之和，得到向供电***3输出的VFE电压控制信号的大小，以控制供电***3向化成箔产品加载VFE电压。

需要注意的是，主控板2、电流输出单元43、调压电阻5和电位器1之间的连接极性不能接反。主控板2需要与电流输出单元43的正输出端13相连，且电位器1的滑动端需要与电流输出单元43的负输出端11相连，否则调压电阻5上的调节电压与电位器1的给定电压无法叠加并输送至主控板2中。

VFE电压控制装置4用于，微调节VFE电压，以补偿漂移电压；其中，VFE电压的调压范围与VFE电压最大值、调压电阻的阻值和电流输出单元的最大调节电流成正比，并与电位器的最大工作电压成反比。VFE电压最大值为供电***的最大额定输出电压值。

具体的，VFE电压的调压范围＝(调压电阻的阻值*电流输出单元的最大调节电流*VFE电压最大值)/电位器的最大工作电压。

优选的，电位器1的最大工作电压可以为5v，即电位器1能够接入所述化成生产线VFE电压控制***的最大电压为5v。

优选的，调压电阻5的阻值可以为5-22Ω。若调压电阻5的阻值大于22Ω，所述化成生产线VFE电压控制***对VFE电压的调节就不是微调了，当VFE设定值设置不合理或生产线负载变化较大时，输出电压波动较大，容易使整流柜过流跳闸。

若VFE电压最大值为800v，电流输出单元43的最大调节电流为20mA，调压电阻5的阻值为10Ω，电位器1的最大工作电压为5v，说明5v的电位器的给定电压对应800v的VFE电压，在调压电阻5上形成的最大调节电压为：20mA*10Ω＝0.2v，则VFE电压控制装置4的调压范围为：(0.2v/5v*800v)＝32v，即VFE电压控制装置4可以在+/-16v的范围内调节VFE电压。

为了使***硬件改动最少，同时又保留操作工一贯的操作习惯，VFE电压控制装置4对VFE电压只进行微调，以保证能够补偿供电***3产生的漂移电压即可，从而实现VFE电压自动调节。

由于电位器1是按照比例，根据电位器1接入化成生产线VFE电压控制***的电压的大小控制加载在化成箔产品上的VFE电压，因此，电位器1的给定电压可以根据VFE电压设定值、VFE电压最大值和电位器的最大工作电压计算获得。具体的，电位器1的给定电压等于电位器1的最大工作电压与VFE电压设定值的乘积与VFE电压最大值的比值。

进一步的，如图3所示，所述VFE电压控制装置4还可以包括显示单元44，显示单元44与控制单元42相连。

控制单元42内还可以预设有电流输出单元43的最大输出电流，控制单元42还用于，根据当前的调节电流和电流输出单元43的最大输出电流，计算当前的调节量，并指示显示单元44显示当前的调节量，以及显示检测单元41检测到的VFE电压检测值。

其中，当前的调节量＝当前的调节电流/电流输出单元的最大输出电流，当前的调节量可以通过显示单元44以百分比的形式显示。

优选的，显示单元44可以选用大于等于0.5寸的LED数码管。

以下结合图2和图3，以化成生产线VFE电压控制装置选用AI-808仪表为例，对本发明的化成生产线VFE电压控制***的工作过程做详细描述。

AI-808仪表的电流输出单元43输出的调节电流的范围为0-20mA，调压电阻5的阻值为10Ω，电位器1的最大工作电压为5v，VFE电压最大值为800v。

首先，操作工执行以下操作：(1)将AI-808仪表设置为手动调节，将VFE电压设定值650v设置在AI-808仪表的控制单元42内，即将AI-808仪表的SV参数设置为650v；(2)将电流输出单元43的输出电流设置为10mA，即设置电流输出单元43的调节量为50％，以便AI-808仪表在自动调节VFE电压时能够进行正、负调节；(3)在控制单元42中，还预设有偏差电压与调节电流之间的对应关系：即1V的偏差电压对应0.625mA的调节电流。随后，操作工启动供电***3的整流柜，并调节电位器1，以使加载在化成箔产品上的VFE电压达到VFE电压设定值650v。当AI-808仪表显示到650V后，将AI-808仪表设置为自动调节。

当环境温度变化等因素使得VFE电压发生缓慢漂移时，AI-808仪表的控制单元42能够及时计算出当前的调节电流，并通过电流输出单元43输出当前的调节电流，用以将当前的调节电流加载于调压电阻5上，形成调节电压，使主控板2根据电位器1的给定电压与调压电阻5上的调节电压之和，控制供电***3向化成箔产品加载VFE电压，从而使得化成箔产品上加载的VFE电压回到650v。

电位器1的给定电压为：5v*650v/800v＝4.0625v。若检测单元41检测到的VFE电压检测值为658v，控制单元42计算出偏差电压为8v，根据偏差电压与调节电流之间的对应关系，确定出当前的调节电流为5mA，可以计算出在调压电阻5上减少的调节电压为0.05V，那么，主控板2即可计算出向供电***3输出的VFE电压控制信号为：4.0625V-0.05V＝4.0125V。

操作工只需在空闲的时候查看AI-808仪表显示的调节量，当发现调节量大于90％或小于10％时，调节电位器1，以便将调节量控制在50％左右即可，以免AI-808仪表输出饱和而失去调节作用，操作工无需频繁关注AI-808仪表，极大地降低了劳动强度。

本发明通过对化成生产线VFE电压控制***进行改进，使得加载在化成箔产品上的VFE电压波动更小，电压曲线更为平稳。参见图4a，为操作工利用现有的化成生产线VFE电压控制***人工控制VFE电压得到的VFE电压曲线曲线图，从图4a可以看出，该VFE电压曲线在宏观上呈锯齿波状，操作工发现VFE电压向上发生缓慢漂移后，通过调节电位器1，将VFE电压调回至VFE电压设定值650v，由此，VFE电压形成了锯齿波状。

参见图4b，为利用本发明实施例提供的化成生产线VFE电压控制***自动控制VFE电压得到的VFE电压曲线图，从图4b可以看出，在宏观上，该VFE电压曲线的锯齿波完全被AI-808仪表抑制掉，只剩下正常的工艺波动电压，在+/-0.5v内。

现有的化成生产线VFE电压控制***要达到较小漂移，需要选用温飘小于50PPM的电位器和电压隔离变送器，主板接口电路的关键分压及反馈电阻也需要小于50PPM，即使这样也无法达到好的抑制漂移的效果。而利用本发明的化成生产线VFE电压控制***自动控制VFE电压，对于元器件的温飘参数就没有过高要求，遇到漂移大的***可以选用阻值较大的调压电阻5，即可增大VFE电压控制装置4的调压范围。例如，将10欧的调压电阻5改为22欧的调压电阻5，则VFE电压控制装置4的调压范围即可由70.4v变为：(0.02A*22Ω/5v*800V)＝70.4v，即VFE电压控制装置4可以在+/-35.2V的范围内调节VFE电压。

本发明通过将调压电阻分别与VFE电压控制装置、主控板和电位器相连，先向化成箔产品上加载VFE电压设定值，然后利用VFE电压控制装置检测VFE电压，确定并输出当前的调节电流，用以在调压电阻上形成调节电压，以使主控板通过计算电位器的给定电压与调压电阻上的调节电压之和，得到VFE电压控制信号的大小，从而控制供电***向化成箔产品加载电压，实现VFE电压自动调节；该化成生产线VFE电压控制***能够实时监控VFE电压，且VFE电压调节平稳，避免了人工调节带来的VFE电压调节不及时、波动大的问题，解放了劳动力，降低生产成本；另外，对于温飘较大的***，可以通过选择较大阻值的调压电阻扩大VFE电压调节范围，从而在元器件的选型上不受温飘参数的限制，进一步降低生产成本。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种化成生产线VFE电压控制***，包括电位器和主控板，主控板分别与电位器和用于向化成箔产品加载电压的供电***相连，其特征在于，所述***还包括：VFE电压控制装置和调压电阻，调压电阻分别与VFE电压控制装置、主控板和电位器相连；VFE电压控制装置与化成箔产品相连，且VFE电压控制装置内预设有偏差电压与调节电流之间的对应关系以及VFE电压设定值；

VFE电压控制装置用于，在向化成箔产品上加载VFE电压设定值之后，检测化成箔产品上加载的VFE电压，根据VFE电压检测值和VFE电压设定值计算偏差电压，以及根据所述偏差电压与调节电流之间的对应关系确定并输出当前的调节电流，用以将当前的调节电流加载于调压电阻上形成调节电压，以使主控板根据电位器的给定电压与调压电阻上的调节电压之和，控制供电***向化成箔产品加载VFE电压；其中，电位器的给定电压为，当向化成箔产品上加载VFE电压设定值时，电位器接入所述***的电压，

所述VFE电压为加载在化成箔产品上的形成电压。

2.如权利要求1所述的***，其特征在于，VFE电压控制装置包括检测单元、控制单元和电流输出单元，调压电阻的两端分别与电位器和主控板串连连接，并与电流输出单元的正、负输出端相连；

检测单元分别与化成箔产品和控制单元相连，用于检测化成箔产品上加载的VFE电压，并将检测到的VFE电压检测值发送至控制单元；

控制单元与电流输出单元相连，用于根据VFE电压检测值和所述VFE电压设定值计算偏差电压，根据控制单元内预设的偏差电压与调节电流之间的对应关系确定当前的调节电流，并控制电流输出单元输出当前的调节电流。

3.如权利要求2所述的***，其特征在于，调压电阻的一端分别与电流输出单元的负输出端和电位器的滑动端相连，调压电阻的另一端与电流输出单元的正输出端相连。

4.如权利要求1所述的***，其特征在于，VFE电压控制装置用于，微调节VFE电压，以补偿漂移电压；其中，VFE电压的调压范围与VFE电压最大值、调压电阻的阻值和电流输出单元的最大调节电流成正比，并与电位器的最大工作电压成反比；其中，VFE电压最大值为供电***的最大额定输出电压值。

5.如权利要求4所述的***，其特征在于，电流输出单元输出的调节电流的范围为0-20mA。

6.如权利要求4所述的***，其特征在于，调压电阻的阻值为5-22Ω。

7.如权利要求4所述的***，其特征在于，电位器的最大工作电压为5v。

8.如权利要求1所述的***，其特征在于，电位器的给定电压根据VFE电压设定值、VFE电压最大值和电位器的最大工作电压计算获得。

9.如权利要求8所述的***，其特征在于，电位器的给定电压等于电位器的最大工作电压与VFE电压设定值的乘积与VFE电压最大值的比值。

10.如权利要求2-9任一项所述的***，其特征在于，所述VFE电压控制装置还包括显示单元，显示单元与控制单元相连；

控制单元内预设有电流输出单元的最大输出电流，控制单元还用于，根据当前的调节电流和电流输出单元的最大输出电流，计算当前的调节量，并指示显示单元显示当前的调节量。