CN109850645A - 一种流延机的速度控制***及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种流延机的速度控制***及其控制方法，包括所述速度控制***包括牵引电机、收卷电机、旋转编码器、PID控制器、牵引伺服驱动器、收卷伺服驱动器和PLC控制器；牵引伺服驱动器根据PLC控制器的输入量控制牵引电机的转矩，PID控制器根据PLC控制器的改变量和牵引电机的转矩计算牵引电机的转矩补偿量输出给牵引伺服驱动器；收卷伺服驱动器根据PLC控制器的输入量控制收卷电机的转速，PID控制器根据计算的转矩补偿量和旋转编码器测量的薄膜走过的长度计算收卷电机的转速补偿量输出给收卷伺服驱动器。本发明根据牵引机构扭力变化实现收卷机构精准速度控制，控制误差小，适合高低速变化工况。
Description
技术领域
本发明涉及流延机技术领域，具体地说，涉及一种流延机的速度控制***及其控制方法。
背景技术
流延机是可以把浆料制备成均一的厚度，一定宽度的片状薄膜的成型设备，适用于薄膜成型的实验和生产中。一般成型的薄膜通过置于流延机的收卷机构进行收卷，并通过牵引机构保持薄膜运动过程中的张紧力，现有流延机中采用张力传感器直接对张力进行检测，并将检测信号反馈给张力控制器实现对薄膜张力的控制，对薄膜张力的控制必定影响收卷机构的速度，当处于平衡状态的张力控制***受到较强的干扰时，***不能立刻做出反应，张力控制***反应速度慢，收卷机构的速度不稳定会直接影响薄膜的生产质量。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种流延机的速度控制***及其控制方法，以克服现有技术中的缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供了一种流延机的速度控制***，所述速度控制***包括用于控制牵引机构扭力变化的牵引电机、用于控制收卷机构收卷速度的收卷电机、用于测量收卷机构每一转薄膜走过的长度的旋转编码器、PID控制器、牵引伺服驱动器、收卷伺服驱动器和PLC控制器；其中，PLC控制器分别与PID控制器、牵引伺服驱动器和收卷伺服驱动器电连接；牵引伺服驱动器与牵引电机电连接，牵引电机与PID控制器电连接，PID控制器与牵引伺服驱动器电连接，以使牵引伺服驱动器根据PLC控制器的输入量控制牵引电机的转矩，并且PID控制器根据PLC控制器的改变量和牵引电机的转矩计算牵引电机的转矩补偿量输出给牵引伺服驱动器以实现牵引电机的转矩变化；收卷伺服驱动器与收卷电机电连接，旋转编码器与PID控制器电连接，PID控制器与收卷伺服驱动器电连接，以使收卷伺服驱动器根据PLC控制器的输入量控制收卷电机的转速，并且PID控制器根据计算的转矩补偿量和旋转编码器测量的薄膜走过的长度计算收卷电机的转速补偿量输出给收卷伺服驱动器以实现收卷电机的收卷速度控制。
通过上述技术方案，通过设置牵引伺服驱动器和收卷伺服驱动器以实现对牵引电机和收卷电机的精准控制；设置旋转编码器可以实时测量收卷机构每一转薄膜走过的长度，进而获得收卷机构的实时转速，并通过PID控制器根据牵引电机的实时转矩变化，以保证控制牵引电机的转矩恒定和收卷电机的速度控制，使得收卷电机的速度稳定，进而实现收卷机构精准速度控制，并且收卷机构速度控制误差小，适合高低速变化工况。
作为对本发明所述的速度控制***的进一步说明，优选地，PLC控制器与牵引伺服驱动器和收卷伺服驱动器之间通过EtherCAT通讯。通过上述技术方案，采用EtherCAT通讯响应速度极快，不容易被电磁干扰。
作为对本发明所述的速度控制***的进一步说明，优选地，PLC控制器的输入量包括牵引机构牵引薄膜移动过程中的张力值、牵引电机的转矩值和收卷电机的转速值；PLC控制器的改变量包括牵引机构牵引薄膜移动过程中的张力改变值。
作为对本发明所述的速度控制***的进一步说明，优选地，牵引机构包括摆杆，牵引电机与所述摆杆连接，所述摆杆根据牵引电机的转矩值改变扭力进而控制薄膜张力。通过上述技术方案，采用牵引电机控制摆杆实现薄膜张力控制，在改变牵引电机转矩值时，摆杆在一个摆动动作中增大摆角后即完成牵引电机转矩值改变，对薄膜有缓冲作用，也不会损坏薄膜，能快速实现薄膜张力变化，张力更稳定。
作为对本发明所述的速度控制***的进一步说明，优选地，旋转编码器实时测量收卷机构每一转薄膜走过的长度，并计算薄膜的实时卷径，从而计算出收卷电机的转速值。
为了实现本发明的另一目的，本发明还提供了一种利用所述的速度控制***的速度控制方法，所述速度控制方法包括如下步骤：S1)、根据采样值或经验值确定薄膜张力值、对应的牵引电机的转矩值和对应的收卷电机的转速值，并将所述薄膜张力值、转矩值和转速值存储在PLC控制器中；S2)、由PLC控制器输入设定的薄膜张力值，PLC控制器根据设定的薄膜张力值得到对应的牵引电机的转矩值和收卷电机的转速值；S3)、PLC控制器控制牵引伺服驱动器以对应的转矩值驱动牵引电机带动牵引机构动作，同时PLC控制器控制收卷伺服驱动器以对应的转速值驱动收卷电机带动收卷机构动作；S4)、旋转编码器实时测量收卷机构每一转薄膜走过的长度，并计算薄膜的实时卷径，从而计算出收卷电机的转速值；S5)、PID控制器接收旋转编码器计算的收卷电机的转速值以及牵引电机的实时转矩值，并根据所述实时转矩值与输入设定的对应转矩值比较及计算转矩补偿量和转速补偿量；S6)、PID控制器将所述转矩补偿量输出给牵引伺服驱动器以实现牵引电机的转矩恒定控制，PID控制器将所述转速补偿量输出给收卷伺服驱动器以实现收卷电机的收卷速度控制。
作为对本发明所述的速度控制方法的进一步说明，优选地，所述速度控制方法还包括PID控制器接收牵引电机的实时转矩值，以及接收由PLC控制器输入的张力改变值，PID控制器根据所述张力改变值得到对应的牵引电机的转矩改变值，PID控制器根据所述转矩改变值和实时转矩值得到牵引电机的转矩补偿量，PID控制器控制牵引伺服驱动器以实现牵引电机的转矩变化。
作为对本发明所述的速度控制方法的进一步说明，优选地，PID控制器接收旋转编码器实时测量收卷机构每一转薄膜走过的长度，并计算薄膜的实时卷径，从而计算出收卷电机的实时转速值；PID控制器根据转矩补偿量和收卷电机的实时转速值计算收卷电机的转速补偿量，PID控制器控制收卷伺服驱动器以实现收卷电机的转速变化。
本发明的有益效果如下：通过设置牵引伺服驱动器和收卷伺服驱动器以实现对牵引电机和收卷电机的精准控制；设置旋转编码器可以实时测量收卷机构每一转薄膜走过的长度，进而获得收卷机构的实时转速，并通过PID控制器根据牵引电机的实时转矩变化，以保证控制牵引电机的转矩恒定和收卷电机的速度控制，使得收卷电机的速度稳定，进而实现收卷机构精准速度控制，并且收卷机构速度控制误差小，适合高低速变化工况；采用EtherCAT通讯响应速度极快，不容易被电磁干扰。
附图说明
图1为本发明的流延机的速度控制***的结构示意图；
图2为本发明的速度控制方法的流程图。
附图标记说明如下：
牵引机构101、收卷机构102、牵引电机1、收卷电机2、旋转编码器3、PID控制器4、牵引伺服驱动器5、收卷伺服驱动器6、PLC控制器7。
具体实施方式
为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
如图1所示，图1为本发明的流延机的速度控制***的结构示意图；本发明的流延机的速度控制***，包括用于控制牵引机构101扭力变化的牵引电机1、用于控制收卷机构102收卷速度的收卷电机2、用于测量收卷机构102每一转薄膜走过的长度的旋转编码器3、PID控制器4、牵引伺服驱动器5、收卷伺服驱动器6和PLC控制器7；其中，PLC控制器7分别与PID控制器4、牵引伺服驱动器5和收卷伺服驱动器6电连接；PLC控制器7与牵引伺服驱动器5和收卷伺服驱动器6之间通过EtherCAT通讯，采用EtherCAT通讯响应速度极快，不容易被电磁干扰；牵引伺服驱动器5与牵引电机1电连接，牵引电机1与PID控制器4电连接，PID控制器4与牵引伺服驱动器5电连接，收卷伺服驱动器6与收卷电机2电连接，旋转编码器3与PID控制器4电连接，PID控制器4与收卷伺服驱动器6电连接。其中，牵引机构101包括摆杆，牵引电机1与所述摆杆连接，所述摆杆根据牵引电机1的转矩值改变扭力进而控制薄膜张力，采用牵引电机控制摆杆实现薄膜张力控制，在改变牵引电机转矩值时，摆杆在一个摆动动作中增大摆角后即完成牵引电机转矩值改变，对薄膜有缓冲作用，也不会损坏薄膜，能快速实现薄膜张力变化，张力更稳定。
请参看图1，牵引伺服驱动器5根据PLC控制器7的输入量控制牵引电机1的转矩，并且PID控制器4根据PLC控制器7的改变量和牵引电机1的转矩计算牵引电机1的转矩补偿量输出给牵引伺服驱动器5以实现牵引电机1的转矩变化；收卷伺服驱动器6根据PLC控制器7的输入量控制收卷电机2的转速，并且PID控制器4根据计算的转矩补偿量和旋转编码器3测量的薄膜走过的长度计算收卷电机2的转速补偿量输出给收卷伺服驱动器6以实现收卷电机2的收卷速度控制；旋转编码器3实时测量收卷机构102每一转薄膜走过的长度，并计算薄膜的实时卷径，从而计算出收卷电机2的转速值。通过设置牵引伺服驱动器和收卷伺服驱动器以实现对牵引电机和收卷电机的精准控制；其中，PLC控制器7的输入量包括牵引机构101牵引薄膜移动过程中的张力值、牵引电机1的转矩值和收卷电机2的转速值；PLC控制器7的改变量包括牵引机构101牵引薄膜移动过程中的张力改变值。设置旋转编码器可以测量收卷机构每一转薄膜走过的长度，进而获得收卷机构的实时转速，并通过PID控制器根据牵引电机的转矩变化，以保证控制牵引电机的转矩恒定和收卷电机的速度控制，进而实现收卷机构精准速度控制，收卷机构速度控制误差小，适合高低速变化工况。
请参看图2，图2为本发明的速度控制方法的流程图；本发明的速度控制***的速度控制方法，所述速度控制方法包括如下步骤：
S1)、根据采样值或经验值确定薄膜张力值、对应的牵引电机1的转矩值和对应的收卷电机2的转速值，并将所述薄膜张力值、转矩值和转速值存储在PLC控制器7中。
S2)、由PLC控制器7输入设定的薄膜张力值，PLC控制器7根据设定的薄膜张力值得到对应的牵引电机1的转矩值和收卷电机2的转速值。
S3)、PLC控制器7控制牵引伺服驱动器5以对应的转矩值驱动牵引电机1带动牵引机构101动作，同时PLC控制器7控制收卷伺服驱动器6以对应的转速值驱动收卷电机2带动收卷机构102动作。
S4)、旋转编码器3实时测量收卷机构102每一转薄膜走过的长度，并计算薄膜的实时卷径，从而计算出收卷电机2的转速值。
S5)、PID控制器4接收旋转编码器3计算的收卷电机2的转速值以及牵引电机1的实时转矩值，并根据所述实时转矩值与输入设定的对应转矩值比较及计算转矩补偿量和转速补偿量。
S6)、PID控制器4将所述转矩补偿量输出给牵引伺服驱动器5以实现牵引电机1的转矩恒定控制，PID控制器4将所述转速补偿量输出给收卷伺服驱动器6以实现收卷电机2的收卷速度控制。
本发明的速度控制方法在牵引机构101和收卷机构102运转过程中，PID控制器接收牵引电机1的实时转矩值和收卷电机2的实时转速值，并根据设定的薄膜张力值、对应的牵引电机1的转矩值和对应的收卷电机2的转速值，调整实时转矩值和实时转速值，使得牵引电机1的转矩恒定控制以及收卷电机2的收卷速度稳定。
另外，本发明的速度控制方法可以实现薄膜张力改变的速度控制，在牵引机构101和收卷机构102运转过程中，由PLC控制器7输入的张力改变值，PID控制器4接收牵引电机1的实时转矩值，以及接收由PLC控制器7输入的张力改变值，PID控制器4根据张力改变值得到对应的牵引电机1的转矩改变值，PID控制器4根据转矩改变值和实时转矩值得到牵引电机1的转矩补偿量，PID控制器4控制牵引伺服驱动器5以实现牵引电机1的转矩变化。PID控制器4接收旋转编码器3实时测量收卷机构102每一转薄膜走过的长度，并计算薄膜的实时卷径，从而计算出收卷电机2的实时转速值；PID控制器4根据转矩补偿量和收卷电机2的实时转速值计算收卷电机2的转速补偿量，PID控制器4控制收卷伺服驱动器6以实现收卷电机2的转速变化。
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。
Claims (8)
1.一种流延机的速度控制***，其特征在于，所述速度控制***包括用于控制牵引机构(101)扭力变化的牵引电机(1)、用于控制收卷机构(102)收卷速度的收卷电机(2)、用于测量收卷机构(102)每一转薄膜走过的长度的旋转编码器(3)、PID控制器(4)、牵引伺服驱动器(5)、收卷伺服驱动器(6)和PLC控制器(7)；其中，
PLC控制器(7)分别与PID控制器(4)、牵引伺服驱动器(5)和收卷伺服驱动器(6)电连接；
牵引伺服驱动器(5)与牵引电机(1)电连接，牵引电机(1)与PID控制器(4)电连接，PID控制器(4)与牵引伺服驱动器(5)电连接，以使牵引伺服驱动器(5)根据PLC控制器(7)的输入量控制牵引电机(1)的转矩，并且PID控制器(4)根据PLC控制器(7)的改变量和牵引电机(1)的转矩计算牵引电机(1)的转矩补偿量输出给牵引伺服驱动器(5)以实现牵引电机(1)的转矩变化；
收卷伺服驱动器(6)与收卷电机(2)电连接，旋转编码器(3)与PID控制器(4)电连接，PID控制器(4)与收卷伺服驱动器(6)电连接，以使收卷伺服驱动器(6)根据PLC控制器(7)的输入量控制收卷电机(2)的转速，并且PID控制器(4)根据计算的转矩补偿量和旋转编码器(3)测量的薄膜走过的长度计算收卷电机(2)的转速补偿量输出给收卷伺服驱动器(6)以实现收卷电机(2)的收卷速度控制。
2.如权利要求1所述的速度控制***，其特征在于，PLC控制器(7)与牵引伺服驱动器(5)和收卷伺服驱动器(6)之间通过EtherCAT通讯。
3.如权利要求1所述的速度控制***，其特征在于，PLC控制器(7)的输入量包括牵引机构(101)牵引薄膜移动过程中的张力值、牵引电机(1)的转矩值和收卷电机(2)的转速值；PLC控制器(7)的改变量包括牵引机构(101)牵引薄膜移动过程中的张力改变值。
4.如权利要求1所述的速度控制***，其特征在于，牵引机构(101)包括摆杆，牵引电机(1)与所述摆杆连接，所述摆杆根据牵引电机(1)的转矩值改变扭力进而控制薄膜张力。
5.如权利要求1所述的速度控制***，其特征在于，旋转编码器(3)实时测量收卷机构(102)每一转薄膜走过的长度，并计算薄膜的实时卷径，从而计算出收卷电机(2)的转速值。
6.一种利用如权利要求1-5任一所述的速度控制***的速度控制方法，其特征在于，所述速度控制方法包括如下步骤：
S1)、根据采样值或经验值确定薄膜张力值、对应的牵引电机(1)的转矩值和对应的收卷电机(2)的转速值，并将所述薄膜张力值、转矩值和转速值存储在PLC控制器(7)中；
S2)、由PLC控制器(7)输入设定的薄膜张力值，PLC控制器(7)根据设定的薄膜张力值得到对应的牵引电机(1)的转矩值和收卷电机(2)的转速值；
S3)、PLC控制器(7)控制牵引伺服驱动器(5)以对应的转矩值驱动牵引电机(1)带动牵引机构(101)动作，同时PLC控制器(7)控制收卷伺服驱动器(6)以对应的转速值驱动收卷电机(2)带动收卷机构(102)动作；
S4)、旋转编码器(3)实时测量收卷机构(102)每一转薄膜走过的长度，并计算薄膜的实时卷径，从而计算出收卷电机(2)的转速值；
S5)、PID控制器(4)接收旋转编码器(3)计算的收卷电机(2)的转速值以及牵引电机(1)的实时转矩值，并根据所述实时转矩值与输入设定的对应转矩值比较及计算转矩补偿量和转速补偿量；
S6)、PID控制器(4)将所述转矩补偿量输出给牵引伺服驱动器(5)以实现牵引电机(1)的转矩恒定控制，PID控制器(4)将所述转速补偿量输出给收卷伺服驱动器(6)以实现收卷电机(2)的收卷速度控制。
7.如权利要求6所述的速度控制方法，其特征在于，所述速度控制方法还包括PID控制器(4)接收牵引电机(1)的实时转矩值，以及接收由PLC控制器(7)输入的张力改变值，PID控制器(4)根据所述张力改变值得到对应的牵引电机(1)的转矩改变值，PID控制器(4)根据所述转矩改变值和实时转矩值得到牵引电机(1)的转矩补偿量，PID控制器(4)控制牵引伺服驱动器(5)以实现牵引电机(1)的转矩变化。
8.如权利要求7所述的速度控制方法，其特征在于，PID控制器(4)接收旋转编码器(3)实时测量收卷机构(102)每一转薄膜走过的长度，并计算薄膜的实时卷径，从而计算出收卷电机(2)的实时转速值；PID控制器(4)根据转矩补偿量和收卷电机(2)的实时转速值计算收卷电机(2)的转速补偿量，PID控制器(4)控制收卷伺服驱动器(6)以实现收卷电机(2)的转速变化。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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