[发明专利]一种用于瓦楞纸生产线的张力控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种张力控制领域，具体涉及一种用于瓦楞纸生产线的张力控制系统及控制方法。

背景技术

瓦楞纸板生产的工艺流程是：先将卷筒瓦楞纸分别放到瓦楞纸架上，由电机带动卷筒瓦楞纸展开，经过压制瓦楞、涂胶、定型、分切等工序后制成规格纸板成品。在瓦楞纸板加工过程中,瓦楞纸在设备上输送的张力直接影响到瓦楞纸板的加工质量，如果瓦楞纸张力超过允许范围，则容易出现断纸，影响生产效率和产品质量。张力不稳定时,瓦楞纸会出现走偏﹑起皱和断纸等问题,影响生产效率和成本，影响瓦楞纸板质量。

现有的张力控制方式通常采用不断改变电机转速、转矩来实现张力控制，这种方式自动化程度低，纸张质量差，而且容易使瓦楞纸走偏、漂移等使得生产废品率高。这种方式使得电机频繁的变化速度，因此对整个装置的内部电路和外部机械结构冲击增大，因此降低了真个装置的使用寿命，增加了生产成本。因电机在不断的改变转速和转矩，因此能耗高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于瓦楞纸生产线的张力控制系统及控制方法，该控制系统和控制方法能准确控制瓦楞纸生产线的张力，提高瓦楞纸生产质量。

本发明所采用的技术方案是：一种用于瓦楞纸生产线的张力控制系统，包括单片机、励磁调节器、他励发电机、变速器、滚筒、伺服电机、转速传感器、电压传感器、采集卡、张力传感器；所述单片机通过励磁调节器与他励发电机连接，所述他励发电机的电枢部分通过变速器与滚筒连接；所述转速传感器采集伺服电机的转速，所述电压传感器采集他励发电机的励磁电压，所述张力传感器采集瓦楞纸的张力，转速传感器和电压传感器将采集的数据通过采集卡传递给单片机，所述张力传感器将采集的数据传递给单片机，单片机根据张力传感器和转速传感器采集的数据使励磁调节器调节他励发电机的电流，从而控制他励发电机；电压传感器将采集的数据反馈给单片机；

所述他励发电机将电能储存在电能储能器内；

所述励磁调节器与直流电源连接。

更进一步的方案是，所述张力传感器置于轧辊上。

更进一步的方案是，所述单片机通过光电隔离I/O卡与励磁调节器连接。

更进一步的方案是，所述电能储能器与伺服电机连接。

伺服电机提供恒定牵引力F拖动瓦楞纸，为保证生产过程中纸张保持平整，瓦楞纸需保持匀速V₀运动。由于伺服电机端不断地收起瓦楞纸，滚筒端不断展出瓦楞纸，为保持瓦楞纸的张力和运动速度恒定，伺服电机端转速逐步减少，同时扭矩逐步增加；滚筒端的转速逐步增大，提供的阻力矩逐步减少。

本发明通过调节转筒的转速来实现瓦楞纸的张力和运动速度恒定，具体步骤为：

1)伺服电机提供驱动力带动滚筒转动将瓦楞纸拉出，并通过变速器与他励发电机相连，将运动传给他励发电机，使他励发电机发电，同时将他励发电机产生的电能储存到电能储能器中；转速传感器采集伺服电机的转速，张力传感器采集瓦楞纸的张力；转速传感器和张力传感器将采集的数据传递给单片机；

2)随着滚筒上瓦楞纸半径的减小，滚筒的转速将增大，传感器将测量的伺服电机转速和纸材张力信号给单片机，单片机根据上述数据进行计算，控制励磁调节器调节他励发电机产生合适的他励发电机励磁电流，使他励发电机产生需要的他励发电机阻磁转矩，进而控制滚筒的转速，使滚筒的线速度保持恒定，从而控制瓦楞纸的张力；

3)单片机对他励发电机的励磁电压进行监控，进行励磁电流调整，以准确控制瓦楞纸的张力。

本发明产生的有益效果是：

(1)传感器测速结合发电机阻磁转矩控制滚筒与电机转速差，从而实现张力的稳定精确控制；

(2)采用控制转筒转速来实现瓦楞纸的张力的控制方式，改变传统通过控制伺服电机转速来控制瓦楞纸张力的控制方式，以准确控制瓦楞纸生产线的张力，提高瓦楞纸生产质量；

(3)采用他励发电机，将转筒的动能转化为电能，将该电能储存起来进行再利用；

(4)该控制系统结构简单，使用方便，便于推广引用；

(5)该控制系统和控制方法使瓦楞纸的张力控制更加精确智能，保证了生产效率和生产质量，减少了能源消耗，提高了设备使用寿命；

(6)整个系统采用反馈控制的闭环控制系统，可以有效的减小因各种扰动输入和内部参数(如滚筒转速)变化而产生的影响，自动纠正偏差，提高控制精度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：