[发明专利]用于控制按长度停止或按纸卷直径停止的卷纸机的方法和装置

说明书

本发明涉及的是卷纸机的控制器，更具体地说是关于在预定的纸卷长度或预定的纸卷直径条件下，控制卷纸机停止的方法。

造纸厂主顾通常购买加工完毕的按规格保证卷纸卷筒上纸的长度的纸卷或按规定直径卷绕的纸卷。工业上现有的办法是按预定的纸的长度，而不是按规定的纸卷直径控制卷纸机停止。此外，普通的按长度停止控制器并没有提供卷纸机减速的闭环控制，而是采用了双基准停止方式。卷纸机减速开始于某一设定的初始点，按驱动决定的速率进行，速度一直减至某一预定的低速度。然后，卷纸机以这一低速运转，直到第二即最终停止点。这种方法能够准确地控制纸张长度，但需要较长的停止时间。

ASEA卷纸卷筒调整系统（Rolltrimmer）就是上述关于按长度停止控制类型的一种系统。

Schommeier    U.S.4，438，889公布了一种利用在两个减速率之间切换驱动控制的方法控制停止长度的计算机系统：一个减速率略大于理想速率，而另一个减速率略小于理想速率。

因此，本发明的目的是提供一种控制卷纸机在规定的纸张长度或规定的纸卷直径的条件下自动、准确地停止的方法和装置。

本发明的第二个目的是使卷纸机的制动以规定的速率被精确控制。

本发明的第三个目的是以最短时间，既按规定的纸张长度，又按规定的纸卷直径，提供一种准确的停止控制;同时提供对在卷绕过程中断纸时切除的受损纸层的补偿。

本发明还有一个目的，就是不论在英制还是在公制的条件下，提供一种用于按预定长度或预定直径自动卷纸的微处理机控制系统。

根据本发明，利用提供的微处理机控制系统，以上这些目的都可达到。该系统准确地控制卷纸卷筒上纸的卷绕，其中一些基本参数或称之为预定数据、测量数据，或操作输入。这些参数包括驱动的减速率，设定长度或直径，纸张厚度以及纸张速度。停止距离作为纸张速度的函数，被连续计算。一旦停止距离以及累计长度之和大于设定长度，驱动就开始减速。保持匀减速是重要的，因此停止距离的计算将仅仅取决于纸张速度，而不是卷纸卷筒的惯性。

驱动在两个减速率之间切换。减速率的理论值将是这两个减速率的算术平均值。计算机通知驱动开始减速，这个驱动就变换到高减速率。因此，计算的停止距离大于实际的停止距离。根据以后的计算，计算机发出信号，让驱动不要减速，于是驱动变换到低的减速率。在驱动慢下来的时候，这一过程不断地重复。所以，减速率取决于所谓的“开关式”（“bang-bang”）控制，其中控制回路一直在起作用，直到速度降为零。

对于大多数驱动系统，从计算机发出减速指令的瞬间到驱动装置开始减慢之时存在着一个时间滞后。需要有一个时间提前因数来补偿动作滞后。如果低速绕纸，对这种补偿的需要就更明显。

在按直径控制的方式中，利用停止距离与纸的厚度能计算出停止直径。利用长度增量与直径增量之间的关系来计算在断纸后切除的纸。在断纸的瞬间，当时的直径就存储下来，当卷绕重新开始时（在切除和拼接之后）就计算新的直径。计算机将根据这些数据自动调整累计的总尺码。

在按长度停止的方式中，计算机接受以下信号脉冲作为输入：从一个支承卷筒测速仪（500PPr）、一个卷纸卷筒测速仪（1PPr）和三个状态标识来的信号脉冲;这三个状态标识来自一个可编程序的控制装置，例如Allen Bradley PLC-2可编程序的控制装置，即断纸、运行和退出标识。支承卷筒测速仪脉冲是由诸如Intel ISBC 80/24计算机的一个计数器φ（16位）来累计。有一个软件计数器（16位）连接在计数器φ，使计数存储能力达4，300×10⁶。

卷纸卷筒测速仪脉冲作为第一个中断信号输入到计算机（当计算机认可这一中断信号时，就计算从先前卷纸卷筒测速仪中断信号开始的支承卷筒脉冲增量）。因此，这一程序主要是计算支承卷筒测速仪频率与卷纸卷筒测速仪频率之间的比率。这一比率与已输入的支承卷筒直径一起提供了已卷起的，每卷一层纸就发生一次变更的卷纸的直径的信息。

通过控制台上的姆指旋转（thumbwheel）开关输入设定的总尺码或直径。支承卷筒直径也是通过装在副线路板上的二进制编码的十进制（BCD）开关输入。纸的厚度通过连接到纸卷结构计算机的一个键盘来输入，进而输送到按长度停止的计算机。纸的厚度是用来估算在断纸后切掉的等量纸层数。这些设定值只有在起始时才读出（在开始一卷新纸卷时）。