[实用新型]一种卷取机张力的自动控制装置

说明书

技术领域

本实用新型属于自动控制领域，具体涉及一种卷取机张力的自动控制装置，可广泛应用于纤维、造纸、塑料薄膜、电线、印刷品、磁带等轻工业相关领域以及金属制品行业。

背景技术

在冶金行业中，卷取机是将热轧或冷轧钢材卷取成卷筒状的轧钢车间辅助设备，用卷取机将钢材弯曲成卷，从而为增大原材料重量、提高轧制速度、减小轧件头、尾温差提供了有力的条件，由此导致了产品产量与质量的提高；此外，成卷的轧材便于运送，这是各种形式卷取机的共同特点和作用。

卷取机一个重要的控制就是张力控制，在冶金行业中，对薄钢板的卷取就会碰到类似问题。如果张力过大，钢材在卷取的过程中，便会使钢卷的内卷产生相对滑动，由滑动造成的表面划痕，极大地影响了钢材的表面质量，更为重要的是，张力过大会造成钢卷内部应力变大，最终使钢卷的内孔内陷，或者使整个内层卷突出，形成塔形，最终使钢卷的等级降低。如果卷取的张力过小，钢卷会在其自身重力的情况下松散、突出，无法对其包装。而且在松散过程中，由于钢卷的相对滑动，常常会在钢材表面产生大面积的划痕。

解决上述问题，工业现场传统方式通过变频器对卷筒电机进行控制。通常采用PLC对电机进行PI（比例、积分）调节，或者PID（比例、积分、微分）调节。传统的PID控制算法，其设计简单、实施容易，具有很强的鲁棒性，特别对二阶系统具有最优的调节特性，因此在工业控制中一直占有主导地位。但是，张力系统中，常常有很多干扰因素，PI或者PID调节系数，如K_P(比例系数)K_I（积分系数）K_D（微分系数）一旦设定，如果没有人为对其进行调节，这些参数是固定不变的，它们不会随着受控参量的变化而变化，即不会随着环境的改变而改变。但实际上，在张力控制过程中，张力的大小是随着卷径的变化而实时变化的，当卷径较小时，卷辊线速度较小，张力不大。随着卷径的不断扩大，卷辊的线速度变快，张力变大。因此设置静态参数往往达不到最佳控制效果，PID控制常常达不到要求精度。

因此，研究一种新的卷取机的张力PID控制装置，对于实时有效地控制卷取机张力是非常有必要的。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种卷取机张力控制装置。本申请通过采用PID调节器对卷取机的速度和电流分别进行闭环控制，使驱动卷筒的主电机按照控制调节后的电枢电流进行工作，实现了对卷取机张力的实时自动控制。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术解决方案：

一种卷取机张力的自动控制装置，包括可编程控制器、变频器、速度传感器、第一脉冲编码器、第二脉冲编码器、速度调节器和电流调节器，其中，所述第一脉冲编码器安装在驱动电机M1上，用以检测S辊的转速n1，所述第二脉冲编码器安装在主电机M上用以检测卷筒的转速n；所述速度传感器安装在导向辊上用于检测卷筒的线速度V2；所述速度调节器和电流调节器设置在变频器中，可编程控制器的输出端连接速度调节器，速度调节器的输出端连接电流调节器，电流调节器的输出端连接主电机M，用以对主电机M的电枢电流进行控制，实现对卷取机张力的实时控制。

本实用新型还包括如下其他技术特征：

所述变频器采用西门子6SE70变频器。

所述可编程控制器采用S7-300PLC可编程控制器。

与现有技术相比，本发明结构简单，容易实现，更加精确地实现了卷取机的张力控制，使设备更加简单，人性化，减少了生产的废品率，降低了成本。

附图说明

图1是本实用新型的卷取机张力控制装置的结构原理图。

以下结合附图和具体实施方式对本发明进一步解释说明。

具体实施方式

本实用新型用于对卷取机的速度和电流进行反馈闭环控制，所应用的卷取机包括卷筒、导向辊、S辊、主电机M、驱动电机M1、第一减速器和第二减速器，其中，所述驱动电机M1通过第一减速器连接S辊，S辊由驱动电机进行驱动；所述主电机M通过第二减速器连接卷筒，卷筒由主电机M驱动；S辊上的带钢在驱动电机M1的驱动下通过导向辊到达卷筒并缠绕在由主电机M驱动的卷筒上。