[发明专利]一种基于总线的无张力橡胶收卷控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业自动化控制领域，特别涉及一种橡胶收卷控制系统及其控制方法。

背景技术

目前很多橡胶收卷控制系统中，由于橡胶生产过程工艺要求比较精细，常用的收卷方式及主要存在问题有如下：

角位仪摆架检测和超声波卷径模式，如图1所示，图中标号1为橡胶带、2为配重张力调整螺母、3为摆架、4为卷轮、5为超声波测量传感器Ⅰ、6为变速器，由于安装方式与结构本身的特性，工作摆角行程与变化信号斜率，以及机械摆动的惯性作用与配重的平衡量原因，工作时摆架上自由辊与胶片如终保持接触旋转，由于配重量选择问题，线速度过高时或配重过轻时反向张力不足容易导致摆架漂浮跳跃，卷轮速度来回变化不稳,当配重过重时厚度较薄的胶片容易产生拉伸变形，橡胶制品出现质量问题，因此工作线速度适配范围比较受限，调试困难。

超声波单环和超声波卷径方式，如图2所示，图中标号1为橡胶带、4为卷轮、5为超声波测量传感器Ⅰ、6为变速器、7为超声波测量传感器Ⅱ，超声波测量传感器Ⅰ用于测量橡胶带卷径，超声波测量传感器Ⅱ用于测量U形单环的工作位。同样是由于自身特性问题，超声波的发射时呈反锥面放大，当卷轮轮面过小狭窄，容易产生检测信号错误；或多收卷并列距离过近时，会出现超声波互邻干扰。

控制收卷轮电机的变频器几乎多数使用的是普通变频器，启停控制、复位、报警故障由IO端子+继电器等与由数字量输入、输出模块相连，运行频率，反馈，电流等参量通过模拟量输出、输入模块实现，柜内柜外布线复杂，信号传送容易受外部干扰和产生相互干扰。由于使用V/F方式控制，当卷径变大，卷轮重量逐步增加，收卷轮自动随卷径加大而转速减小(变频器频率降低)。当电机转速减小时力转矩下降，转差变大，造成卷径增大时尾部收卷无法正常工作，特别是宽幅胶片时更加明显。

发明内容

本发明的目的是现有技术存在的缺陷，提供一种基于总线的无张力橡胶收卷控制系统及其控制方法，采用该控制系统及其控制方法在收卷橡胶制品过程不会拉伸橡胶制品、有效保证产品质量，安装紧凑、适配范围大、工作稳定、控制精准。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种基于总线的无张力橡胶收卷控制系统，其特征在于，包括PLC控制系统、操作面板、两个激光测量传感器、两台矢量变频器，PLC控制系统包括CPU模块、DC24V直流电源模块、实时工业以太网总线、模拟量输入模块，CPU模块分别与DC24V直流电源模块和实时工业以太网总线连接，DC24V直流电源模块还与模拟量输入模块及操作面板连接，模拟量输入模块还与实时工业以太网总线连接，其中一个激光测量传感器设置在U形单环上方，另一个激光测量传感器设置在收卷轮上方，两个激光测量传感器分别与模拟量输入模块连接，其中一台矢量变频器连接在实时工业以太网总线与收卷轮的驱动电机之间，另一台矢量变频器连接在实时工业以太网总线与过桥输送带的驱动电机之间。

本发明采用的进一步年技术方案是：所述PLC控制系统是采用SIEMENS品牌的S7-1500系列PLC，DC24V直流电源模块选用型号为PM1507；CPU模块选用型号为CPU1511-1PN。

本发明采用的进一步年技术方案是：所述实时工业以太网总线采用的是ET200SP。

本发明采用的进一步年技术方案是：所述模拟量输入模块是4路16位0-10V 4线制 模拟量输入模块。

本发明为实现上述目的采用的另一技术方案是：一种基于总线的无张力橡胶收卷控制方法，该控制方法是利用上述权利要求1所述的控制系统来对橡胶收卷过程的输送线速度、单环工作位及卷轮速度进行实时监视及控制，包括：单环工作位与收卷模式设置，单环位置、收卷轮卷径、矢量变频器状态采集，收卷轮控制信息处理，收卷轮控制值输出，显示监视，其步骤如下：

步骤1：单环工作位与收卷模式设置：PLC控制系统通过实时工业以太网总线与操作面板通讯，读取操作面板上的单环工作位及收卷模式设置值；

步骤2：单环位置、收卷轮卷径、矢量变频器状态采集：从安装在U形单环上方的激光测量传感器采集单环的工作位置，从安装在收卷轮上方的激光测量传感器采集收卷轮的卷径，两个激光测量传感器采集的信息传给模拟量输入模块，再经过实时工业以太网总线将采集到的信息送给CPU模块计算用；并从PLC控制系统的实时工业以太网总线读取两台矢量变频器当前工作频率及状态；

步骤3：收卷轮控制信息处理：CPU模块读收卷轮上的卷径值、单环当前工位，判断各设备的运行状态和收卷控制值，经过信息处理，通过角速度和单环补偿综合计算得出当前周期收卷控制值；