[发明专利]一种伺服驱动张力辊的微张力控制系统及方法

权利要求书

1.一种伺服驱动张力辊的微张力控制系统，其特征在于，包括安装导轨上的CPU模块(2)，所述CPU模块(2)电连接模拟量输入输出模块(3)、数字量输入输出模块(4)，所述CPU模块(2)通过以太网网线连接HMI人机界面(1)、摆辊伺服驱动器(5)及张力轴伺服驱动器(6)，所述摆辊伺服驱动器(5)连接摆辊伺服电机(7)，所述摆辊伺服电机(7)连接摆辊机构(8)，所述张力轴伺服驱动器(6)连接张力轴伺服电机(9)，张力轴伺服电机(9)连接减速机构(10)，减速机构(10)连接张力轴(11)，模拟量输入输出模块(3)分别连接张力传感器(12)与多圈电位器(13)。

2.根据权利要求1所述一种伺服驱动张力辊的微张力控制系统，其特征在于，所述张力传感器(12)安装在张力轴(11)两侧下方，多圈电位器(13)安装于摆辊机构(8)轴端。

3.根据权利要求1所述一种伺服驱动张力辊的微张力控制系统，其特征在于，所述CPU模块(2)通过数字量输入输出模块(4)连接继电器后，对应连接摆辊伺服电机(7)和张力轴伺服电机(10)，所述数字量输入输出模块(4)连接张力轴开关，张力轴开关连接张力轴开关指示灯。

4.根据权利要求1所述一种伺服驱动张力辊的微张力控制系统，其特征在于，所述摆辊伺服驱动器(5)采用西门子V90系列型号摆辊伺服驱动器，所述摆辊伺服电机(7)采用1FL6系列型号摆辊伺服电机，摆辊伺服电机(7)自带20位多圈绝对值编码器，编码器采用1FL6系列型号。

5.根据权利要求4所述一种伺服驱动张力辊的微张力控制系统，其特征在于，所述HMI人机界面(1)采用西门子人机界面，CPU模块(2)采用西门子S7-1500控制器，安装导轨采用西门子S7-1500，张力传感器(12)采用厦门微控MCT型号张力传感器。

6.一种伺服驱动张力辊的微张力控制方法，其特征在于，具体控制过程如下：

步骤1、启动机构前，将应用程序存储在CPU模块(2)当中，根据HMI人机界面(1)显示张力轴(11)运行状态及设定参数，输入张力值；再根据不同材料及工艺，设置设备主机速度V＝0时，P值、I值、PI限制值；当设备主机速度V0时的P值、I值、PI限制值，输入参数通过PROFINET通信方式传送至CPU模块(2)中；

步骤2、分别通过张力传感器(12)采集张力波动信号，多圈电位器(13)采集摆辊机构位置信号；

步骤3、打开张力轴开关，数字量输入输出模块(4)接收张力轴开关信号，张力轴开关指示灯变亮，通过数字量输入输出模块(4)反馈张力轴伺服电机(9)的使能信号，然后按下整机启动按钮，整机启动，张力轴(11)处于使能状态，但整机速度V＝0，开始建立整机零速张力；

步骤4、进行张力建立，张力传感器(12)反馈张力值PV经过CPU模块(2)的PID运算，将速度指令传递给摆辊伺服电机(7)，调节反馈张力值PV，使摆辊机构(8)处于中位平衡状态；

步骤5、多圈电位器(13)位置实际值对应电压PD经过CPU模块(2)的PID运算，将转速指令传递给张力轴伺服电机(9)，张力建立时，当多圈电位器(13)模拟量对应的电压为0伏，即多圈电位器(13)处于中位处；

步骤6、零速张力稳定后，根据不同材料及工艺所需的速度进行加速，设备主机速度V0m/min时，使用步骤1中的设备主机速度V0m/min时的P值、I值、PI限制值，使用步骤4和步骤5中的PID运算，通过计算块计算得出V0m/min时的PID调节量，将调节量对应的转速与张力轴伺服电机(9)当前转速叠加，进而控制张力轴伺服电机(9)。

7.根据权利要求6所述的一种伺服驱动张力辊的微张力控制方法，其特征在于，所述步骤2具体过程为张力传感器(12)通过张力放大器把张力信号以0-10V电压型模拟量传送给模拟量输入输出模块(3)；多圈电位器(13)把摆辊机构8的位置信号以0-±10V电压型模拟量传送给模拟量输入输出模块(3)，张力传感器(12)反馈张力值为PV、多圈电位器(13)实际位置对应的电压为PD；