[发明专利]一种伺服驱动张力辊的微张力控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种伺服驱动张力辊的微张力控制系统，包括安装导轨上的CPU模块，CPU模块连接模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块，CPU模块通过以太网网线连接HMI人机界面、摆辊伺服驱动器及张力轴伺服驱动器，摆辊伺服驱动器连接摆辊伺服电机，摆辊伺服电机连接摆辊机构，张力轴伺服驱动器连接张力轴伺服电机，张力轴伺服电机连接减速机构，减速机构连接张力轴，模拟量输入输出模块分别连接张力传感器、多圈电位器。本发明微张力控制方法，实现了隔膜设备微张力性能的要求，保证张力平稳，使设备收放料端实现微张力调节，提高了控制精度。

技术领域

本发明主要属于隔膜涂布设备领域，涉及了一种伺服驱动张力辊的微张力控制系统，本发明还涉及该伺服驱动张力辊的微张力控制方法。

背景技术

目前的隔膜涂布设备，采用被动摆辊，即气缸驱动摆辊机构，多圈电位器控制放料、收料，由于隔膜设备的材料一般是PE、PP与之类似的表面有孔薄膜，基材厚度一般为6-25μm，表面的孔要求锂离子可以通过，电子不可以通过，一般张力设定在2N至15N之间，张力要求较小。传统控制方法采用气缸推动摆辊控制电机速度，用于调整收放料端张力，这种方式张力不稳定，会造成膜表面的孔变形，影响产品质量，成品率低，同时也无法实现微张力要求。

发明内容

本发明公开了一种伺服驱动张力辊的微张力控制系统，解决了现有设备在微张力情况下，收放料无法保持张力稳定的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种伺服驱动张力辊的微张力控制系统，包括安装导轨上的CPU模块，CPU模块电连接模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块，CPU模块通过以太网网线连接HMI人机界面、摆辊伺服驱动器及张力轴伺服驱动器，摆辊伺服驱动器连接摆辊伺服电机，摆辊伺服电机连接摆辊机构，张力轴伺服驱动器连接张力轴伺服电机，张力轴伺服电机连接减速机构，减速机构连接张力轴，模拟量输入输出模块分别连接张力传感器与多圈电位器。

本发明的特点还在于，张力传感器安装在张力轴两侧下方，多圈电位器安装于摆辊机构轴端。

CPU模块通过数字量输入输出模块连接继电器后，对应连接摆辊伺服电机和张力轴伺服电机，数字量输入输出模块连接张力轴开关，张力轴开关连接张力轴开关指示灯。

摆辊伺服驱动器采用西门子V90系列型号摆辊伺服驱动器，所述摆辊伺服电机采用1FL6系列型号摆辊伺服电机，摆辊伺服电机自带20位多圈绝对值编码器，编码器采用1FL6系列型号。

HMI人机界面采用西门子人机界面，CPU模块采用西门子S7-1500控制器，安装导轨采用西门子S7-1500，张力传感器采用厦门微控MCT型号张力传感器。

本发明的另一目的是提供一种伺服驱动张力辊的微张力控制方法。

本发明的另一技术方案是，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模块当中，根据HMI人机界面显示张力轴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模块中；

步骤2、分别通过张力传感器采集张力波动信号，多圈电位器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反馈张力轴伺服电机的使能信号，然后按下整机启动按钮，整机启动，张力轴处于使能状态，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，张力传感器反馈张力值PV经过CPU模块的PID运算，将速度指令传递给摆辊伺服电机，调节反馈张力值PV，使摆辊机构处于中位平衡状态；