一种基于总线的无张力橡胶收卷控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术一种基于总线的无张力橡胶收卷控制系统及其控制方法，涉及工业自动化控制领域，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，控制方法是利用上述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。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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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0-10V4线制模拟量输入模块。本专利技术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；步骤4：收卷轮控制值输出：步骤3中得到的周期收卷控制值通过实时工业以太网总线以报文方式发送给矢量变频器，矢量变频器根据控制值输出相应的电流频率实现对卷轮速度与单环工作位的综合控制；步骤5：显示监视：PLC控制系统通过实时工业以太网总线与操作面板通讯，在操作面板上显示单环工作位设置值和工作位实际值、收卷控制参数。本专利技术基于总线的无张力橡胶收卷控制系统及其控制方法具有如下有益效果：1、本专利技术采用实时工业以太网总线，采用集成有总线功能的矢量变频器驱动控制单无，省去传统控制模式中采用模拟量与数字量输入、输出模块，简化柜内布线，缩小安装空间，减少相互干扰，模块与连接设备反射干扰。节约成本；2、本专利技术采用矢量变频器，克服普通变频V/F控制的大卷径低频率矩频特性差，转差大造成的收卷速度不稳定造成的制品差、废品多问题；3、本专利技术采用两个激光测量传感器，同步+异步混合算法控制，实现大范线速度适配，厚、薄胶片在同一收卷系统上均可稳定工作；，3.实时工业以太网总线（ET200SP分布式I/O系统），节约控制电缆、布线时间、调试方便；4、自动化程度和可靠性高、操作简单：使用本专利技术之基于总线的无张力橡胶收卷控制系统，只需按下参数设置按钮，即进入收卷控制值设置状态或单环控制参数设置状态，此时，操作者只需操作操作面板（可为触摸屏或PC电脑的显示屏），即可对单环工作位与收卷模式等进行设置，或通过配方规格查询，预存数据项可分组或全部装载到运行对数中，收卷控制过程是全自动的，可靠性高，不需要使用其他设备，操作起来非常方便；5、人机界面友好：使用本专利技术之基于总线的无张力橡胶收卷控制系统过程中，可通过操作面板（触摸屏或PC电脑的显示屏）上实时显示单环位置、输送线速度，卷轮卷径、角速度的动态值和设置控制值，在通过操作面板设置收卷参数过程中，也可通过操作面板显示设置的参数值，也可通过配方预先调入待切换参数组，快速变换生产产品规格，操作过程一目了然，人机界面友好；6、控制方式及其方法采用激光无张力控制，其装置结构简单，参数调节稳定性好、工作可靠、调整方便，方法简单使用。下面结合附图和实施例对本专利技术基于总线的无张力橡胶收卷控制系统及其控制方法作进一步的说明。附图说明图1是现有技术角位仪摆架检测和超声波卷径模式控制橡胶收卷的安装结构示意图；图2是现有技术超声波单环和超声波卷径方式控制橡胶收卷的安装结构示意图；图3是本专利技术基于总线的无张力橡胶收卷控制系统控制橡胶收卷的安装结构示意图；图4是本专利技术基于总线的无张力橡胶收卷控制系统的结构方框图；图5是本专利技术基于总线的无张力橡胶收卷控制方法的原理框图；图6是本专利技术基于总线的无张力橡胶收卷控制方法的流程图；附图标号说明：1-橡胶带,2-配重张力调整螺母,3-摆架,4-卷轮,本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
1.一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。2.如权利要求1所述的基于总线的无张力橡胶收卷控制系统，其特征在于，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。3.如权利要求1所述的基于总线的无张力橡胶收卷控制系统，其特征在于，所述实时工业以太网总线采用的是ET200SP。4.如权利要求1所述的基于总线的无张力橡胶收卷控制系统，其特征在于，所述模拟量输入模块是4路16位0-10V4线制模拟量输入模块。5.一种基于总线的无张力橡胶收卷控制方法，其特征在于，该控制方法是利用上述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟昭宗，谭克龙，宁甲宇，洪光明，陆添庆，
申请(专利权)人：柳州高新区欧亚自动化设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广西;45