專利名稱：一種薄膜牽伸機(jī)卷繞周長的預(yù)控算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜牽伸機(jī)卷繞周長的預(yù)控算法，使用超聲波測距儀自動(dòng)測量薄膜卷繞直徑并控制卷繞角速度的恒張力卷繞裝置，即薄膜牽伸機(jī)，屬于薄膜牽伸機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前薄膜牽伸機(jī)全都是依賴進(jìn)口，其處理方式是以第四熱輥牽伸伺服為主速度給定，其它五臺(tái)伺服則通過伺服本身的數(shù)頻級(jí)聯(lián)總線來跟蹤主機(jī)速度同步。而薄膜恒張力卷繞控制即是將超聲波自動(dòng)測量薄膜卷繞周長的電信號(hào)給伺服控制器，通過伺服處理，再與主機(jī)速度疊加，然后再把張力傳感器反饋來的信號(hào)給伺服控制器，再與張力給定值比較來組成一個(gè)張力閉環(huán)控制系統(tǒng)來控制卷繞裝置角速度，以達(dá)到恒張力卷繞的目的。其缺點(diǎn)是，一旦系統(tǒng)有干擾，超聲波的信號(hào)將會(huì)失真，張力傳感器的信號(hào)是模擬量的，抗干擾能力差，系統(tǒng)容易產(chǎn)生大的波動(dòng)，其波動(dòng)值可達(dá)20-40kg，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。而且對傳感器的檢測精度要求極高，無疑大大地增加了產(chǎn)品的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種因傳感器控制精度不夠或擾動(dòng)使信號(hào)失真導(dǎo)致卷繞裝置恒張力控制失真的薄膜牽伸機(jī)卷繞周長的預(yù)控算法。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種薄膜牽伸機(jī)卷繞周長的預(yù)控算法，其特征在于，采用國際標(biāo)準(zhǔn)編輯程序IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)梯形圖LD和語句表STL語言編制程序，運(yùn)行于薄膜牽伸機(jī)的電氣控制柜，其方法為第一步在同一批產(chǎn)品的第一卷薄膜進(jìn)入正常的工作以后，根據(jù)卷繞裝置編碼器記錄的圈數(shù)，第一次到20圈時(shí)作一個(gè)預(yù)控給定量Lu1(0.5-0.8mm)，和卷繞裝置初始周長Lo疊加，再通過計(jì)算換算成伺服所需要的角速度值，對伺服進(jìn)行一次調(diào)節(jié)，同時(shí)把調(diào)節(jié)的次數(shù)也記錄下來；第二步然后在下次20圈到達(dá)的時(shí)候，先判斷當(dāng)前的實(shí)測值和預(yù)控值，當(dāng)實(shí)測值減預(yù)控值大于0.6mm，在預(yù)控值上再增加一個(gè)給定量Lu1，則卷繞裝置預(yù)控周長給定量Lu＝Lo+Lu1+Lu1，再給一次角速度調(diào)節(jié)，并把調(diào)節(jié)的速度記錄下來；第三步如果實(shí)測值減預(yù)控值小于0.5mm，本次不作調(diào)整，不斷重復(fù)步驟1和2，直到調(diào)節(jié)次數(shù)大于20-40次以后，再比較實(shí)測值和預(yù)控值，當(dāng)它們的差值小于0.5mm，程序記錄此時(shí)的卷繞裝置編碼器的圈數(shù)n1，和周長調(diào)節(jié)次數(shù)No，此時(shí)周長的調(diào)節(jié)總量為Lo+No*Lu1，這時(shí)卷繞薄膜周長的數(shù)據(jù)模型為Lu＝Lo+n*No*Lu1/n1，再根據(jù)線速度和角速度的關(guān)系，可以得到其角速度即電機(jī)轉(zhuǎn)速Wn＝V*I/L的關(guān)系；其中V為卷繞裝置線速度給定值，I為減速比，角速度的伺服控制器的給定Po＝Wn*16384/3000，Po隨卷繞裝置編碼器的圈數(shù)的變化而變化；角速度的伺服控制器的給定量(Po)＝電機(jī)轉(zhuǎn)速(Wn)*16384/3000，其中16384為伺服控制器在50HZ時(shí)的標(biāo)定值，3000為伺服電機(jī)最高轉(zhuǎn)速。
第四步系統(tǒng)程序?qū)凑者@個(gè)數(shù)學(xué)模型來控制卷繞裝置的角速度，直到將該卷薄膜拉伸完而停車。
本發(fā)明根據(jù)線速度、角速度和旋轉(zhuǎn)體的周長之間的函數(shù)關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)程序?qū)凑者@個(gè)數(shù)學(xué)模型來控制卷繞裝置的角速度，直到將該卷薄膜拉伸完而停車，從而確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，確保其產(chǎn)品質(zhì)量。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是對測距儀的精度要求大大降低，節(jié)約了設(shè)備的成本，最主要的是控制系統(tǒng)精度提高了20倍，確保用戶產(chǎn)品的質(zhì)量，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。


圖1為薄膜牽伸機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為薄膜牽伸機(jī)卷繞周長的預(yù)控算法程序流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例如圖1所示，為薄膜牽伸機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，所述的薄膜牽伸機(jī)由放卷裝置及電機(jī)1、張力輥2、第一熱牽伸輥的伺服電機(jī)3、第一熱牽伸輥4、第二熱牽伸輥的伺服電機(jī)5、第二熱牽伸輥5、第三熱牽伸輥的伺服電機(jī)7、第三熱牽伸輥8、第四熱牽伸輥的伺服電機(jī)9、第四熱牽伸輥10、導(dǎo)熱油加熱裝置11、操作臺(tái)12、電氣控制柜13、卷繞裝置伺服電機(jī)14、測距儀15、編碼器16和機(jī)身17組成。放卷裝置及電機(jī)1和張力輥2安裝在機(jī)身17的左端，第一熱牽伸輥的伺服電機(jī)3連接第一熱牽伸輥4，第二熱牽伸輥的伺服電機(jī)5連接第二熱牽伸輥6，第三熱牽伸輥的伺服電機(jī)7連接第三熱牽伸輥8，第四熱牽伸輥的伺服電機(jī)9連接第四熱牽伸輥10依次安裝在機(jī)身17中，導(dǎo)熱油加熱裝置11、操作臺(tái)12和電氣控制柜13分別安裝在機(jī)身17的兩側(cè)，卷繞裝置伺服電機(jī)14、測距儀15、編碼器16安裝在機(jī)身17的右端，伺服電機(jī)3、伺服電機(jī)5、伺服電機(jī)7、伺服電機(jī)9、伺服電機(jī)14、測距儀15和編碼器16分別與電氣控制柜13連接。
電氣控制柜13配有131套西門子S7-315-2DP中央處理單元及I/O輸入/輸出模塊，2通道高速計(jì)數(shù)模塊和1套TP270觸摸屏。其中各伺服驅(qū)動(dòng)器通過profibus-DP相連，TP270操作屏MPI口與S7-315PLC相連，完成各工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)交換和同步控制，其中以卷繞裝置為主速度給定，其它五臺(tái)伺服則通過伺服本身的數(shù)頻級(jí)聯(lián)總線來跟蹤主機(jī)同步，同時(shí)在卷繞裝置傳動(dòng)軸上新增裝有一個(gè)2048線編碼器，其信號(hào)送到S7-315PLC的高速計(jì)數(shù)器端口，實(shí)時(shí)監(jiān)控軸的運(yùn)行狀態(tài)。
本發(fā)明采用可編程控制器PLC編程軟件西門子S7-300/400的軟件-STEP7V5.3SP2，觸摸屏組態(tài)軟件西門子觸摸屏的軟件-PROTOOL V6.0SP2，伺服組態(tài)軟件倫茨的伺服組態(tài)軟件GDC V4.9.3作為二次開發(fā)軟件，采用國際標(biāo)準(zhǔn)編輯程序IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)梯形圖(LD)和語句表(STL)語言編制程序，如圖2所示，為薄膜牽伸機(jī)卷繞周長的預(yù)控算法程序流程圖，具體的處理方法是在同一批產(chǎn)品的第一卷薄膜，對其卷繞裝置卷繞薄膜的周長作預(yù)控處理，也就是當(dāng)?shù)谝痪肀∧みM(jìn)入正常的工作以后，根據(jù)卷繞裝置編碼器記錄的圈數(shù)，第一次到20圈時(shí)作一個(gè)預(yù)控給定量Lu1(0.5-0.8mm)，和卷繞裝置初始周長Lo疊加，再通過計(jì)算換算成伺服所需要的角速度值，對伺服進(jìn)行一次調(diào)節(jié)，同時(shí)把調(diào)節(jié)的次數(shù)也記錄下來，然后在下次20圈到達(dá)的時(shí)候，先判斷當(dāng)前的實(shí)測值和預(yù)控值，當(dāng)實(shí)測值減預(yù)控值大于0.6mm，在預(yù)控值上再增加一個(gè)給定量Lu1(0.5-0.8mm)，則Lo+Lu1+Lu1的值為周長預(yù)控給定量，再給一次角速度調(diào)節(jié)，并把調(diào)節(jié)的速度記錄下來，如果實(shí)測值減預(yù)控值小于0.5mm，本次不作調(diào)整，這樣不斷重復(fù)上述的步驟，直到調(diào)節(jié)次數(shù)為30次，再比較實(shí)測值和預(yù)控值，當(dāng)它們的差值小于0.5mm，程序記錄此時(shí)的卷繞裝置編碼器的圈數(shù)n1，和周長調(diào)節(jié)次數(shù)No，此時(shí)周長的調(diào)節(jié)總量為Lo+No*Lu1，這時(shí)卷繞薄膜周長的數(shù)據(jù)模型為Lu＝Lo+n*No*Lu1/n1，再根據(jù)線速度和角速度的關(guān)系，可以得到其角速度的Wn＝V*I/L關(guān)系；其中V為卷繞裝置線速度給定值，I為減速比，角速度的給定量Po＝Wn*16384/3000，這時(shí)Po隨卷繞裝置編碼器的圈數(shù)的變化而變化，系統(tǒng)程序?qū)凑者@個(gè)數(shù)學(xué)模型來控制卷繞裝置的角速度，直到將該卷薄膜拉伸完而停車。然后再進(jìn)入下一個(gè)同樣產(chǎn)品的生產(chǎn)，此后的所有卷繞裝置角速度則完全按照Po的數(shù)學(xué)模型來運(yùn)行，直到把這批產(chǎn)品做完，其張力波動(dòng)值小于2kg，從而確保了產(chǎn)品的質(zhì)量，這樣對測距儀的要求也大大降低了，同時(shí)也大大降低了設(shè)備的制造成本。
權(quán)利要求
1.一種薄膜牽伸機(jī)卷繞周長的預(yù)控算法，其特征在于，采用國際標(biāo)準(zhǔn)編輯程序IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)梯形圖LD和語句表STL語言編制程序，運(yùn)行于薄膜牽伸機(jī)的電氣控制柜，其方法為第一步在同一批產(chǎn)品的第一卷薄膜進(jìn)入正常的工作以后，根據(jù)卷繞裝置編碼器(16)記錄的圈數(shù)，第一次到20圈時(shí)作一個(gè)預(yù)控給定量Lu1(0.5-0.8mm)，和卷繞裝置初始周長Lo疊加，再通過計(jì)算換算成伺服所需要的角速度值，對伺服進(jìn)行一次調(diào)節(jié)，同時(shí)把調(diào)節(jié)的次數(shù)也記錄下來；第二步然后在下次20圈到達(dá)的時(shí)候，先判斷當(dāng)前的實(shí)測值和預(yù)控值，當(dāng)實(shí)測值減預(yù)控值大于0.6mm，在預(yù)控值上再增加一個(gè)給定量Lu1，則卷繞裝置預(yù)控周長給定量Lu＝Lo+Lu1+Lu1，再給一次角速度調(diào)節(jié)，并把調(diào)節(jié)的速度記錄下來；第三步如果實(shí)測值減預(yù)控值小于0.5mm，本次不作調(diào)整，不斷重復(fù)步驟1和2，直到調(diào)節(jié)次數(shù)大于20-40次以后，再比較實(shí)測值和預(yù)控值，當(dāng)它們的差值小于0.5mm，程序記錄此時(shí)的卷繞裝置編碼器的圈數(shù)n1，和周長調(diào)節(jié)次數(shù)No，此時(shí)周長的調(diào)節(jié)總量為Lo+No*Lu1，這時(shí)卷繞薄膜周長的數(shù)據(jù)模型為Lu＝Lo+n*No*Lu1/n1，再根據(jù)線速度和角速度的關(guān)系，可以得到其角速度(電機(jī)轉(zhuǎn)速)Wn＝V*I/L的關(guān)系；其中V為卷繞裝置線速度給定值，I為減速比，角速度的伺服控制器的給定Po＝Wn*16384/3000，Po隨卷繞裝置編碼器的圈數(shù)的變化而變化；角速度的伺服控制器的給定量Po＝電機(jī)轉(zhuǎn)速Wn*16384/3000，其中16384為伺服控制器在50HZ時(shí)的標(biāo)定值，3000為伺服電機(jī)最高轉(zhuǎn)速。第四步系統(tǒng)程序?qū)凑者@個(gè)數(shù)學(xué)模型來控制卷繞裝置的角速度，直到將該卷薄膜拉伸完而停車。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種薄膜牽伸機(jī)卷繞周長的預(yù)控算法，其特征在于，根據(jù)線速度、角速度和旋轉(zhuǎn)體的周長之間的函數(shù)關(guān)系，建立的數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)程序?qū)凑諗?shù)學(xué)模型來控制卷繞裝置的角速度，直到將該卷薄膜拉伸完而停車，從而確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，確保其產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是對測距儀的精度要求大大降低，節(jié)約了設(shè)備的成本，最主要的是控制系統(tǒng)精度提高了20倍，確保用戶產(chǎn)品的質(zhì)量，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。
文檔編號(hào)G05B19/05GK1900863SQ20061002701
公開日2007年1月24日 申請日期2006年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月29日
發(fā)明者胡楚江, 劉杰, 張勇軍, 袁斌 申請人:上海德重科技有限公司