專利名稱：一種應(yīng)用于卷材生產(chǎn)領(lǐng)域的智能張力控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于卷材生產(chǎn)領(lǐng)域的智能張力控制器，適用于對(duì)各種卷材生產(chǎn)領(lǐng)域中對(duì)材料張力進(jìn)行智能控制。
背景技術(shù)：
工控行業(yè)在各種卷材生產(chǎn)領(lǐng)域中一些帶狀和線狀類的產(chǎn)品，經(jīng)常需要控制張力來(lái)達(dá)到生產(chǎn)要求，例如印刷、包裝、造紙、橡塑、紡織、印染、拉絲、電力線纜和鋼鐵等行業(yè)。早期的技術(shù)中張力控制通常采用人工手動(dòng)控制，無(wú)法有效地準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)力度。目前新開(kāi)發(fā)的全自動(dòng)的張力控制器提升了張力控制的水平，同時(shí)也提升了張力控制器設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平。但是有的張力控制器不能全面適應(yīng)各種卷材生產(chǎn)設(shè)備的變化，存在著張力控制精度不高，操作按鍵功能固定化，操作不夠方便，用戶不能根據(jù)自己的使用習(xí)慣對(duì)按鍵功能進(jìn)行自定義等問(wèn)題。因此需要開(kāi)發(fā)方便用戶操作，張力任意設(shè)定，既可用于粗大材料，也適用于小張力的細(xì)小材料的張力控制，同時(shí)能將多臺(tái)張力控制器組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多軸同步控制的張力控制器。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了提供一種能方便用戶操作、生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)顯示直觀，操作人性化、能將多臺(tái)張力控制器組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多軸同步控制張力的應(yīng)用于卷材生產(chǎn)領(lǐng)域的智能張力控制器。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是:提供一種應(yīng)用于卷材生產(chǎn)領(lǐng)域的智能張力控制器，包括微控制器、RS485通信接口、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字量I/O接口、D/A轉(zhuǎn)換器、功率驅(qū)動(dòng)器、操作面板、系統(tǒng)電源和張力檢測(cè)器，所述的微控制器選用32位ARMCotex-M3內(nèi)核微控制器，微控制器分別與RS485通信接口、A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字量I/O接口互聯(lián)，微控制器還分別與D/A轉(zhuǎn)換器、功率驅(qū)動(dòng)器、系統(tǒng)電源和操作面板連接；所述的操作面板上設(shè)有面板按鍵和液晶顯示屏；所述的A/D轉(zhuǎn)換器與張力檢測(cè)器連接。所述的RS485通信接口與上位機(jī)之間通過(guò)Modbus通訊協(xié)議通訊。所述的上位機(jī)為計(jì)算機(jī)或PLC控制器。所述的張力檢測(cè)器將來(lái)自差動(dòng)式或應(yīng)變式張力傳感器輸出的模擬電壓信號(hào)調(diào)理并輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，輸輔助控制信號(hào)經(jīng)過(guò)的模擬量輸入接口也輸入到A/D轉(zhuǎn)換器中。所述的D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量信號(hào)經(jīng)過(guò)的模擬量輸出接口用于控制卷材生產(chǎn)中作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的變頻器/伺服驅(qū)動(dòng)器。所述的功率驅(qū)動(dòng)器輸出(T24V/4A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的磁粉制動(dòng)器的電流或夾送輥電機(jī)的轉(zhuǎn)速。所述的操作面板的面板按鍵中設(shè)有一個(gè)可編程的“Fn”功能按鍵。本實(shí)用新型的智能張力控制器使用時(shí)將來(lái)自差動(dòng)式或應(yīng)變式張力傳感器輸出的模擬電壓信號(hào)輸入到張力檢測(cè)器中，張力檢測(cè)器進(jìn)行調(diào)理后輸出的信號(hào)送到高精度A/D轉(zhuǎn)換器，或者將輸輔助控制信號(hào)的模擬量輸入到A/D轉(zhuǎn)換器中，經(jīng)AD采樣后轉(zhuǎn)換為實(shí)際的材料張力值；微控制器將檢測(cè)到的張力值與設(shè)定的目標(biāo)張力值比較后，進(jìn)行PID調(diào)節(jié)運(yùn)算，然后將運(yùn)算結(jié)果輸出到功率驅(qū)動(dòng)器或者D/A轉(zhuǎn)換器；功率驅(qū)動(dòng)器輸出(T24V/4A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的磁粉制動(dòng)器的電流或夾送輥電機(jī)的轉(zhuǎn)速，最終達(dá)到對(duì)材料的自動(dòng)恒張力控制。另外，D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量信號(hào)可以用于控制使用變頻器/伺服驅(qū)動(dòng)器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)合。為了滿足各種應(yīng)用場(chǎng)合不同材料了控制要求，控制器內(nèi)置了多種控制模式以及各種可編程的控制參數(shù)，參數(shù)可通過(guò)控制面板的操作按鍵設(shè)置。本實(shí)用新型的一種應(yīng)用于卷材生產(chǎn)領(lǐng)域的智能張力控制器具有如下優(yōu)點(diǎn):1、本智能張力控制器配備了大尺寸的圖形液晶顯示屏，各種運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)顯示直觀，操作人性化。2、本智能張力控制器在操作面板的面板按鍵中專門設(shè)置有一個(gè)的可編程“Fn”功能按鍵，方便用戶根據(jù)自己的使用習(xí)慣對(duì)按鍵功能進(jìn)行自定義。3、本智能張力控制器設(shè)有支持Modbus通信協(xié)議的RS485通訊接口，使多臺(tái)張力控制器可以組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多軸同步控制；通訊接口也方便用來(lái)與PLC等其它控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊。由于能與上位機(jī)進(jìn)行通訊，極大地方便系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試以及故障診斷。4、本智能張力控制器的傳感器采集到的模擬信號(hào)采用高精度A/D采樣，同時(shí)配合FIR濾波算法，控制器內(nèi)置自學(xué)習(xí)PID算法和先進(jìn)的錐度控制算法對(duì)卷材張力進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。5、本智能張力控制器兼容張力檢測(cè)器扭矩輸出模式、浮輥速度扭矩輸出模式以及張力檢測(cè)器速度輸出模式三種控制模式。支持磁粉制動(dòng)器控制輸出以及變頻器/伺服驅(qū)動(dòng)器控制輸出。本智能張力控制器具備手動(dòng)調(diào)節(jié)功能。

圖1為本實(shí)用新型的一種應(yīng)用于卷材生產(chǎn)領(lǐng)域的智能張力控制器設(shè)置結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實(shí)用新型的智能張力控制器操作面板布置示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:實(shí)施例1:本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于卷材生產(chǎn)領(lǐng)域的智能張力控制器，設(shè)置結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括32位高性能ARM Cotex-M3內(nèi)核微控制器、RS485通信接口、高精度A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字量I/O接口、高精度D/A轉(zhuǎn)換器、0 24V輸出功率驅(qū)動(dòng)器、操作面板、系統(tǒng)電源和張力檢測(cè)器，所述的32位高性能ARM Cotex-M3內(nèi)核微控制器分別與RS485通信接口、A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字量I/O接口互聯(lián)，32位ARM Cotex-M3內(nèi)核微控制器還分別與D/A轉(zhuǎn)換器、0 24V輸出功率驅(qū)動(dòng)器、系統(tǒng)電源和操作面板連接，所述的操作面板上設(shè)有面板按鍵和液晶顯示屏，所述的A/D轉(zhuǎn)換器與張力檢測(cè)器連接。RS485通信接口與上位機(jī)之間通過(guò)Modbus通訊協(xié)議通訊。上位機(jī)為計(jì)算機(jī)或PLC控制器。所述的張力檢測(cè)器將來(lái)自差動(dòng)式或應(yīng)變式張力傳感器輸出的模擬電壓信號(hào)調(diào)理并輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，輸輔助控制信號(hào)經(jīng)過(guò)的模擬量輸入接口也輸入到A/D轉(zhuǎn)換器中。[0023]所述的D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量信號(hào)經(jīng)過(guò)的模擬量輸出接口用于控制卷材生產(chǎn)中作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的變頻器/伺服驅(qū)動(dòng)器。所述的功率驅(qū)動(dòng)器輸出(T24V/4A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的磁粉制動(dòng)器的電流或夾送輥電機(jī)的轉(zhuǎn)速。所述的操作面板的面板按鍵中設(shè)有一個(gè)可編程的“Fn”功能按鍵。參見(jiàn)圖2，設(shè)計(jì)的“Fn”功能按鍵方便用戶根據(jù)自己的使用習(xí)慣對(duì)按鍵功能進(jìn)行自定義。本實(shí)用新型的智能張力控制器，能與上位機(jī)進(jìn)行通訊，極大地方便設(shè)備的操作，方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試以及故障診斷。本控制器操作人性化，功能完善，自動(dòng)化程度高，可以多臺(tái)張力控制器組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多軸同步控制，適用于各種卷材生產(chǎn)領(lǐng)域中對(duì)材料張力進(jìn)行控制。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于卷材生產(chǎn)領(lǐng)域的智能張力控制器，其特征在于:包括微控制器、RS485通信接口、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字量I/O接口、D/A轉(zhuǎn)換器、功率驅(qū)動(dòng)器、操作面板、系統(tǒng)電源和張力檢測(cè)器，所述的微控制器選用32位ARM Cotex-M3內(nèi)核微控制器，微控制器分別與RS485通信接口、A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字量I/O接口互聯(lián)，微控制器還分別與D/A轉(zhuǎn)換器、功率驅(qū)動(dòng)器、系統(tǒng)電源和操作面板連接；所述的操作面板上設(shè)有面板按鍵和液晶顯示屏；所述的A/D轉(zhuǎn)換器與張力檢測(cè)器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于卷材生產(chǎn)領(lǐng)域的智能張力控制器，其特征在于:所述的RS485通信接口與上位機(jī)之間通過(guò)Modbus通訊協(xié)議通訊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)用于卷材生產(chǎn)領(lǐng)域的智能張力控制器，其特征在于:所述的上位機(jī)為計(jì)算機(jī)或PLC控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于卷材生產(chǎn)領(lǐng)域的智能張力控制器，其特征在于:所述的張力檢測(cè)器將來(lái)自差動(dòng)式或應(yīng)變式張力傳感器輸出的模擬電壓信號(hào)調(diào)理并輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，輸輔助控制信號(hào)經(jīng)過(guò)的模擬量輸入接口也輸入到A/D轉(zhuǎn)換器中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于卷材生產(chǎn)領(lǐng)域的智能張力控制器，其特征在于:所述的D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量信號(hào)經(jīng)過(guò)的模擬量輸出接口用于控制卷材生產(chǎn)中作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的變頻器/伺服驅(qū)動(dòng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于卷材生產(chǎn)領(lǐng)域的智能張力控制器，其特征在于:所述的功率驅(qū)動(dòng)器輸出(T24V/4A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的磁粉制動(dòng)器的電流或夾送輥電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于卷材生產(chǎn)領(lǐng)域的智能張力控制器，其特征在于:所述的操作面板的面板按鍵中設(shè)有一個(gè)可編程的“Fn”功能按鍵。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于卷材生產(chǎn)領(lǐng)域的智能張力控制器，包括微控制器，RS485通信接口，A/D、D/A轉(zhuǎn)換器，數(shù)字量I/O接口，功率驅(qū)動(dòng)器和張力檢測(cè)器，微控制器分別與RS485通信接口、A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字量I/O接口互聯(lián)，微控制器還分別與D/A轉(zhuǎn)換器、功率驅(qū)動(dòng)器、系統(tǒng)電源和操作面板連接，操作面板上設(shè)有面板按鍵和液晶顯示屏，按鍵中設(shè)有可編程的Fn功能鍵，用戶可對(duì)按鍵功能進(jìn)行自定義；A/D轉(zhuǎn)換器與張力檢測(cè)器連接。RS485通信接口與上位機(jī)間通過(guò)Modbus通訊協(xié)議通訊，方便系統(tǒng)調(diào)試及故障診斷，并使多臺(tái)控制器組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多軸同步控制。本控制器自動(dòng)化程度高，適用于各種卷材生產(chǎn)領(lǐng)域中對(duì)材料張力進(jìn)行控制。
文檔編號(hào)G05D15/01GK202948338SQ20122055639
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者付春茂, 肖峻嶺 申請(qǐng)人:武漢英諾瑞科技有限公司