鋼簾線水箱拉絲機(jī)收卷速度控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及鋼簾線生產(chǎn)設(shè)備，具體地指一種鋼簾線水箱拉絲機(jī)收卷速度控制 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在鋼簾線生產(chǎn)設(shè)備中，鋼簾線水箱拉絲機(jī)在超長(zhǎng)收線時(shí)，滿足V=n巧31R(V為線 速度，n為收卷工字輪轉(zhuǎn)速，R為實(shí)時(shí)收卷半徑）關(guān)系。在拉拔線速度V不變的情況下，隨 著實(shí)時(shí)收卷半徑R的變大，收卷工字輪轉(zhuǎn)速n需要隨之減小。一般的做法是要采用收卷變 頻器驅(qū)動(dòng)變頻電機(jī)經(jīng)過(guò)機(jī)械傳動(dòng)至收卷工字輪調(diào)速，速度的計(jì)算方法一般采用收卷變頻器 內(nèi)部PID算法動(dòng)態(tài)計(jì)算收卷速度。單一的PID算法控制參數(shù)固定后，其調(diào)速精度、調(diào)速范圍 固定，可滿足一般收卷要求。但在拉絲機(jī)超長(zhǎng)收線時(shí)，往往卷徑、質(zhì)量變化量大，調(diào)速范圍變 大，調(diào)速精度要求提高。單一的一組PID參數(shù)，不能滿足收卷過(guò)程中的收卷張力穩(wěn)定、啟停 平穩(wěn)的調(diào)速要求，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因超調(diào)斷絲或張力波動(dòng)超出工藝要求的情況。鋼簾線水箱拉 絲機(jī)正常收線時(shí)，收線長(zhǎng)度為20000-40000米，超長(zhǎng)收線時(shí)，收卷長(zhǎng)度是450000-700000米， 超長(zhǎng)收線時(shí)的收卷速度控制已經(jīng)成為行業(yè)技術(shù)難點(diǎn)。
[0003] 一般的優(yōu)化解決方法是附加一個(gè)固定的主速度W減小PID算法的調(diào)節(jié)量，或采用 多組PID參數(shù)分段控制。采用附加固定主速度的方法在收卷啟停過(guò)程中效果明顯，但在超 長(zhǎng)收線過(guò)程中調(diào)速范圍廣，附加單一的主速度后在分段的調(diào)速區(qū)間里仍然會(huì)出現(xiàn)因超調(diào)而 斷絲，斷絲率達(dá)不到應(yīng)用要求。多組PID參數(shù)控制，雖然可暫時(shí)滿足收卷要求，但收卷工字 輪變化或收卷長(zhǎng)度調(diào)整后，需要重新現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)及固化在控制程序中，維護(hù)工作量大，批量性 應(yīng)用統(tǒng)一性不強(qiáng)。因此，W上兩種方法均不是理想的解決方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型的目的就是要克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種減小線材斷 絲率和提高線材直線度的鋼簾線水箱拉絲機(jī)收卷速度控制裝置，W適應(yīng)超長(zhǎng)收線的需要。 陽(yáng)〇化]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的鋼簾線水箱拉絲機(jī)收卷速度控制裝置，包 括收卷工字輪、張力擺桿、設(shè)置在所述張力擺桿一端的扇形感應(yīng)塊、接收所述扇形感應(yīng)塊采 集所述張力擺桿擺動(dòng)量的模擬量開(kāi)關(guān)及接收所述模擬量開(kāi)關(guān)將擺動(dòng)量轉(zhuǎn)化成模擬量信號(hào) 的收卷變頻器，W及與所述收卷工字輪上纏繞的線材配合的排線輪和所述張力擺桿另一端 的滑輪，還包括分布在所述排線輪上的接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)片、線材通過(guò)所述排線輪時(shí)觸發(fā)產(chǎn)生 脈沖信號(hào)的接近開(kāi)關(guān)及接收脈沖信號(hào)的可編程邏輯控制器，所述可編程邏輯控制器通過(guò)信 號(hào)線纜與所述收卷變頻器相連。
[0006] 進(jìn)一步地，所述可編程邏輯控制器接收脈沖信號(hào)后計(jì)算出實(shí)時(shí)收卷轉(zhuǎn)速n，并將n 作為實(shí)時(shí)主速度傳輸給收卷變頻器，其計(jì)算公式如下：
[0007]
[0008]
[0009]其中： 陽(yáng)010] 為實(shí)時(shí)收卷半徑；
[00川 R巧輪為收卷工字輪半徑、工字輪為收卷工字輪長(zhǎng)度，
[0012] 為線材半徑、為線材收卷長(zhǎng)度， 陽(yáng)〇1引 V為線速度，
[0014] k占空a由現(xiàn)場(chǎng)排距設(shè)定決定， 陽(yáng)〇1引 k修正系數(shù)由現(xiàn)場(chǎng)速度計(jì)算準(zhǔn)確度決定。
[0016] 進(jìn)一步地，所述接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)片均勻分布在所述排線輪上。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有W下優(yōu)點(diǎn)：將收卷變頻器配置成實(shí)時(shí)主速度加 PID輸出疊加模式，實(shí)時(shí)收卷轉(zhuǎn)速n作為實(shí)時(shí)主速度賦給收卷變頻器，則PID輸出調(diào)節(jié)量大 為減小，一般只占整個(gè)速度輸出的1%~2%，減小了超調(diào)情況的發(fā)生概率，大大降低了斷 絲概率；PID調(diào)整幅值、周期減小，很好的保證了收卷過(guò)程中的張力穩(wěn)定；在收卷過(guò)程中隨 著卷徑的變化自動(dòng)調(diào)整收卷速度使其滿足收卷要求，在減小鋼簾線水箱拉絲機(jī)線材斷絲率 和提高線材直線度等質(zhì)量指標(biāo)方面有重要意義。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本實(shí)用新型鋼簾線水箱拉絲機(jī)收卷速度控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖中各部件標(biāo)號(hào)如下：接近開(kāi)關(guān)1、模擬量開(kāi)關(guān)2、收卷變頻器3、收卷工字輪4、排 線輪5、張力擺桿6、可編程邏輯控制器7、扇形感應(yīng)塊8、滑輪9、線材10。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0021] 如圖1所示的鋼簾線水箱拉絲機(jī)收卷速度控制裝置，包括收卷工字輪4、張力擺桿 6、扇形感應(yīng)塊8、滑輪9、排線輪5、模擬量開(kāi)關(guān)2、接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)片（圖中未示出）、接近開(kāi)關(guān) 1、收卷變頻器3及可編程邏輯控制器（PLC)7。扇形感應(yīng)塊8設(shè)置在張力擺桿6的一端、滑 輪9設(shè)置在張力擺桿6的另一端，線材10通過(guò)滑輪9、排線輪5進(jìn)入收卷工字輪4,可編程 邏輯控制器7通過(guò)信號(hào)線攬與收卷變頻器3相連。
[0022] 模擬量開(kāi)關(guān)2與扇形感應(yīng)塊8配套使用，扇形感應(yīng)塊8采集張力擺桿6擺動(dòng)量，模 擬量開(kāi)關(guān)2接收擺動(dòng)量且轉(zhuǎn)化成模擬量信號(hào)傳送給收卷變頻器3 ;接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)片均勻分 布在排線輪5上，線材10通過(guò)排線輪5時(shí)，接近開(kāi)關(guān)1觸發(fā)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)傳送至 可編程邏輯控制器7 ;然后通過(guò)建立的收卷模型計(jì)算出實(shí)時(shí)收卷轉(zhuǎn)速n，可編程邏輯控制器 7將實(shí)時(shí)收卷轉(zhuǎn)速n傳送至與收卷變頻器3。
[0023] 把收卷工字輪抽象為一個(gè)圓柱體，其體積計(jì)算公式如下：
[0024] V工字輪二n民工字輪禮工字輪(R巧輪為收卷工字輪半徑，工字輪為收卷工字輪長(zhǎng)度）；
[00巧]把線材抽象為一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的圓柱體，其體積計(jì)算公式如下：
[0026]V線材=31R線材2禮線材（R線材為線材半徑，L線材為線材收卷長(zhǎng)度）； 陽(yáng)027] 實(shí)時(shí)收卷卷徑R胃計(jì)算公式如下，取為建立實(shí)時(shí)收卷卷徑圓柱體體積：
[0030] k占空a由現(xiàn)場(chǎng)排距設(shè)定決定，
[00川 k修正系數(shù)由現(xiàn)場(chǎng)速度計(jì)算準(zhǔn)確度決定；
[0032] 又根據(jù)V=n巧JTR(V為線速度，n為實(shí)時(shí)收卷轉(zhuǎn)速，R為實(shí)時(shí)收卷半徑）
[0034] 另外，線材長(zhǎng)度:通過(guò)接近開(kāi)關(guān)記錄排線輪旋轉(zhuǎn)時(shí)觸發(fā)的脈沖數(shù)，脈沖數(shù)除W 排線輪每圈的脈沖轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，乘W排線輪周長(zhǎng)即可轉(zhuǎn)化成線材長(zhǎng)度。
[0035] 上述中所有的*為乘W的意思；模擬量開(kāi)關(guān)為上海蘭寶LR18BN0化IM、可編程邏輯 控制器為西口子S7-200SMART系列CPUSR40、收卷變頻器為ABBacs510-01-05A6-4系列變 頻器、公式計(jì)算過(guò)程利用CPU軟件編程實(shí)現(xiàn)。
[0036] 把n作為實(shí)時(shí)主速度給收卷變頻器，再通過(guò)收卷變頻器參數(shù)配置使收卷變頻器為 實(shí)時(shí)主速度加PID輸出模式，可滿足現(xiàn)場(chǎng)鋼簾線水箱拉絲機(jī)超長(zhǎng)收線工況。
[0037] 通過(guò)建立實(shí)時(shí)收卷模型，模擬計(jì)算實(shí)時(shí)收卷卷徑％型，在現(xiàn)場(chǎng)利用k占封t、k修正系數(shù) 兩個(gè)修正系數(shù)，可使實(shí)時(shí)收卷轉(zhuǎn)速n較為準(zhǔn)確的滿足收卷要求，且在收卷過(guò)程中能夠自動(dòng) 調(diào)節(jié)。將收卷變頻器配置成實(shí)時(shí)主速度加PID輸出疊加模式，實(shí)時(shí)收卷轉(zhuǎn)速n作為實(shí)時(shí)主 速度賦給收卷變頻器，則PID輸出調(diào)節(jié)量大為減小，一般只占整個(gè)速度輸出的1 %~2%，減 小了超調(diào)情況的發(fā)生概率，大大降低了斷絲概率；PID調(diào)整幅值、周期減小，很好的保證了 收卷過(guò)程中的張力穩(wěn)定。
[0038] 現(xiàn)場(chǎng)工藝情況更改后，只需修改S個(gè)固定參數(shù)，即可完成收卷參 數(shù)修改，較原來(lái)多組PID參數(shù)模式相比，大大減少了實(shí)驗(yàn)調(diào)試的工作量，系統(tǒng)應(yīng)用可遷移性 強(qiáng)，減少了調(diào)試過(guò)程中線材產(chǎn)品的浪費(fèi)。
[0039] 建立收卷過(guò)程中卷徑變化模型，在收卷過(guò)程中隨著卷徑的變化自動(dòng)調(diào)整收卷速度 使其滿足收卷要求。在減小鋼簾線水箱拉絲機(jī)線材斷絲率和提高線材直線度等質(zhì)量指標(biāo)方 面有重要意義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鋼簾線水箱拉絲機(jī)收卷速度控制裝置，包括收卷工字輪（4)、張力擺桿化）、設(shè) 置在所述張力擺桿（6) -端的扇形感應(yīng)塊（8)、接收所述扇形感應(yīng)塊（8)采集所述張力擺桿 (6)擺動(dòng)量的模擬量開(kāi)關(guān)（2)及接收所述模擬量開(kāi)關(guān)（2)將擺動(dòng)量轉(zhuǎn)化成模擬量信號(hào)的收 卷變頻器（3)，W及與所述收卷工字輪（4)上纏繞的線材（10)配合的排線輪（5)和所述張 力擺桿（6)另一端的滑輪巧），其特征在于：還包括分布在所述排線輪（5)上的接近開(kāi)關(guān)感 應(yīng)片、線材（10)通過(guò)所述排線輪（5)時(shí)觸發(fā)產(chǎn)生脈沖信號(hào)的接近開(kāi)關(guān)（1)及接收脈沖信號(hào) 的可編程邏輯控制器（7)，所述可編程邏輯控制器（7)通過(guò)信號(hào)線纜與所述收卷變頻器（3) 相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼簾線水箱拉絲機(jī)收卷速度控制裝置，其特征在于：所述可 編程邏輯控制器（7)接收脈沖信號(hào)后計(jì)算出實(shí)時(shí)收卷轉(zhuǎn)速n，并將n作為實(shí)時(shí)主速度傳輸給 收卷變頻器（3)，其計(jì)算公式如下：其中： 為實(shí)時(shí)收卷半徑； R工字輪為收卷工字輪半徑、為收卷工字輪長(zhǎng)度， 為線材半徑、為線材收卷長(zhǎng)度， V為線速度， kgstt由現(xiàn)場(chǎng)排距設(shè)定決定， k修正系數(shù)由現(xiàn)場(chǎng)速度計(jì)算準(zhǔn)確度決定。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼簾線水箱拉絲機(jī)收卷速度控制裝置，其特征在于：所 述接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)片均勻分布在所述排線輪（5)上。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鋼簾線水箱拉絲機(jī)收卷速度控制裝置，包括收卷工字輪、張力擺桿、扇形感應(yīng)塊、接收所述扇形感應(yīng)塊采集所述張力擺桿擺動(dòng)量的模擬量開(kāi)關(guān)及接收所述模擬量開(kāi)關(guān)將擺動(dòng)量轉(zhuǎn)化成模擬量信號(hào)的收卷變頻器，以及與所述收卷工字輪上纏繞的線材配合的排線輪和滑輪，還包括分布在所述排線輪上的接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)片、線材通過(guò)所述排線輪時(shí)觸發(fā)產(chǎn)生脈沖信號(hào)的接近開(kāi)關(guān)及接收脈沖信號(hào)的可編程邏輯控制器，所述可編程邏輯控制器通過(guò)信號(hào)線纜與所述收卷變頻器相連。將收卷變頻器配置成實(shí)時(shí)主速度加PID輸出疊加模式，實(shí)時(shí)收卷轉(zhuǎn)速n作為實(shí)時(shí)主速度賦給收卷變頻器，則PID輸出調(diào)節(jié)量大為減小，減小了超調(diào)情況的發(fā)生概率，大大降低了斷絲概率。
【IPC分類】B21C1/02, B21C47/02
【公開(kāi)號(hào)】CN205056668
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520774505
【發(fā)明人】蘇循志, 夏威, 李昕月, 卓艾寶
【申請(qǐng)人】湖北三江航天江北機(jī)械工程有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年10月8日