基于PLC300控制的下引紙復(fù)卷機(jī)拉力控制系統(tǒng)

能否較好的實(shí)現(xiàn)紙幅拉力控制，直接關(guān)系到成品紙卷的質(zhì)量。基于這種認(rèn)識(shí)，本文對(duì)基于PLC300控制的下引紙復(fù)卷機(jī)拉力控制系統(tǒng)展開了研究，以期為關(guān)注紙幅拉力控制問(wèn)題的人們提供參考。

【關(guān)鍵詞】PLC300控制 下引紙復(fù)卷機(jī) 拉力控制系統(tǒng)

在現(xiàn)實(shí)生活中，下引紙復(fù)卷機(jī)得到了廣泛應(yīng)用。而使用該類設(shè)備進(jìn)行紙卷生產(chǎn)容易出現(xiàn)紙卷松軟或內(nèi)部斷頭等情況，以至于成品紙卷質(zhì)量受到了影響。加強(qiáng)對(duì)紙幅拉力的控制，則能使這些問(wèn)題得到解決，從而更好的進(jìn)行成品紙卷生產(chǎn)。因此，相關(guān)人員還應(yīng)加強(qiáng)下引紙復(fù)卷機(jī)拉力控制系統(tǒng)研究，以便更好的推動(dòng)紙卷自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。

1 下引紙復(fù)卷機(jī)拉力控制需求

在下引紙復(fù)卷機(jī)工作的過(guò)程中，需要從卷紙機(jī)上將卷筒紙取下，并將其放置在紙架上。而紙架上存在有光電編碼器和直流發(fā)電機(jī)等裝置，能夠使紙幅有一定的拉張力，進(jìn)而使其在斷紙時(shí)保持快速制動(dòng)。之所以被稱之為下引紙復(fù)卷機(jī)，就是由于紙幅從機(jī)臺(tái)下方被送入，需要繞過(guò)支撐輥再卷上紙卷。在退紙卷上，紙還要引過(guò)下方多個(gè)引紙輥，并繞經(jīng)固定的縱切結(jié)構(gòu)和支撐輥，最終卷在卷紙軸上。在復(fù)卷過(guò)程中，需要使紙幅保持足夠拉力，以便將紙卷拉向支撐輥，從而使不斷變大的紙卷保持穩(wěn)定，進(jìn)而使紙卷的生產(chǎn)質(zhì)量得到保證。

2 基于PLC300控制的下引紙復(fù)卷機(jī)拉力控制系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

由于下引紙復(fù)卷機(jī)具有一定的拉力控制需求，所以還要利用拉力控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)紙幅拉力控制。從結(jié)構(gòu)組成上來(lái)看，該系統(tǒng)由plc控制單元、支路電機(jī)、帶速反饋控制裝置、智能操作屏、壓磁式張力傳感器、斷紙檢測(cè)裝置、張力信號(hào)放大器和數(shù)字量輸入輸出模塊等多個(gè)部件構(gòu)成。由于系統(tǒng)有著較高的自動(dòng)化程度要求和控制精度要求，所以需要實(shí)現(xiàn)壓紙輥壓力的自動(dòng)控制和拉力控制等功能。為滿足這些需求，則需要采用PLC300控制單元實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)拉力控制。

2.2 PLC300控制單元

在拉力控制系統(tǒng)中，PLC300控制單元為系統(tǒng)核心組成部分，需要進(jìn)行成品紙卷參數(shù)計(jì)算、退紙輥轉(zhuǎn)矩控制、底輥速度控制和信號(hào)輸出、輸入處理等。而PLC300控制單元配備有PS307電源模塊，可將市電轉(zhuǎn)換為直流工作電壓，輸出電壓和電流為24V和5A，可以為CPU供電，并為直流模板提供負(fù)債電流。其CPU為313C-2DP，具有分布式緊湊型結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)楸嘲蹇偩€提供電源，并進(jìn)行用戶程序的執(zhí)行。在信號(hào)輸入、輸出方面，該控制單元配備有集成主從站接口，可用于連接單獨(dú)I/O接口，并當(dāng)做是實(shí)現(xiàn)信號(hào)快速預(yù)處理的局部單元。在現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中，則可以利用該接口實(shí)現(xiàn)高級(jí)控制。此外，控制單元內(nèi)部配置有多點(diǎn)接口MPI，可與MPI網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。而CUP內(nèi)部有數(shù)字量輸入、輸出通道，可用于進(jìn)行中斷輸入編程。因此，由于PLC300控制單元本身?yè)碛?6路數(shù)字量輸入、輸出通道，所以能夠使項(xiàng)目對(duì)數(shù)字量控制信號(hào)的處理需求得到滿足。

2.3 拉力控制實(shí)現(xiàn)

使用PLC300自帶端口，則可以完成電位器速度、拉力反饋、成品紙卷卷徑檢測(cè)信號(hào)等多種信號(hào)的采集，并通過(guò)通訊完成智能操作屏部分?jǐn)?shù)字給定信號(hào)的讀取。而事先完成壓紙輥壓力曲線的計(jì)算，并進(jìn)行程序的設(shè)置，則可以利用PLC300控制單元實(shí)現(xiàn)壓紙輥的壓力控制。完成卷徑信號(hào)讀取后，PLC300控制單元可以進(jìn)行壓力輸出信號(hào)的輸出，并將信號(hào)傳送至電液比例放大器。在對(duì)復(fù)卷機(jī)的前后底輥進(jìn)行控制時(shí)，需要分別進(jìn)行前底輥的轉(zhuǎn)矩控制和后底輥的速度控制，以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分配。利用PLC300控制單元的程序控制功能，則可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩負(fù)荷的合理分配。在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，PLC300控制單元可以完成成品紙卷即時(shí)直徑的計(jì)算，并結(jié)合紙卷直徑獲取底輥轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)。結(jié)合讀取得到的后底輥轉(zhuǎn)矩值，則能完成前底輥轉(zhuǎn)矩給定值的運(yùn)算處理，然后利用調(diào)速裝置實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)，以進(jìn)行成品紙卷緊度和硬度控制。

紙幅拉力存在于前后底輥和退紙輥之間，將對(duì)成品紙卷的形態(tài)產(chǎn)生影響。較好的實(shí)現(xiàn)拉力控制，才能避免紙幅發(fā)生橫向移動(dòng)，從而使紙卷質(zhì)量得到保證。在進(jìn)行拉力控制時(shí)，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)退紙輥電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制，確保紙卷拉力保持恒定，并且能夠在給定范圍內(nèi)。為此，還應(yīng)使底輥和退紙輥保持速度同步，并對(duì)退紙輥電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。在正常運(yùn)行的過(guò)程中，PLC300控制單元可以結(jié)合給定拉力控制信號(hào)和傳感器反饋信號(hào)完成退紙輥直徑即時(shí)值的檢測(cè)，然后按照預(yù)先設(shè)定的程序計(jì)算得到退紙輥轉(zhuǎn)矩，并利用現(xiàn)場(chǎng)總線將計(jì)算結(jié)果傳送至調(diào)速裝置，以實(shí)現(xiàn)紙幅拉力控制。值得注意的是，系統(tǒng)由引紙到運(yùn)行的過(guò)程中，底輥與退紙輥之間會(huì)出現(xiàn)紙幅拉力變化，即由松弛轉(zhuǎn)變?yōu)閺埦o。如果變化過(guò)程太快，則很容導(dǎo)致紙繃斷。因此，還應(yīng)按照S型曲線變化進(jìn)行紙幅拉力遞增控制，即先為退紙輥提供反方向的小轉(zhuǎn)速。此時(shí)，將采取控制退紙輥轉(zhuǎn)速和電流的雙閉環(huán)控制方式進(jìn)行紙幅拉力控制，并直至紙幅繃緊。在繃緊后，紙幅則會(huì)拉著退紙輥正向運(yùn)行，并直至達(dá)到轉(zhuǎn)速飽和，以便使電流環(huán)給定達(dá)到負(fù)的限幅值，而該數(shù)值是利用拉力等計(jì)算得到的。

3 結(jié)論

在下引紙復(fù)卷機(jī)控制系統(tǒng)中，拉力控制是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。而使用PLC300控制單元進(jìn)行紙幅拉力控制，則能夠使設(shè)備在正常運(yùn)行中保持恒定紙幅拉力，并在斷紙時(shí)實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)，所以能夠使卷紙質(zhì)量得到保證。因此，相關(guān)人員還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)該種控制系統(tǒng)的研究，以便更好的推進(jìn)造紙技術(shù)的自動(dòng)化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

黨志勇（1974-），男，陜西省澄城縣人。大學(xué)本科學(xué)歷。現(xiàn)就職于西安工程技師學(xué)院。主要研究方向?yàn)楣I(yè)過(guò)程電氣傳動(dòng)控制。

康家玉（1969-），女，陜西省西安市人。博士學(xué)位。現(xiàn)為陜西科技大學(xué)副教授。主要研究方向?yàn)楣I(yè)過(guò)程電氣傳動(dòng)控制。

作者單位

1.西安工程技師學(xué)院 陜西省西安市 710038

2.陜西科技大學(xué) 陜西省西安市 710114