生箔機橫幅自動調節控制系統

楊鋒 王斌 李應恩 李會東 王建智

[摘? ? 要]銅箔生產線上橫幅的控制是一個非常重要的環節，一個好的傳控系統能確保銅箔產品的質量，提高生產效率。為了解決目前國內銅箔生產設備控制精度較低的問題，研制了一套適用于銅箔條幅控制系統。文章介紹一種箔材控制系統，該系統主要由檢測設備、處理平臺及傳動控制裝置組成。全系統形成閉環自動控制系統，減少人工調整，大大提高生產效率。

[關鍵詞]箔紙;橫幅;自動調整

[中圖分類號]TD635 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）11–00–02

Automatic Adjustment Control System for the Banner of the foil Forming Machine

Yang Feng， Wang Bin， Li Ying-en， Li Hui-dong， Wang Jian-zhi

[Abstract]The control of the banner on the copper foil production line is a very important link. A good transmission and control system can ensure the quality of copper foil products and improve production efficiency. In order to solve the problem of low control accuracy of domestic copper foil production equipment， a set of control system suitable for copper foil banners has been developed. This article introduces a foil control system， which is mainly composed of detection equipment， processing platform and transmission control device. The whole system forms a closed-loop automatic control system， which reduces manual adjustments and greatly improves production efficiency.

[Keywords]foil; banner; automatic adjustment

表面密度、厚度均勻度是銅箔生產中的一項重要指標，縱向（MD）定量控制技術在當前已經得到了廣泛應用。普通銅箔需要經過過度切割，最后橫幅數量波動與縱向數量波動對產品質量的影響程度相同。所以銅箔條面密度脈動（CD）是銅箔厚度變化的結果，由于現有技術不能實現自動化控制，需要人工來調整和控制，對銅箔輸送過程控制不良，銅箔厚度不均勻、精度較低。

壓片機在線監測系統及其監控方法包括電流采集模塊，實時采集壓路機電流;轉速采集模塊，實時采集鈦輥驅動速度;控制器，用于接收電流、電壓采集模塊的數據;后臺服務器，由控制器采集到的數據進行計算，以求出所產生的銅箔當前厚度。該系統能實時監視加電時的電流、鈦輥速度等參數，并將其傳輸至后臺系統，CPU通過特定算法，實時計算出所產生的銅箔厚度，在中間過程中，一旦銅箔厚度超過設定范圍，就會觸發報警，提示現場人員急速處理，并自動記錄異常時段和異常米數。

目前所采用的技術是提供一種在線監測系統和一種通過模頭對刀刃進行控制的方法，銅箔厚度不均，精度較低。該系統針對現有技術，提供了一套利用金屬片對刀口對模具進行控制的在線監控系統和方法，并提供了一套銅箔厚度不均、精度較低的在線監控系統。針對以上技術問題，采用下面的技術方案，實現了該系統的設計。

1 自動調幅生箔機頭控制系統的組成

系統由檢測裝置、參數處理平臺、驅動裝置等組成，系統通過生箔機把銅箔送到檢測裝置，隨后對傳送銅箔的數據進行檢測，并將檢測數據上傳到參數處理平臺。所得參數作為閉環控制系統的參考依據，以實現對系統的自動調節與控制。如圖1所示。

1.1 處理平臺

由處理臺對檢測數據進行處理計算，將處理計算的信號送到驅動控制設備，驅動控制設備根據所收到的信號產生閥門控制信號;把閥門控制信號傳送到金屬箔機上，由生箔機控制生箔機，使生箔機根據其接收信號的動作。

壓箔機把閥門的動作信號反饋給驅動控制設備，然后驅動控制裝置把閥門的動作信號反饋給處理平臺。它是一種閉環結構，包括生箔機、探測設備、處理平臺和傳動控制裝置。其采用閉環自控系統控制金屬箔機閥的動作，減少手工調整，提高工作效率;通過處理平臺控制金屬箔機閥位置，保證銅箔生產過程中銅箔厚度，提高銅箔生產精度。

操作臺可實時地監測銅箔厚度數據，并能實時跟蹤實際閥門位置的變化情況，提高了控制系統的精確度，從而獲得較高的銅箔精度。

1.2 閥運算組件

氣門計算模塊包括：閥位獲取單元、初值獲得單元、切換單元、比例積分單元和變換單元。閥位獲取單元，用以獲得待控制的閥門閥位;初始輸入量單位，用來獲得閥門計算單元的初始輸入量;開關單元，根據閥門的閥位導通相應的通道;比例積分單元，用來在開關單元觸發時，在相應的通道中輸出初始輸入量對應的調節信號;轉換單元，用來將調節信號轉化為閥門計算單元的閥門變化量。

計算了單元閥的可變性，該閥具有良好的穩定性。閥控保護模塊由鄰域保護模塊、相鄰點聯動模塊、閥位控制模塊、整體閥位優化模塊等組成;鄰域保護模塊可判斷相鄰閥門的閥位差，當閥位差異位于閾值范圍內時，即可進入相鄰點聯動模塊;相鄰點聯動模塊比較相鄰n個閥門閥位與當前閥門的閥位差，并根據當前閥門的閥位進行調整，然后根據當前閥門的閥位進行調整，從而使閥位控制模塊比較閥位均值與當前閥位的閥位均值相對應的閥位與當前閥位的閥位差值，并對目前的閥位進行調整。在生產時，通過預測各閥閥位變化趨勢，多重保護控制，不會引起生產事故，且生產出銅箔精度較高。

1.3 探測設備

探測設備包括一導軌和檢測單元，檢測單元放置在軌道上，滑接導軌;檢測器滑行均勻，可實時檢測銅箔厚度，確保銅箔均勻性，提高銅箔產品質量。最優的方法是探測裝置自上而下設置有光管和電離室;銅箔穿過射線管與電離室的中央。因為銅箔吸收了部分光線。與入射光強度相比，在穿過極片時，光線的強度會發生一些變化。在銅箔上填充一種特殊氣體電離室檢測射線穿透銅箔前后射線強度，可以較好地測量銅箔的厚度。

探測設備通過以太網傳輸到處理平臺上，通過以太網將處理計算出來的信號傳輸到驅動控制設備。它的傳輸速率高、傳輸安全、可靠。

1.4 傳動控制器

傳動控制設備包括PLC控制器，PLC控制器把接收到的閥實際變化通過4～20 mA的硬線傳輸到生箔機。使用硬件傳送控制的生箔機，適應性強。所測數據包括銅箔厚度及相應位置;圖像顯示數據包括銅箔、銅箔厚度、上載到處理單元銅箔厚度。

由于采用上述技術方案，該系統具有明顯的技術效果：箔材、檢測儀、處理臺及傳動控制裝置組成閉環自動控制系統，減少人工調整，因現場工作環境管道中存在酸性腐蝕液體，對人員有一定傷害，提高了銅箔生產精度，降低了生產精度。

2 控制系統的整體設計

2.1 總體設計思想

自動調幅生箔機控制系統，由探測裝置、處理臺及傳動控制裝置組成。該設備的制作流程為：①用生箔機將所生產的銅箔送到檢測設備;②檢測設備檢測送銅箔數據，并將檢測數據上傳到處理平臺;③處理平臺對檢測數據進行處理，將處理計算后的信號傳送到驅動控制裝置;④驅動控制裝置根據收到的信號產生閥門控制信號;⑤將閥門控制信號傳送到生箔機，生箔機根據接收的信號進行處理，使所需閥門的動作信號反饋到驅動控制設備上，并將閥門控制信號傳遞給生箔機，生箔機根據所接收的信號進行操作，使所需操作的控制裝置能夠得到檢測設備。

為保證銅箔生產線在銅箔生產線上實現自動化控制，在該生產線上實現一套閉環自動控制系統，通過該系統控制箔條閥的動作，減少手工調整，提高工作效率;通過處理平臺對金屬箔機閥閥位進行控制，保證銅箔生產過程中銅箔厚度，提高銅箔生產精度。

2.2 銅箔相關參數的控制

操作臺可實時地監測銅箔厚度數據，并能實時跟蹤實際閥門位置的變化情況，提高控制系統的精確度，從而獲得較高的銅箔精度。探測設備包括一導軌和檢測單元，檢測單元放置在軌道上，滑接導軌;檢測器滑行均勻，可實時檢測銅箔厚度，確保銅箔均勻性，提高銅箔產品質量。探測裝置自上而下設置有射線管及電離室;銅箔穿過射線管與電離室的中央。探測設備通過以太網傳輸到處理平臺上，通過以太網將處理計算出來的信號傳輸到驅動控制設備。它的傳輸速率高、傳輸安全、可靠。

傳動控制設備包括PLC控制器，PLC控制器把接收到的閥實際變化通過4～20 mA的硬線傳輸到生箔機。使用硬件傳送控制的生箔機，適應性強。所測數據包括銅箔厚度及相應位置;圖像顯示數據包括銅箔、銅箔厚度、上載到處理單元銅箔厚度。

2.3 閥門計算單元的設計

氣門計算模塊包括：閥位獲取單元、初值提取單元、切換單元、比例積分單元和變換單元。閥位獲取單元，用以獲得待控制的閥門閥位;初始輸入量單位，以檢測設備輸入的銅箔厚度初始數據;開關單元，根據閥門的閥位導通相應的通道;比例積分單元，用于在切換單元觸發時，在相應的通道中輸出初始輸入量對應的調整信號;轉換單元，用來將調整信號轉化為閥門計算單元的閥門變化量;通過閥門計算單元，它的穩定度好，魯棒性強。閥控制保護模塊由鄰域保護模塊、相鄰點聯動模塊、閥位控制模塊、整體閥位優化模塊等組成;鄰域保護模塊可判斷相鄰閥門的閥位差值，當閥位差異在閾值范圍內時，即進入相鄰點聯動模塊;閥位差閾值為20～30，整個閥位為0～100相鄰點的聯動模塊比較相鄰的氣門位置。

閥位控制模組將閥位均值與當前閥位進行比較，當前閥位高于一個預置值;閥位預置是鋸齒波每個閥對應的閥位值，在未加閥控制保護單元之前，控制一段時間內，所有閥位都會偏低或偏高，其波動較大;鋸齒波為每個閥門對應的閥位值，在加入閥門控制保護單元之前，閥位值波動小，而閥位值為50，鋸齒波為每一個閥門相應的閥位值，在加入閥門控制保護單元之前，閥位值波動小，而閥位值為50的比例大小。因此，閥位控制在加入閥控制保護單元之前，閥位變化不大或偏大，其波動較大，為閥門控制后的效果，鋸齒波為每一個閥門對應的閥位，在加入閥門控制保護單元之前，閥位值波動。

2.4 系統探測裝置的設計和工作流程

（1）采空電壓，射線管打開，射出的射線經射孔向下照射，輻射強度為E;射線只穿透空氣到達電收集室，離子室的射線能被轉化成空電壓信號U1。

（2）連續檢測，在連續檢測時，銅箔在輻射源與電離室之間穿行，射線會對穿過銅箔，射線在穿透時被吸收一部分，射線強度減弱為e;此時，電離室轉換得到測量電壓U2;連續檢測過程中U2因銅箔厚度的不同而改變。

（3）測厚計算，經測厚后標定銅箔的吸收系數K和平移系數b。

3 結束語

本文著重介紹了一種自動調幅控制系統的設計思想。在制造銅箔的同時，將所生產的銅箔送到檢測設備上;檢測設備檢測并輸送銅箔數據，同時上傳至參數處理平臺，系統對數據進行計算處理并傳送到驅動控制裝置上，為閉環系統提供反饋數據，從而實現對系統的自動控制與調節。由于現場工作環境管道中存在酸堿腐蝕液體，會對人造成一定傷害，在很大程度上可增加操作者的安全性;另外，參數處理平臺設置閥門控制保護器，確保銅箔生產中銅箔厚度均勻，在一定程度上提高了銅箔的生產精度。

參考文獻

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