一種應用於卷材生產領域的智能張力控制器的製作方法

2023-04-24 09:16:11 2

專利名稱：一種應用於卷材生產領域的智能張力控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用於卷材生產領域的智能張力控制器，適用於對各種卷材生產領域中對材料張力進行智能控制。
背景技術：
工控行業在各種卷材生產領域中一些帶狀和線狀類的產品，經常需要控制張力來達到生產要求，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。早期的技術中張力控制通常採用人工手動控制，無法有效地準確地調節力度。目前新開發的全自動的張力控制器提升了張力控制的水平，同時也提升了張力控制器設計和製造技術水平。但是有的張力控制器不能全面適應各種卷材生產設備的變化，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，用戶不能根據自己的使用習慣對按鍵功能進行自定義等問題。因此需要開發方便用戶操作，張力任意設定，既可用於粗大材料，也適用於小張力的細小材料的張力控制，同時能將多臺張力控制器組網實現多軸同步控制的張力控制器。
發明內容本實用新型的目的是為了提供一種能方便用戶操作、生產運行狀態和參數顯示直觀，操作人性化、能將多臺張力控制器組網實現多軸同步控制張力的應用於卷材生產領域的智能張力控制器。為了實現上述目的，本實用新型採取的技術方案是:提供一種應用於卷材生產領域的智能張力控制器，包括微控制器、RS485通信接口、A/D轉換器、數字量I/O接口、D/A轉換器、功率驅動器、操作面板、系統電源和張力檢測器，所述的微控制器選用32位ARMCotex-M3內核微控制器，微控制器分別與RS485通信接口、A/D轉換器和數字量I/O接口互聯，微控制器還分別與D/A轉換器、功率驅動器、系統電源和操作面板連接；所述的操作面板上設有面板按鍵和液晶顯示屏；所述的A/D轉換器與張力檢測器連接。所述的RS485通信接口與上位機之間通過Modbus通訊協議通訊。所述的上位機為計算機或PLC控制器。所述的張力檢測器將來自差動式或應變式張力傳感器輸出的模擬電壓信號調理並輸入到A/D轉換器，輸輔助控制信號經過的模擬量輸入接口也輸入到A/D轉換器中。所述的D/A轉換器輸出的模擬量信號經過的模擬量輸出接口用於控制卷材生產中作為執行機構的變頻器/伺服驅動器。所述的功率驅動器輸出(T24V/4A的驅動信號控制作為執行機構的磁粉制動器的電流或夾送輥電機的轉速。所述的操作面板的面板按鍵中設有一個可編程的「Fn」功能按鍵。本實用新型的智能張力控制器使用時將來自差動式或應變式張力傳感器輸出的模擬電壓信號輸入到張力檢測器中，張力檢測器進行調理後輸出的信號送到高精度A/D轉換器，或者將輸輔助控制信號的模擬量輸入到A/D轉換器中，經AD採樣後轉換為實際的材料張力值；微控制器將檢測到的張力值與設定的目標張力值比較後，進行PID調節運算，然後將運算結果輸出到功率驅動器或者D/A轉換器；功率驅動器輸出(T24V/4A的驅動信號控制作為執行機構的磁粉制動器的電流或夾送輥電機的轉速，最終達到對材料的自動恆張力控制。另外，D/A轉換器輸出的模擬量信號可以用於控制使用變頻器/伺服驅動器作為執行機構的應用場合。為了滿足各種應用場合不同材料了控制要求，控制器內置了多種控制模式以及各種可編程的控制參數，參數可通過控制面板的操作按鍵設置。本實用新型的一種應用於卷材生產領域的智能張力控制器具有如下優點:1、本智能張力控制器配備了大尺寸的圖形液晶顯示屏，各種運行狀態和運行參數顯示直觀，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置有一個的可編程「Fn」功能按鍵，方便用戶根據自己的使用習慣對按鍵功能進行自定義。3、本智能張力控制器設有支持Modbus通信協議的RS485通訊接口，使多臺張力控制器可以組網實現多軸同步控制；通訊接口也方便用來與PLC等其它控制系統進行通訊。由於能與上位機進行通訊，極大地方便系統現場調試以及故障診斷。4、本智能張力控制器的傳感器採集到的模擬信號採用高精度A/D採樣，同時配合FIR濾波算法，控制器內置自學習PID算法和先進的錐度控制算法對卷材張力進行實時控制。5、本智能張力控制器兼容張力檢測器扭矩輸出模式、浮輥速度扭矩輸出模式以及張力檢測器速度輸出模式三種控制模式。支持磁粉制動器控制輸出以及變頻器/伺服驅動器控制輸出。本智能張力控制器具備手動調節功能。

圖1為本實用新型的一種應用於卷材生產領域的智能張力控制器設置結構框圖。圖2為本實用新型的智能張力控制器操作面板布置示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述:實施例1:本實用新型提供一種應用於卷材生產領域的智能張力控制器，設置結構如圖1所示，包括32位高性能ARM Cotex-M3內核微控制器、RS485通信接口、高精度A/D轉換器、數字量I/O接口、高精度D/A轉換器、0 24V輸出功率驅動器、操作面板、系統電源和張力檢測器，所述的32位高性能ARM Cotex-M3內核微控制器分別與RS485通信接口、A/D轉換器和數字量I/O接口互聯，32位ARM Cotex-M3內核微控制器還分別與D/A轉換器、0 24V輸出功率驅動器、系統電源和操作面板連接，所述的操作面板上設有面板按鍵和液晶顯示屏，所述的A/D轉換器與張力檢測器連接。RS485通信接口與上位機之間通過Modbus通訊協議通訊。上位機為計算機或PLC控制器。所述的張力檢測器將來自差動式或應變式張力傳感器輸出的模擬電壓信號調理並輸入到A/D轉換器，輸輔助控制信號經過的模擬量輸入接口也輸入到A/D轉換器中。[0023]所述的D/A轉換器輸出的模擬量信號經過的模擬量輸出接口用於控制卷材生產中作為執行機構的變頻器/伺服驅動器。所述的功率驅動器輸出(T24V/4A的驅動信號控制作為執行機構的磁粉制動器的電流或夾送輥電機的轉速。所述的操作面板的面板按鍵中設有一個可編程的「Fn」功能按鍵。參見圖2，設計的「Fn」功能按鍵方便用戶根據自己的使用習慣對按鍵功能進行自定義。本實用新型的智能張力控制器，能與上位機進行通訊，極大地方便設備的操作，方便現場調試以及故障診斷。本控制器操作人性化，功能完善，自動化程度高，可以多臺張力控制器組網實現多軸同步控制，適用於各種卷材生產領域中對材料張力進行控制。
權利要求1.一種應用於卷材生產領域的智能張力控制器，其特徵在於:包括微控制器、RS485通信接口、A/D轉換器、數字量I/O接口、D/A轉換器、功率驅動器、操作面板、系統電源和張力檢測器，所述的微控制器選用32位ARM Cotex-M3內核微控制器，微控制器分別與RS485通信接口、A/D轉換器和數字量I/O接口互聯，微控制器還分別與D/A轉換器、功率驅動器、系統電源和操作面板連接；所述的操作面板上設有面板按鍵和液晶顯示屏；所述的A/D轉換器與張力檢測器連接。
2.根據權利要求1所述的一種應用於卷材生產領域的智能張力控制器，其特徵在於:所述的RS485通信接口與上位機之間通過Modbus通訊協議通訊。
3.根據權利要求2所述的一種應用於卷材生產領域的智能張力控制器，其特徵在於:所述的上位機為計算機或PLC控制器。
4.根據權利要求1所述的一種應用於卷材生產領域的智能張力控制器，其特徵在於:所述的張力檢測器將來自差動式或應變式張力傳感器輸出的模擬電壓信號調理並輸入到A/D轉換器，輸輔助控制信號經過的模擬量輸入接口也輸入到A/D轉換器中。
5.根據權利要求1所述的一種應用於卷材生產領域的智能張力控制器，其特徵在於:所述的D/A轉換器輸出的模擬量信號經過的模擬量輸出接口用於控制卷材生產中作為執行機構的變頻器/伺服驅動器。
6.根據權利要求1所述的一種應用於卷材生產領域的智能張力控制器，其特徵在於:所述的功率驅動器輸出(T24V/4A的驅動信號控制作為執行機構的磁粉制動器的電流或夾送輥電機的轉速。
7.根據權利要求1所述的一種應用於卷材生產領域的智能張力控制器，其特徵在於:所述的操作面板的面板按鍵中設有一個可編程的「Fn」功能按鍵。
專利摘要本實用新型涉及一種應用於卷材生產領域的智能張力控制器，包括微控制器，RS485通信接口，A/D、D/A轉換器，數字量I/O接口，功率驅動器和張力檢測器，微控制器分別與RS485通信接口、A/D轉換器和數字量I/O接口互聯，微控制器還分別與D/A轉換器、功率驅動器、系統電源和操作面板連接，操作面板上設有面板按鍵和液晶顯示屏，按鍵中設有可編程的Fn功能鍵，用戶可對按鍵功能進行自定義；A/D轉換器與張力檢測器連接。RS485通信接口與上位機間通過Modbus通訊協議通訊，方便系統調試及故障診斷，並使多臺控制器組網實現多軸同步控制。本控制器自動化程度高，適用於各種卷材生產領域中對材料張力進行控制。
文檔編號G05D15/01GK202948338SQ20122055639
公開日2013年5月22日 申請日期2012年10月29日 優先權日2012年10月29日
發明者付春茂, 肖峻岭 申請人:武漢英諾瑞科技有限公司