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，本文對基于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)對紙幅拉力的控制，則能使這些問題得到解決，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，以便更好的推動紙卷自動化生產(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)而使其在斷紙時保持快速制動。之所以被稱之為下引紙復(fù)卷機(jī)，就是由于紙幅從機(jī)臺下方被送入，需要繞過支撐輥再卷上紙卷。在退紙卷上，紙還要引過下方多個引紙輥，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)實現(xiàn)紙幅拉力控制。從結(jié)構(gòu)組成上來看，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、斷紙檢測裝置、張力信號放大器和數(shù)字量輸入輸出模塊等多個部件構(gòu)成。由于系統(tǒng)有著較高的自動化程度要求和控制精度要求，所以需要實現(xiàn)壓紙輥壓力的自動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)計算、退紙輥轉(zhuǎn)矩控制、底輥速度控制和信號輸出、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)，能夠為背板總線提供電源，并進(jìn)行用戶程序的執(zhí)行。在信號輸入、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)做是實現(xiàn)信號快速預(yù)處理的局部單元。在現(xiàn)場總線系統(tǒng)中，則可以利用該接口實現(xiàn)高級控制。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控制單元本身擁有16路數(shù)字量輸入、輸出通道，所以能夠使項目對數(shù)字量控制信號的處理需求得到滿足。

2.3 拉力控制實現(xiàn)

使用PLC300自帶端口，則可以完成電位器速度、拉力反饋、成品紙卷卷徑檢測信號等多種信號的采集，并通過通訊完成智能操作屏部分?jǐn)?shù)字給定信號的讀取。而事先完成壓紙輥壓力曲線的計算，并進(jìn)行程序的設(shè)置，則可以利用PLC300控制單元實現(xiàn)壓紙輥的壓力控制。完成卷徑信號讀取后，PLC300控制單元可以進(jìn)行壓力輸出信號的輸出，并將信號傳送至電液比例放大器。在對復(fù)卷機(jī)的前后底輥進(jìn)行控制時，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，則可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩負(fù)荷的合理分配。在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，PLC300控制單元可以完成成品紙卷即時直徑的計算，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，將對成品紙卷的形態(tài)產(chǎn)生影響。較好的實現(xiàn)拉力控制，才能避免紙幅發(fā)生橫向移動，從而使紙卷質(zhì)量得到保證。在進(jìn)行拉力控制時，還應(yīng)實現(xiàn)退紙輥電動機(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，并對退紙輥電動機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。在正常運(yùn)行的過程中，PLC300控制單元可以結(jié)合給定拉力控制信號和傳感器反饋信號完成退紙輥直徑即時值的檢測，然后按照預(yù)先設(shè)定的程序計算得到退紙輥轉(zhuǎn)矩，并利用現(xiàn)場總線將計算結(jié)果傳送至調(diào)速裝置，以實現(xiàn)紙幅拉力控制。值得注意的是，系統(tǒng)由引紙到運(yùn)行的過程中，底輥與退紙輥之間會出現(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，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，并在斷紙時實現(xiàn)快速制動，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)的自動化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]周斌，孟彥京.基于西門子矢量變頻器6SE70裝置的復(fù)卷機(jī)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計[J].變頻器世界，2011（11）：68-72+55.

作者簡介

黨志勇（1974-），男，陜西省澄城縣人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)就職于西安工程技師學(xué)院。主要研究方向為工業(yè)過程電氣傳動控制。

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。主要研究方向為工業(yè)過程電氣傳動控制。

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