專利名稱：單線切割機切割線恒張力閉環(huán)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單線切割機切割線恒張力閉環(huán)控制方法。
技術(shù)背景
在單線切割機中，要保證切片質(zhì)量的切割效率，切割線的張力穩(wěn) 定和切割線的線速度是兩個衡量單線切割機的重要指標。在運行過程 中，恒定的張力和更高的切割線線速度是控制中的關(guān)鍵技術(shù)，由于要 保證切片效率和切片質(zhì)量， 一個高響應(yīng)穩(wěn)定的控制方法是非常關(guān)鍵
的；經(jīng)檢索，.尚未發(fā)現(xiàn)同類型的張力閉環(huán)控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高響應(yīng)穩(wěn)定的單線切割 機切割線恒張力閉環(huán)控制方法。 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明是利用由張力緩沖機構(gòu)、可編程控制器、旋轉(zhuǎn)編碼器、第 一、第二繞線輪的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，,一,、第二繞線輪的橫移伺服驅(qū)動 系統(tǒng)組成的張力閉環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)的；所述張力緩沖機構(gòu)由擺臂、精 密氣缸、彈簧、彈簧座、導(dǎo)輪、零位開關(guān)組成；其特征在于其具體控 制方法如下:
a、第一繞線輪的伺服驅(qū)動系統(tǒng)始終采用扭矩控制方式；第二繞 線輪的伺服驅(qū)動系統(tǒng)始終采用速度控制方式；
所述第一、第二繞線輪的伺服驅(qū)動夢、統(tǒng)分別由其伺服電機和伺服 驅(qū)動器組成；
'b、第二繞線輪的伺服驅(qū)動系統(tǒng)按設(shè)定線速度加減速往復(fù)運行，
在運行過程中計算巻徑變化，調(diào)整其伺服電機的轉(zhuǎn)速，使伺服電機轉(zhuǎn) 速*巻徑*11=設(shè)定線速度；第一繞線輪的伺服驅(qū)動系統(tǒng)依據(jù)張力反饋做PID運算，實時調(diào)整
扭矩輸出大小，以確保切割線上的張力保持恒定；
C、在運行過程中，第一、第二繞線輪的伺服驅(qū)動系統(tǒng)和橫移伺
服驅(qū)動系統(tǒng)的伺服驅(qū)動器之間利用CAN-BUS總線傳輸實時轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn) 數(shù)，通過匹配計算確定橫移軸移動速度與方向，并賦值運行。
本發(fā)明的有益效果是充分利用速度控制方式和扭矩控制方式的 最大特性，在切割線的穩(wěn)定性和線速度上都有顯著的提高，本方法還 具有高響應(yīng)并且穩(wěn)定性好。


圖1為本發(fā)明的三維立體正視圖2為本發(fā)明的三維立體后視圖3為本發(fā)明的硬件配置原理框圖4為本發(fā)明的PID控制原理框圖5為本發(fā)明軟件流程圖。
在圖1-2中.1第一繞線輪、2第一繞線輪的伺服驅(qū)動系統(tǒng)(包 括伺服鬼機和伺服驅(qū)動器)、3第二繞線輪、4第二繞線輪的伺服驅(qū)動 系統(tǒng)(包括伺服電機和伺服驅(qū)動器)、5擺臂軸心、6切割線、7零位 開關(guān)遮光片、8零位開關(guān)、9精密氣缸、10彈簧座、11擺臂、12導(dǎo) 輪、13彈簧、14支架、15旋轉(zhuǎn)編碼器、16第一繞線輪的橫移伺服驅(qū) 動系統(tǒng)(包括伺服電機和伺服驅(qū)動器)、17第二繞線輪的橫移驅(qū)動系 統(tǒng)(包括伺服電機和伺服驅(qū)動器)。 具本實施方式
實施例(參見圖l-5):
本實施例是利用由張力緩沖機構(gòu)、可編程控制器、旋轉(zhuǎn)編碼器、 第一、第二繞線輪的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，第一、第二繞線輪的橫移伺服驅(qū) 動系統(tǒng)組成的張力閉環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)的；所述張力緩沖機構(gòu)由擺臂11、精密氣缸9、彈簧13、彈簧座IO、導(dǎo)輪12、零位開關(guān)8組成；
其特征在于其具體控制方法如下
.a、第一繞線輪1的伺服驅(qū)動系統(tǒng)始終采用扭矩控制方式；第二 繞線輪的伺服驅(qū)動系統(tǒng)始終采用速度控制方式；
所述第一、第二繞線輪的伺服驅(qū)動系統(tǒng)分別由其伺服電機和伺服 驅(qū)動器組成;
b、第二繞線輪3的伺服驅(qū)動系統(tǒng)按設(shè)定線速度加減速往復(fù)運行， 在運行過程中計算巻徑變化，調(diào)整其伺服電機的轉(zhuǎn)速，使伺服電機轉(zhuǎn)
速*巻徑* jt 二設(shè)定線速度；
第一繞線輪的伺服驅(qū)動系統(tǒng)依據(jù)張力反饋做PID運算，實時調(diào)整 扭矩輸出大小，以確保切割線上的張力保持恒定；
.c、在運行過程中，第一、第二繞線輪的伺服驅(qū)動系統(tǒng)和橫移伺 服驅(qū)動系統(tǒng)的伺服驅(qū)動器之間利用CAN-BUS總線傳輸實時轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn) 數(shù)，通過匹配計算確定橫移軸移動速度與方向，并賦值運行。
在本實施例中，可編程控制器的型號為OMRON CP1H-XA40DT-D; 旋轉(zhuǎn)編碼器的型號為OMRON E6C3-CWZ;零位開關(guān)為市售產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1、單線切割機切割線恒張力閉環(huán)控制方法，它是利用由張力緩沖機構(gòu)、可編程控制器、旋轉(zhuǎn)編碼器、第一、第二繞線輪的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，第一、第二繞線輪的橫移伺服驅(qū)動系統(tǒng)組成的張力閉環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)的；所述張力緩沖機構(gòu)由擺臂(11)、精密氣缸(9)、彈簧(13)、彈簧座(10)、導(dǎo)輪(12)、零位開關(guān)(8)組成；其特征在于其具體控制方法如下a、第一繞線輪(1)的伺服驅(qū)動系統(tǒng)始終采用扭矩控制方式；第二繞線輪的伺服驅(qū)動系統(tǒng)始終采用速度控制方式；所述第一、第二繞線輪的伺服驅(qū)動系統(tǒng)分別由其伺服電機和伺服驅(qū)動器組成；b、第二繞線輪(3)的伺服驅(qū)動系統(tǒng)按設(shè)定線速度加減速往復(fù)運行，在運行過程中計算卷徑變化，調(diào)整其伺服電機的轉(zhuǎn)速，使伺服電機轉(zhuǎn)速*卷徑*π＝設(shè)定線速度；第一繞線輪的伺服驅(qū)動系統(tǒng)依據(jù)張力反饋做PID運算，實時調(diào)整扭矩輸出大小，以確保切割線上的張力保持恒定；c、在運行過程中，第一、第二繞線輪的伺服驅(qū)動系統(tǒng)和橫移伺服驅(qū)動系統(tǒng)的伺服驅(qū)動器之間利用CAN-BUS總線傳輸實時轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)數(shù)，通過匹配計算確定橫移軸移動速度與方向，并賦值運行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單線切割機切割線恒張力閉環(huán)控制方法，其控制方式是固定一個線輪的控制方式為速度控制方式，固定另一個線輪的控制模式為扭矩控制方式，并只對扭矩控制方式軸結(jié)合張力反饋系統(tǒng)做實時調(diào)節(jié)，形成閉環(huán)控制，充分利用速度方式和扭矩方式控制的最大特性，在切割線的穩(wěn)定性和線速度上都有顯著的提高。
文檔編號G05D15/01GK101644934SQ200910075329
公開日2010年2月10日 申請日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者楊生榮, 王仲康 申請人:中國電子科技集團公司第四十五研究所