本發(fā)明屬于壁紙印刷設(shè)備控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種伺服收卷機的電氣控制系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及一種伺服收卷機的電氣控制方法。

背景技術(shù)：

壁紙是一種應(yīng)用較廣泛的室內(nèi)裝修材料，不同于乳膠漆的單一、冷淡，壁紙具有色彩多樣、圖案豐富、施工方便、安全環(huán)保、價格優(yōu)惠等多種其它室內(nèi)裝飾材料所無法比擬的優(yōu)點，因其具有一定的強度和美觀的外表及較強的抗水性能，成為家裝及酒店裝修的主要來源，壁紙的生產(chǎn)過程為：原材料通過涂布pvc、凹版印刷、圓網(wǎng)印刷、高溫發(fā)泡、壓花、冷卻等不同工序加工處理，為便于運輸、工人施工，壁紙的最后工序則是定長收卷、裁切、包裝出廠。近年來，收卷機的樣式多種多樣，機械部件業(yè)已成熟，現(xiàn)有的收卷機的機械結(jié)構(gòu)主要包括機架、計米裝置、送料組、壓輥組，裁刀組，收卷棍組、前后擋板組、接料盤、卷緊組是沿進料方向依次排列，并且他們之間配合運動，同時還提供了卷緊部，讓掉落下來的小卷自動卷緊，為后續(xù)的包裝做好準(zhǔn)備，但因電控系統(tǒng)配置較低，導(dǎo)致收卷速度慢、工作效率低，整機只能在50m/min的速度下運行，無法滿足全伺服電子軸型設(shè)備的速度要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種伺服收卷機的電氣控制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的收卷速度慢、工作效率低的問題。

本發(fā)明還涉及一種伺服收卷機的電氣控制方法。

本發(fā)明所采用的第一種技術(shù)方案是，一種伺服收卷機的電氣控制系統(tǒng)，包括可編程控制器，可編程控制器上集成有數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊和高速脈沖輸出模塊，數(shù)字量輸入模塊通過導(dǎo)線連接有計米輪，可編程控制器插有通訊模塊，通訊模塊通過導(dǎo)線連接有人機交互界面，高速脈沖輸出模塊通過導(dǎo)線連接有伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器通過導(dǎo)線連接有收卷伺服電動機，數(shù)字量輸入模塊還通過導(dǎo)線分別連接有按鈕、傳感器，數(shù)字量輸出模塊通過導(dǎo)線分別連接有指示燈、電磁閥、繼電器。

本發(fā)明第一種技術(shù)方案的特點還在于，

數(shù)字量輸入模塊包括高速計數(shù)輸入通道和數(shù)字量輸入通道，高速計數(shù)輸入通道通過導(dǎo)線連接計米輪，按鈕、傳感器分別通過導(dǎo)線連接數(shù)字量輸入通道。

收卷伺服電動機上安裝有編碼器，伺服驅(qū)動器通過導(dǎo)線連接收卷伺服電動機，編碼器通過編碼器反饋線纜連接伺服驅(qū)動器。

傳感器包括收卷軸定位傳感器、壁紙插入檢測傳感器、收卷軸伸出檢測傳感器、收卷軸縮回檢測傳感器、送料氣缸送料到位檢測傳感器。

收卷伺服電動機通過傳動連接收卷軸，收卷軸上設(shè)置有收卷插槽，壁紙插入檢測傳感器收卷插槽內(nèi)，收卷軸定位傳感器用來檢測收卷軸的位置，收卷軸伸出檢測傳感器和收卷軸縮回檢測傳感器分別安裝在收卷軸伸出和縮回的極限位置處，送料氣缸送料到位傳感器安裝在送料氣缸伸出的極限位置處。

本發(fā)明采用的第二種技術(shù)方案是，一種伺服收卷機的電氣控制方法，采用一種伺服收卷機的電氣控制系統(tǒng)，

未啟動時，先通過人機交互界面設(shè)定定位速度、收卷速度、收卷減速速度、計米減速長度，計米長度；

啟動后，牽引壓輥下壓，收卷伺服電機以設(shè)定的定位速度旋轉(zhuǎn)，當(dāng)收卷軸定位傳感器檢測到信號，收卷伺服電機停止旋轉(zhuǎn)，此時，可編程控制器儲存當(dāng)前定位位置，完成首次定位；當(dāng)完成第一次定位后，在收卷軸縮回檢測傳感器有信號的情況下，牽引送料氣缸送料，當(dāng)送料氣缸送料到位檢測傳感器檢測到信號或者壁紙插入檢測傳感器檢測到信號時，牽引壓輥離壓，牽引送料氣缸退回，同時，當(dāng)壁紙插入檢測傳感器檢測到信號時，收卷伺服電機以設(shè)定的收卷速度開始收料，當(dāng)收卷長度到達計米減速長度設(shè)定的長度時，收卷伺服電機減速至設(shè)定的收卷減速速度，當(dāng)?shù)竭_設(shè)定的計米長度時，收卷伺服電機停止旋轉(zhuǎn)，牽引壓輥合壓，裁刀進行裁切動作，同時，如果收卷軸縮回檢測傳感器有信號時，可編程控制器內(nèi)部計米存儲區(qū)數(shù)據(jù)清零，收卷軸返回，在返回的同時收卷軸會根據(jù)當(dāng)前可編程控制器內(nèi)部存儲區(qū)的經(jīng)過值，進行計算完成二次定位動作，定位動作完成后，開始送料，不斷重復(fù)以上動作，實現(xiàn)自動連續(xù)收卷動作。

設(shè)定的定位速度、收卷速度、收卷減速速度為：

設(shè)定收卷伺服電機當(dāng)前轉(zhuǎn)速為v，單位為r/min，可編程控制器發(fā)送的目標(biāo)脈沖頻率為s，收卷伺服電機轉(zhuǎn)動一周所需要的脈沖數(shù)為p，則v＝s/p；

設(shè)定定位速度為伺服電機額定轉(zhuǎn)速的2/3；收卷速度為額定轉(zhuǎn)速的90％，收卷減速速度為額定轉(zhuǎn)速的2/3；計米減速長度為計米長度的90％。

對計米長度的計算是：根據(jù)計米輪的編碼器脈沖數(shù)及計米輪的周長進行計算，當(dāng)前計米長度＝計米輪編碼器讀數(shù)÷計米輪編碼器脈沖數(shù)×計米輪周長×微調(diào)系數(shù)。

對收卷伺服電機轉(zhuǎn)動一周所需要的脈沖數(shù)p的計算為：

記收卷伺服電機轉(zhuǎn)動一周編碼器輸出脈沖數(shù)為c，收卷伺服電機轉(zhuǎn)動一周可編程控制器需要發(fā)出的脈沖數(shù)為q，收卷伺服電機與收卷軸之間的減速比為m，則：

q*g＝c*n，

其中，c為伺服電機的分辨率，n為電機轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，n＝；則有q＝c/g；從而得出：

p＝q*m＝c*m/g。

本發(fā)明的有益效果是

1)簡單可控，收卷時間短，控制精度高。采用安川額定轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分伺服電機，松下fx-p系列plc，步進指令、脈沖指令控制，收卷時間僅為2s-3s；伺服電機，抗干擾能力強，可靠性高，響應(yīng)速度快，控制精度高。

傳統(tǒng)定位利用兩個定位傳感器進行位置反饋，由于受傳感器響應(yīng)時間的影響，每次定位可能存在誤差，一旦定位誤差大，就會存在送料無法準(zhǔn)確送入收卷軸的插孔中，導(dǎo)致卡紙，從而浪費了工人的收卷效率，也加大了在排除卡紙過程中的安全隱患。采用本發(fā)明高速收卷機電控系統(tǒng)，由原來的定位需要兩個傳感器每定一次位置需要采集一次傳感器位置數(shù)據(jù)，減少到只用一個傳感器，且在初次上電，采集一次傳感器位置數(shù)據(jù)，進行零位記憶功能，這樣大大減少了每次定位傳感器響應(yīng)速度滯后引起的定位不準(zhǔn)問題，加之伺服電機又是通過高分辨率的編碼器對當(dāng)前位置進行計算，大大提高了電機轉(zhuǎn)動精度。伺服的加入讓電機的相應(yīng)速度也大大提高，停機送料伺服電機響應(yīng)速度約為1ms，和變頻電機相比大大提高了響應(yīng)速度；

2)人機交流。高速收卷控制系統(tǒng)，采用的人機界員控制與監(jiān)視，畫面色彩絢麗，精致的外觀與設(shè)備完美結(jié)合。

3)計米精度提高。原有計米輪采用計米輪+計米控制器對收卷過程進行實時計米判斷，且采用300脈沖的計米輪進行控制。由于計米輪的脈沖數(shù)較少，計米精度就會相對較差。本發(fā)明把原有的計米輪更換成300脈沖的計米輪進行控制計算，且直接將計米輪發(fā)出的脈沖數(shù)送入plc高速計數(shù)器通道，進行plc內(nèi)部計算省去了原有操作面板的計米控制器裝置，改良后計米由原來的誤差±3cm提高到現(xiàn)在的誤差為±0.5cm；

4)收卷速度大幅提升。系統(tǒng)改良后可實現(xiàn)1分鐘10卷的收卷速度，將收卷能力由原來的壁紙印刷速度40-50米/分鐘，提高到現(xiàn)在80-90米/分鐘，大大提高了印刷機的開機印刷允許速度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種伺服收卷機的電氣控制系統(tǒng)的控制圖；

圖2是本發(fā)明一種伺服收卷機的電氣控制系統(tǒng)控制對象的機械結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2的左視圖；

圖4是本發(fā)明一種伺服收卷機的電氣控制系統(tǒng)控制對象的壁紙傳輸圖。

圖中，1.計米輪，2.按鈕，3.數(shù)字量輸入模塊，4.人機交互界面，5.數(shù)字量輸出模塊，6.通訊模塊，7.可編程控制器，8.傳感器，9.繼電器，10.收卷伺服電動機，11.伺服驅(qū)動器，12.高速脈沖輸出模塊，13.編碼器反饋線纜，14.指示燈，15.電磁閥，16.收卷軸，17.牽引壓輥，18.牽引送料氣缸，19.裁刀，20.收卷軸插入推出氣缸，21.傳動帶，22.中間過度軸，23.壓輥氣缸，24.收卷軸氣缸，25.傳料帶，26.收卷插槽；

31.高速計數(shù)輸入通道，32.數(shù)字量輸入通道；

81.收卷軸定位傳感器，82.壁紙插入檢測傳感器，83.收卷軸伸出檢測傳感器，84.收卷軸縮回檢測傳感器，85.送料氣缸送料到位檢測傳感器；

101.編碼器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。

本發(fā)明的一種伺服收卷機的電氣控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括可編程控制器7，可編程控制器7上集成有數(shù)字量輸入模塊3、數(shù)字量輸出模塊5和高速脈沖輸出模塊12，數(shù)字量輸入模塊3通過導(dǎo)線連接有計米輪1，可編程控制器7插有通訊模塊6，通訊模塊6通過導(dǎo)線連接有人機交互界面4，高速脈沖輸出模塊12通過導(dǎo)線連接有伺服驅(qū)動器11，伺服驅(qū)動器11通過導(dǎo)線連接有收卷伺服電動機10，數(shù)字量輸入模塊3還通過導(dǎo)線分別連接有按鈕2、傳感器8，數(shù)字量輸出模塊5通過導(dǎo)線分別連接有指示燈14、電磁閥15、繼電器9。

數(shù)字量輸入模塊3包括高速計數(shù)輸入通道31和數(shù)字量輸入通道32，高速計數(shù)輸入通道31通過導(dǎo)線連接計米輪1，按鈕2、傳感器8分別通過導(dǎo)線連接數(shù)字量輸入通道32。

收卷伺服電動機10上安裝有編碼器101，伺服驅(qū)動器11通過導(dǎo)線連接收卷伺服電動機10，編碼器101通過編碼器反饋線纜13連接伺服驅(qū)動器11。

傳感器8包括收卷軸定位傳感器81、壁紙插入檢測傳感器82、收卷軸伸出檢測傳感器83、收卷軸縮回檢測傳感器84、送料氣缸送料到位檢測傳感器85。

收卷伺服電動機10傳動連接收卷軸16，收卷軸16上設(shè)置有收卷插槽26，壁紙插入檢測傳感器82收卷插槽26內(nèi)，收卷軸定位傳感器81用來檢測收卷軸的位置，收卷軸伸出檢測傳感器83和收卷軸縮回檢測傳感器84分別安裝在收卷軸伸出和縮回的極限位置處，送料氣缸送料到位傳感器85安裝在送料氣缸伸出的極限位置處。

如圖2-3所示，本發(fā)明的收卷伺服電動機10通過傳動帶21和中間過度軸22來傳動連接收卷軸16的。

本發(fā)明的牽引壓輥17通過壓輥氣缸23實現(xiàn)下壓。

本發(fā)明收卷軸16的伸出和縮回依賴于與收卷軸16連接的收卷軸氣缸24的運動實現(xiàn)。

本發(fā)明的伺服驅(qū)動器11采用安川7系控制器，用它來驅(qū)動整個收卷過程中的伺服電機，伺服驅(qū)動器11的作用是給收卷伺服電動機10提供動力，并接受來至plc的脈沖指令，完成定位，收卷提速、減速、停車等一些列動作。

本發(fā)明的可編程控制器7采用日本松下fx系列plc，通過編寫步進程序，計米程序，脈沖定位程序等。完成整個控制過程?？刂票倔w自帶高速計數(shù)輸入通道，高速脈沖輸出通道，結(jié)構(gòu)緊湊，為走脈沖控制模式提供了條件。

本發(fā)明的計米輪1采用300脈沖計米輪，作用是給可編程控制器提供脈沖計米數(shù)據(jù)。

本發(fā)明傳感器8的作用是給plc提供判斷條件，讓程序知道目前的工作狀態(tài)，為步進控制做好條件。

本發(fā)明收卷伺服電動機10的作用是為整個收卷機提供動力。

本發(fā)明的人機交互界面是用來監(jiān)控整個收卷過程的狀態(tài)和收卷參數(shù)設(shè)置。

本發(fā)明的一種伺服收卷機的電氣控制方法，采用一種伺服收卷機的電氣控制系統(tǒng)，

未啟動時，先通過人機交互界面4設(shè)定定位速度、收卷速度、收卷減速后的速度、計米減速長度，計米長度；

啟動后，牽引壓輥17下壓，收卷伺服電機10以設(shè)定的定位速度旋轉(zhuǎn)，當(dāng)收卷軸定位傳感器81檢測到信號，伺服驅(qū)動器11控制收卷伺服電機10停止旋轉(zhuǎn)，此時，可編程控制器7儲存當(dāng)前定位位置，實現(xiàn)對收卷軸16插入位置進行定位，完成首次定位；當(dāng)完成第一次定位后，在收卷軸縮回檢測傳感器84有信號的情況下，牽引送料氣缸18送料，當(dāng)送料氣缸送料到位檢測傳感器85檢測到信號或者壁紙插入檢測傳感器82檢測到信號時，牽引壓輥17離壓，牽引送料氣缸18退回，同時，當(dāng)壁紙插入檢測傳感器82檢測到信號時，收卷伺服電機10以設(shè)定的收卷速度開始收料，當(dāng)收卷長度到達計米減速長度設(shè)定的長度時，收卷伺服電機10減速至設(shè)定的收卷減速后的速度，當(dāng)?shù)竭_設(shè)定的計米長度時，收卷伺服電機停止旋轉(zhuǎn)，牽引壓輥17合壓，如圖4示，裁刀19進行裁切動作，同時，如果收卷軸縮回檢測傳感器有信號時，可編程控制器內(nèi)部計米存儲區(qū)數(shù)據(jù)清零，收卷軸16返回，在返回的同時收卷軸16會根據(jù)當(dāng)前可編程控制器7內(nèi)部存儲區(qū)的經(jīng)過值，進行計算完成二次定位動作，定位動作完成后，開始送料，不斷重復(fù)以上動作，實現(xiàn)自動連續(xù)收卷動作。

如圖4所示，來料通過傳料帶25傳輸。

如果收卷過程中遇到需要暫停收卷的情況，只需按下暫停按鈕14，收卷暫停，暫停指示燈亮，再次按下暫停時，指示燈熄滅，繼續(xù)收料。

設(shè)定的定位速度、收卷速度、收卷減速后的速度為：

記收卷伺服電機10的當(dāng)前轉(zhuǎn)速為v，單位為r/min，可編程控制器7發(fā)送的目標(biāo)脈沖頻率為s，收卷伺服電機10轉(zhuǎn)動一周所需要的脈沖數(shù)為p，則v＝s/p；設(shè)定定位速度為額定轉(zhuǎn)速的2/3；收卷速度為額定轉(zhuǎn)速的90％，收卷減速的速度為額定轉(zhuǎn)速的2/3。

計米減速長度為計米長度的90％。

對計米長度的計算是：根據(jù)計米輪的編碼器脈沖數(shù)及計米輪的周長進行計算，當(dāng)前計米長度＝計米輪編碼器讀數(shù)÷計米輪編碼器脈沖數(shù)×計米輪周長×微調(diào)系數(shù)。

對收卷伺服電機10轉(zhuǎn)動一周所需要的脈沖數(shù)p的計算為：

記收卷伺服電機10轉(zhuǎn)動一周編碼器101輸出脈沖數(shù)為c，收卷伺服電機10轉(zhuǎn)動一周可編程控制器需要發(fā)出的脈沖數(shù)為q，收卷伺服電機10與收卷軸之間的減速比為m，則：

q*g＝c*n，

其中，c為伺服電機的分辨率，n為電機轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，n＝1；則有q＝c/g；從而得出：

p＝q*m＝c*m/g。

本發(fā)明的一種伺服收卷機的電氣控制方法，首次啟動時，可編程控制器7對收卷軸16插入位置進行定位，并把插入位置經(jīng)過值的脈沖數(shù)寫入控制器進行保存，作為定位點脈沖數(shù)記憶。定位完成后，開始收卷，收卷的長度會根據(jù)計米輪采集上來的脈沖數(shù)與設(shè)定的計米長度換算后的脈沖數(shù)進行比較，當(dāng)達到設(shè)定的計米減速長度時進行減速，到達設(shè)定計米長度后會有一個脈沖經(jīng)過值dt90300存儲在數(shù)據(jù)區(qū)，此時用經(jīng)過值dt90300除以收卷軸轉(zhuǎn)動一圈需要的脈沖數(shù)dt100所得余數(shù)與dt100比較，差多少補多少，補得脈沖數(shù)即完成第二次定位，以此類推。