Page 106 - 《橡塑技术与装备》2020年17期（9月上半月橡胶）

橡塑技术与装备（橡胶） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (RUBBER)

费。基于以上两方面，对卷曲工位的速度和塑料纸导 D=2(nd+a 1 ) （4）
开张力控制方式进行改造。 通过以上公式计算，可以计算出当前物料卷径。
该方法特点在于卷径的变化以二次函数上升的趋势，
2 卷曲工位速度和张力控制改造 卷径不会有波动。但由于物料的打滑，厚度计算误差
2.1 卷曲工位速度控制 的等因素，会有一点偏差。
在卷曲控制中，需要保证生产线速度与卷曲速度 通过以上分析，本项目中采用的是间接计算方法，
的线速度保持一致。但是在控制电机时，我们只能控 通过计算接近开关计算卷曲米数及物料厚度，计算出
制角速度，通过计算卷径来控制线速度。 当前物料的直径。部分西门子 PLC 程序进行编写。如
2.1.1 卷径计算方式及选择 图 3 所示。
在卷径的计算方法中，有直接计算方法和间接计
算方法。
（1）直接计算法
激光测量采用的是激光传感器测量物料到传感器
的距离，通过传感器输出的电压信号与卷径成线性比
例关系。因此实际卷径可以根据公式 1 进行计算。
(D max D− min)
D = ×U + D min （1）
(U max U− min) 图 3 卷径计算
其中 D 代表当前直径值 ； D max 代表系统设置最大
2.1.2 速度控制方式
直径 ； D min 代表系统设置的最小直径 ； U max 代表最大
在控制卷曲时，其线速度和包边线速度一样时，
直径时超声波传感器输出最大值 ； U min 代表最小直径
物料能够较好的收卷。根据公式（5）得知 , 通过计算
时超声波输出最小值 ； U 代表当前实际值。激光测距
出卷曲速度和包边速度的比率，从而控制卷曲速度。
的主要特点在于程序计算简单，但缺点在于塑料纸颜
R 1 ×W 1 =R 2 ×W 2 (5)
色及卷曲的速度快慢对激光传感器的影响较大，因此 其中 R 1 = 卷曲实际直径 ； W 1 = 卷曲电机角速度 ；
卷径计算会有忽大忽小的波动。
R 2 = 包边输送带直径 ； W 2 = 包边电机角速度。
（2）间接计算法
而在实际控制过程中，由于现场生产线的波动及
间接计算方法一般通过接近开关计数，在收卷过
卷径计算等因素影响，在控制中增加比例系数 K, 从而
程中，卷径会逐渐变大，同时卷曲米数也在增加。通
得知计算公式（6）
过员工输入的配方数据，计算出当前物料的厚度 d。
W 1 =K× R 2 ×W 2 (6)
因此每增加一圈，其周长也相应的增加 2πd。而接近 R 1
开关计算出的物料总长度 L 与每圈的周长成等差数列 在卷曲前增加 3 对光电开关，上面光电开关用于
关系 , 从而计算出当前总圈数 n。通过总圈数计算出当 卷曲停止 ；下面光电开关用于控制包边停止 ；中间光
前卷轴直径 [1] 。 电开关用于控制比例系数的调整。其 PLC 程序如图 4
假设卷轴初始半径 a 1 ，物料长度 L，物料厚度 d， 所示。
计算出当前圈数 n，当前卷轴直径 D，其数学模型如
下所示 ；

1
π
L = n 2π 1 a + ( n n − 1)2 d (2)
2
由公式 2 推导计算出圈数 n，
− (2a π d ) + (2a π d ) +4d L
1 − π
π
2
1 − π
n= （3）
2dπ 图 4 比例系数计算 PLC 程序
通过圈数 n 计算出当前卷径 D， T409 ：比例系数的调整周期。
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