基于PLC300控制的下引紙復卷機拉力控制系統

能否較好的實現紙幅拉力控制，直接關系到成品紙卷的質量。基于這種認識，本文對基于PLC300控制的下引紙復卷機拉力控制系統展開了研究，以期為關注紙幅拉力控制問題的人們提供參考。

【關鍵詞】PLC300控制 下引紙復卷機 拉力控制系統

在現實生活中，下引紙復卷機得到了廣泛應用。而使用該類設備進行紙卷生產容易出現紙卷松軟或內部斷頭等情況，以至于成品紙卷質量受到了影響。加強對紙幅拉力的控制，則能使這些問題得到解決，從而更好的進行成品紙卷生產。因此，相關人員還應加強下引紙復卷機拉力控制系統研究，以便更好的推動紙卷自動化生產技術的發展。

1 下引紙復卷機拉力控制需求

在下引紙復卷機工作的過程中，需要從卷紙機上將卷筒紙取下，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電機等裝置，能夠使紙幅有一定的拉張力，進而使其在斷紙時保持快速制動。之所以被稱之為下引紙復卷機，就是由于紙幅從機臺下方被送入，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，并繞經固定的縱切結構和支撐輥，最終卷在卷紙軸上。在復卷過程中，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定，進而使紙卷的生產質量得到保證。

2 基于PLC300控制的下引紙復卷機拉力控制系統

2.1 系統結構組成

由于下引紙復卷機具有一定的拉力控制需求，所以還要利用拉力控制系統實現紙幅拉力控制。從結構組成上來看，該系統由plc控制單元、支路電機、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字量輸入輸出模塊等多個部件構成。由于系統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控制單元實現系統拉力控制。

2.2 PLC300控制單元

在拉力控制系統中，PLC300控制單元為系統核心組成部分，需要進行成品紙卷參數計算、退紙輥轉矩控制、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債電流。其CPU為313C-2DP，具有分布式緊湊型結構，能夠為背板總線提供電源，并進行用戶程序的執行。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I/O接口，并當做是實現信號快速預處理的局部單元。在現場總線系統中，則可以利用該接口實現高級控制。此外，控制單元內部配置有多點接口MPI，可與MPI網絡節點實現數據通信。而CUP內部有數字量輸入、輸出通道，可用于進行中斷輸入編程。因此，由于PLC300控制單元本身擁有16路數字量輸入、輸出通道，所以能夠使項目對數字量控制信號的處理需求得到滿足。

2.3 拉力控制實現

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數字給定信號的讀取。而事先完成壓紙輥壓力曲線的計算，并進行程序的設置，則可以利用PLC300控制單元實現壓紙輥的壓力控制。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。在對復卷機的前后底輥進行控制時，需要分別進行前底輥的轉矩控制和后底輥的速度控制，以實現負荷分配。利用PLC300控制單元的程序控制功能，則可以實現轉矩負荷的合理分配。在系統運行的過程中，PLC300控制單元可以完成成品紙卷即時直徑的計算，并結合紙卷直徑獲取底輥轉矩分配系數。結合讀取得到的后底輥轉矩值，則能完成前底輥轉矩給定值的運算處理，然后利用調速裝置實現負載轉矩調節，以進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產生影響。較好的實現拉力控制，才能避免紙幅發生橫向移動，從而使紙卷質量得到保證。在進行拉力控制時，還應實現退紙輥電動機轉矩的控制，確保紙卷拉力保持恒定，并且能夠在給定范圍內。為此，還應使底輥和退紙輥保持速度同步，并對退紙輥電動機轉矩進行控制。在正常運行的過程中，PLC300控制單元可以結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，然后按照預先設定的程序計算得到退紙輥轉矩，并利用現場總線將計算結果傳送至調速裝置，以實現紙幅拉力控制。值得注意的是，系統由引紙到運行的過程中，底輥與退紙輥之間會出現紙幅拉力變化，即由松弛轉變為張緊。如果變化過程太快，則很容導致紙繃斷。因此，還應按照S型曲線變化進行紙幅拉力遞增控制，即先為退紙輥提供反方向的小轉速。此時，將采取控制退紙輥轉速和電流的雙閉環控制方式進行紙幅拉力控制，并直至紙幅繃緊。在繃緊后，紙幅則會拉著退紙輥正向運行，并直至達到轉速飽和，以便使電流環給定達到負的限幅值，而該數值是利用拉力等計算得到的。

3 結論

在下引紙復卷機控制系統中，拉力控制是至關重要的環節。而使用PLC300控制單元進行紙幅拉力控制，則能夠使設備在正常運行中保持恒定紙幅拉力，并在斷紙時實現快速制動，所以能夠使卷紙質量得到保證。因此，相關人員還應加強對該種控制系統的研究，以便更好的推進造紙技術的自動化發展。

參考文獻

[1]孟彥京，尹海.基于6RA70的4300/2000下引紙復卷機電控系統設計[J].變頻器世界，2011（09）：75-78.

[2]周斌，孟彥京.基于西門子矢量變頻器6SE70裝置的復卷機控制系統的分析與設計[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。大學本科學歷。現就職于西安工程技師學院。主要研究方向為工業過程電氣傳動控制。

康家玉（1969-），女，陜西省西安市人。博士學位。現為陜西科技大學副教授。主要研究方向為工業過程電氣傳動控制。

作者單位

1.西安工程技師學院 陜西省西安市 710038

2.陜西科技大學 陜西省西安市 710114