伺服電機(jī)隨著工業(yè)自動(dòng)化程度不斷提高,鋼鐵、紡織、印刷、貼標(biāo)、造紙等大規(guī)模生產(chǎn)行業(yè)得到飛速發(fā)展。在這些行業(yè)的生產(chǎn)流水線上,衛(wèi)生紙、塑料薄膜、帶鋼、布匹等卷材在進(jìn)行噴涂印刷過(guò)程中,由于機(jī)械振動(dòng)導(dǎo)致卷材發(fā)生偏離,需要糾偏控制系統(tǒng)對(duì)卷材完成糾偏。目前針對(duì)薄膜、紡織物等輕型卷材的糾偏控制系統(tǒng)存在功率不足、推動(dòng)無(wú)力、運(yùn)行緩慢等問(wèn)題,降低了卷材生產(chǎn)質(zhì)量,因此大功率糾偏控制系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文對(duì)糾偏控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展與現(xiàn)狀進(jìn)行深入調(diào)查,逐漸掌握糾偏控制系統(tǒng)相關(guān)技術(shù),確立了由糾偏傳感器、糾偏控制器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的大功率糾偏控制系統(tǒng)。對(duì)多種糾偏傳感器進(jìn)行分析對(duì)比,確定CCD傳感器作為本設(shè)計(jì)的糾偏傳感器,提高檢測(cè)精度;對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)展開(kāi)討論,選用BLDC電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu),并對(duì)電機(jī)采用SPWM調(diào)制,減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng);對(duì)系統(tǒng)采用三環(huán)控制,并在控制過(guò)程中使用PID調(diào)節(jié),提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。在進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)時(shí),將糾偏控制器分成主回路與控制回路柔性薄膜材料卷到卷傳送工藝,是柔性顯示器、電子標(biāo)簽、薄膜傳感器、有機(jī)太陽(yáng)能薄膜電池等柔性電子產(chǎn)品批量制備的核心技術(shù)之一,直接影響柔性電子產(chǎn)品成本降低和大規(guī)模拓展應(yīng)用。糾偏控制技術(shù)直接決定了薄膜進(jìn)給縱向穩(wěn)定性和定位準(zhǔn)確性,進(jìn)而間接影響柔性電子產(chǎn)品電氣性能和外觀質(zhì)量。糾偏控制模型的準(zhǔn)確度,控制算法的*度,直接決定了柔性膜的糾偏效果。本課題圍繞柔性膜卷到卷糾偏技術(shù),通過(guò)對(duì)糾偏過(guò)程動(dòng)力學(xué)建模,分析張力、速度和負(fù)載等參數(shù)變化對(duì)糾偏控制的影響規(guī)律,提出一種能伺服電機(jī)夠適用不同卷到卷進(jìn)給工況的薄膜糾偏控制算法,主要研究工作包括:1)建立了柔性膜張力和傳遞速度對(duì)導(dǎo)輥糾偏過(guò)程影響機(jī)理模型,提出了牽引系數(shù)計(jì)算方法,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系數(shù)與速度和張力的關(guān)系。并通過(guò)對(duì)糾行器的建模,分析了負(fù)載的變化對(duì)糾偏影響。2)提出了一種雙環(huán)差分PID自適應(yīng)糾偏控制方法,通過(guò)差分補(bǔ)償值、速度規(guī)劃值的計(jì)算方法,對(duì)該控制算法進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。3)開(kāi)展了柔性膜卷到卷糾偏控制算法驗(yàn)證

PLC的主要特點(diǎn)
1.使用靈活、通用性強(qiáng)——PLC的硬件是標(biāo)準(zhǔn)化的，加之PLC的產(chǎn)品已系列化，功能模塊品種多，可以靈活組成各種不同大小和不同功能的控制系統(tǒng)。在PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，只需在PLC的端子上接入相應(yīng)的輸入輸出信號(hào)線。當(dāng)需要變更控制系統(tǒng)的功能時(shí)，可以用編程器在線或離線修改程序，同一個(gè)PLC裝置用于不同的控制對(duì)象，只是輸入輸出組件和應(yīng)用軟件的不同。
2.可靠性高、抗*力強(qiáng)——微機(jī)功能強(qiáng)大但抗*力差，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾，電源波動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)，溫度和濕度的變化，都可能導(dǎo)致一般通用微機(jī)不能正常工作；傳統(tǒng)的繼電器—接觸器控制系統(tǒng)抗*力強(qiáng)，但由于存在大量的機(jī)械觸點(diǎn)（易磨損、燒蝕）而壽命短，系統(tǒng)可靠性差。PLC采用微電子技術(shù)，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器件來(lái)完成，大部分繼電器和繁雜連線被軟件程序所取代，故壽命長(zhǎng)，可靠性大大提高，從實(shí)際使用情況來(lái)看，PLC控制系統(tǒng)的平均*時(shí)間一般可達(dá)4～5萬(wàn)小時(shí)。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，能適應(yīng)有各種強(qiáng)烈干擾的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，并具有故障自診斷能力。如一般PLC能抗1000V、1ms脈沖的干擾，其工作環(huán)境溫度為0～60℃，無(wú)需風(fēng)冷。
3.接口簡(jiǎn)單、維護(hù)方便——PLC的接口按工業(yè)控制的要求設(shè)計(jì)，有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力（輸入輸出可直接與交流220V，直流24V等強(qiáng)電相連），接口電路一般亦為模塊式，便于維修更換。有的PLC甚至可以帶電插拔輸入輸出模塊，可不脫機(jī)停電而直接更換故障模塊，大大縮短了故障修復(fù)時(shí)間。
4.體積小、功耗小、性價(jià)比高——以小型PLC（TSX21）為例，它具有128個(gè)I/O接口，可相當(dāng)于400～800個(gè)繼電器組成的系統(tǒng)的控制功能，其尺寸僅為216×127×110mm3，重2.3kg，不帶接口的空載功耗為1.2W，其成本僅相當(dāng)于同功能繼電器系統(tǒng)的10～20％。PLC的輸入輸出系統(tǒng)能夠直觀地反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的變化狀態(tài)，還能通過(guò)各種方式直觀地反映控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通訊狀態(tài)、I/O點(diǎn)狀態(tài)、異常狀態(tài)和電源狀態(tài)等，對(duì)此均有醒目的指示，非常有利于運(yùn)行和維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視。
5.編程簡(jiǎn)單、容易掌握——PLC是面向用戶的設(shè)備，PLC的設(shè)計(jì)者充分考慮了現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣。大多數(shù)PLC的編程均提供了常用的梯形圖方式和面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令方式。編程語(yǔ)言形象直觀，指令少、語(yǔ)法簡(jiǎn)便，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)和語(yǔ)言，具有一定的電工和工藝知識(shí)的人員都可在短時(shí)間內(nèi)掌握。利用專用的編程器，可方便地查看、編輯、修改用戶程序。
6.設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短——用繼電器—接觸器控制完成一項(xiàng)控制工程，必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器屏（柜）的布置和接線圖等，進(jìn)行安裝調(diào)試，以后修改起來(lái)十分不便。而采用PLC控制，由于其靠軟件實(shí)現(xiàn)控制，硬件線路非常簡(jiǎn)潔，并為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，且已商品化，故僅需按性能、容量（輸入輸出點(diǎn)數(shù)、內(nèi)存大?。┑冗x用組裝，而大量具體的程序編制工作也可在PLC到貨前進(jìn)行，因而縮短了設(shè)計(jì)周期，使設(shè)計(jì)和施工可同時(shí)進(jìn)行。由于用軟件編程取代了硬接線實(shí)現(xiàn)控制功能，大大減輕了繁重的安裝接線工作，縮短了施工周期。PLC是通過(guò)程序完成控制任務(wù)的，采用了方便用戶的工業(yè)編程語(yǔ)言，且都具有強(qiáng)制和仿真的功能，故程序的設(shè)計(jì)、修改和調(diào)試都很方便，這樣可大大縮短設(shè)計(jì)和投運(yùn)周期。