一种用于延长辊类压区软辊辊面使用寿命的控制系统的制作方法

本发明涉及辊类压区加压技术领域，具体为一种用于延长辊类压区软辊辊面使用寿命的控制系统。

背景技术：

在造纸行业施胶机、压光机等辊类设备运行过程中，由各种原因引起的辊类压区软辊辊面异常，会导致压区振动大，进而造成顿痕/斑马纹等缺陷，影响产品质量，在造纸行业施胶机、压光机等辊类压区加压位置表现尤为明显。

目前，对于上述造成顿痕/斑马纹等缺陷，影响产品质量的问题，传统解决办法为换辊、下机处理辊面，但是采用换辊、下机处理辊面的方案需要停机，停机加上维修和更换压辊操作，延长设备维护时间，从而降低生产时间、增加维修工作量及辊面处理费用。

技术实现要素：

为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于延长辊类压区软辊辊面使用寿命的控制系统，旨在解决现有技术中采用换辊、下机处理辊面的方案需要停机，停机加上维修和更换压辊操作，延长设备维护时间，降低生产时间、增加维修工作量及辊面处理费用的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种用于延长辊类压区软辊辊面使用寿命的控制系统，包括数据处理单元、清洁装置控制单元以及设置在压区软辊两端的振动传感器和转速传感器，其中：

所述振动传感器，用于对所述压区软辊的振动数据进行采集；

所述转速传感器，用于对所述压区软辊的转速数据进行采集；

所述数据处理单元，分别与所述振动传感器、转速传感器以及清洁装置控制单元连接，用于获取所述振动传感器采集到的振动数据和所述转速传感器采集到的转速数据，并对采集到的振动数据和转速数据进行初步处理，同时将初步处理后的所述振动数据和转速数据传送给所述清洁装置控制单元；

所述清洁装置控制单元，与在线清洁装置连接，用于对所述数据处理单元传送至的振动数据和转速数据进行比对分析，判断所述压区软辊的辊面状态，当判定所述压区软辊的辊面异常时，控制所述在线清洁装置对所述压区软辊表面进行即时清洁。

作为一种改进的方案，所述数据处理单元包括前端信号处理电路、采集芯片以及外围电路，其中：

所述前端信号处理电路，与所述振动传感器和转速传感器连接，用于为所述振动传感器、转速传感器供电，同时将所述振动传感器采集到的振动信号和所述转速传感器采集到的转速信号转换为差分信号，并将生成的所述差分信号输送至所述采集芯片；

所述采集芯片，与所述前端信号处理电路、清洁装置控制单元连接，用于对所述差分信号进行初步处理，并将初步处理后的数据传送给所述清洁装置控制单元；

所述外围电路，与所述采集芯片连接，用于为所述采集芯片提供滤波、时钟以及复位操作。

作为一种改进的方案，所述前端信号处理电路包括信号转换电路、电压信号驱动电路以及差分信号生成电路；

所述信号转换电路，与所述振动传感器和转速传感器连接，用于为所述振动传感器、转速传感器供电，同时将所述振动传感器采集到的振动信号和所述转速传感器采集到的转速信号转换为电压信号；

所述电压信号驱动电路，与所述信号转换电路连接，用于对所述信号转换电路转换得到的电压信号进行驱动能力加强，生成放大信号；

所述差分信号生成电路，与所述电压信号驱动电路连接，用于将生成的所述放大信号进行电压信号转换，生成差分信号，并将生成的所述差分信号出传送至所述采集芯片。

作为一种改进的方案，所述信号转换电路包括连接器接口p11，所述连接器接口p11设有引脚1和引脚2，所述连接器接口p11的引脚1引出的线路依次串接拨码开关s11和恒流二极管d11后连接+24v输出端，所述+24v输出端连接所述振动传感器、转速传感器；

所述连接器接口p11的引脚1与所述拨码开关s11之间的线路上设有第一电路节点，所述第一电路节点引出的线路上设有用于将所述振动信号和转速信号转换为电压信号的加速度传感器，所述所述加速度传感器的后端依次串接电容c15和电阻r11后接地。

作为一种改进的方案，所述电压信号驱动电路包括驱动芯片u11和拨码开关s12；

所述驱动芯片u11设有引脚+ina、引脚-ina、引脚outa、引脚outb、引脚outc、引脚outd、引脚+ind、引脚-ind、引脚v+、引脚v-、引脚+inb、引脚-inb、引脚+inc、引脚-inc；

所述拨码开关s12设有管脚0、管脚1、管脚2、管脚3、管脚4以及管脚5；

所述电容c15和电阻r11之间的线路上设有第二电路节点，所述第二电路节点引出的线路与所述引脚+ina连接，所述引脚outa和所述引脚-ina引出的线路分别与所述拨码开关s12的管脚0、管脚1、管脚2连接，所述拨码开关的管脚3、管脚4、管脚5引出的线路分别串接电阻r14、r13、r12后与1b信号端连接，所述引脚+ind引出的线路与1d信号端连接，所述引脚outd和所述引脚-ind引出的线路与ie信号端连接。

作为一种改进的方案，所述差分信号生成电路包括放大芯片u12，所述放大芯片u12设有引脚+in0.8x、引脚-in0.8x、引脚+in0.4x、引脚-in0.4x、引脚+vs、引脚-vs、引脚vcom、引脚nc、引脚+out以及引脚-out；

所述引脚+out、引脚-out与所述采集芯片连接，所述引脚+in0.8x与所述ie信号端连接。

作为一种改进的方案，所述采集芯片u15设有引脚iovdd、引脚dregcap、引脚dgnd、引脚avssia、引脚avdd1a、引脚avssib、引脚avdd1b、引脚ref1+、引脚ref1-、引脚ref2+以及引脚ref2-。

作为一种改进的方案，所述外围电路包括分别与所述采集芯片连接的供电滤波电路、复位电路和外部时钟电路。

作为一种改进的方案，所述供电滤波电路包括第一滤波电路、第二滤波电路和第三滤波电路，其中：

所述第一滤波电路包括串接在所述引脚iovdd和所述引脚dregcap之间的线路上的电容c50和电容c51，所述引脚iovdd与所述电容c50之间的线路上设有第一电流节点，所述第一电流节点引出的线路串接电容c49后与所述引脚dgnd连接，所述引脚dregcap与所述电容c51之间的线路上设有第二电流节点，所述第二电流节点引出的线路串接电容c57后与所述引脚dgnd连接，所述电容c50和电容c51之间的线路上设有第三电流节点，所述第三电流节点引出的线路与所述dgnd连接；

所述第二滤波电路包括串接在所述引脚avdd1a和所述引脚avdd1b之间的线路上的电容c78和电容c53，所述引脚avdd1a与所述电容c78之间的线路上设有第四电流节点，所述电容c78与所述电容c53之间的线路上设有第五电流节点和第六电流节点，所述引脚avdd1b与所述电容c53之间的线路上设有第七电流节点，所述第四电流节点引出的线路串接电容c82后与所述第五电流节点连接，所述第五电流节点引出的另外一条线路与所述引脚avssia连接，所述第七电流节点引出的线路串接电容c54后与所述第六电流节点连接，所述第六电流节点引出的另外一条线路与所述引脚avssib连接，所述电容c82与所述第四电流节点之间的线路上设有第八电流节点，所述电容c54与所述第七电流节点之间的线路上设有第九电路节点，所述第八电路节点引出的线路与所述第九电路节点连接；

所述第三滤波电路包括串接在所述引脚ref1+和所述引脚ref2+之间的线路上的电容c346和电容c338，所述引脚ref1+与所述电容c346之间的线路上设有第十电流节点，所述电容c338与所述电容c346之间的线路上设有第十一电流节点和第十二电流节点，所述引脚ref2+与所述电容c338之间的线路上设有第十三电流节点，所述第十电流节点引出的线路串接电容c345后与所述第十一电流节点连接，所述第十一电流节点引出的另外一条线路与所述引脚ref1-连接，所述第十三电流节点引出的线路串接电容c337后与所述第十二电流节点连接，所述第十二电流节点引出的另外一条线路与所述引脚ref2-连接，所述电容c345与所述第十电流节点之间的线路上设有第十四电流节点，所述电容c337与所述第十三电流节点之间的线路上设有第十八电流节点，所述第十四电路节点引出的线路与所述第十八电流节点连接。

作为一种改进的方案，所述复位电路包括复位开关s1，所述复位开关s1的一端串接电阻r98后与所述引脚iovdd连接，另一端与所述引脚dgnd连接；

所述电阻r98与所述复位开关s1之间的线路上设有第十五电流节点，所述引脚dgnd与所述复位开关s1之间的线路上设有第十六电流节点，所述第十五电流节点引出的线路串接电容c70后与所述第十六电流节点。

作为一种改进的方案，所述外部时钟电路包括有源晶振x1，所述有源晶振x1设有针脚vdd、针脚o/p、针脚en和针脚gnd，所述针脚vdd与所述iovdd连接，所述针脚vdd与所述iovdd之间的线路上设有第十七电流节点，所述第十七电流节点引出的线路与所述针脚en连接，所述针脚gnd与所述引脚dgnd连接。

在本发明实施例中，用于延长辊类压区软辊辊面使用寿命的控制系统包括数据处理单元、清洁装置控制单元、振动传感器和转速传感器，振动传感器用于对压区软辊的振动数据进行采集；转速传感器，用于对压区软辊的转速数据进行采集；数据处理单元，分别与振动传感器、转速传感器以及清洁装置控制单元连接，用于获取振动传感器采集到的振动数据和转速传感器采集到的转速数据，并对采集到的振动数据和转速数据进行初步处理，同时将初步处理后的振动数据和转速数据传送给清洁装置控制单元；清洁装置控制单元，与在线清洁装置连接，用于对数据处理单元传送至的振动数据和转速数据进行比对分析，判断压区软辊的辊面状态，当判定压区软辊的辊面异常时，控制在线清洁装置对压区软辊表面进行即时清洁，从而压区软辊辊面使用寿命短的问题，提高使用寿命，同时，降低了换辊频率，降低了维修工作量，节约了辊面处理费用，增加了生产时间。

附图说明

图1是本发明提供的用于延长辊类压区软辊辊面使用寿命的控制系统的结构示意图；

图2是本发明提供的数据处理单元的结构框图；

图3是本发明提供的前端信号处理电路的电路示意图；

图4是本发明提供的采集芯片的电路示意图；

图5是本发明提供的外围电路的电路示意图；

图6是本发明提供的供电滤波电路的结构框图；

其中，1、数据处理单元，2、清洁装置控制单元，3、振动传感器，4、转速传感器，5、前端信号处理电路，6、采集芯片，7、外围电路，8、信号转换电路，9、电压信号驱动电路，10、差分信号生成电路，11、供电滤波电路，12、复位电路，13、外部时钟电路，14、第一滤波电路，15、第二滤波电路，16、第三滤波电路，17、第一电路节点，18、第二电路节点，19、第一电流节点，20、第二电流节点，21、第三电流节点，22、第四电流节点，23、第五电流节点，24、第六电流节点，25、第七电流节点，26、第八电流节点，27、第九电流节点，28、第十电流节点，29、第十一电流节点，30、第十二电流节点，31、第十三电流节点，32、第十四电流节点，33、第十五电流节点，34、第十六电流节点，35、第十七电流节点，36、在线清洁装置,37、第十八电流节点。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

图1是本发明实施例提供的用于延长辊类压区软辊辊面使用寿命的控制系统的结构示意图，为了便于说明，图中仅给出了与本发明实施例相关的部分。

用于延长辊类压区软辊辊面使用寿命的控制系统包括数据处理单元1、清洁装置控制单元2以及设置在压区软辊两端的振动传感器3和转速传感器4，其中：

所述振动传感器3，用于对所述压区软辊的振动数据进行采集；

所述转速传感器4，用于对所述压区软辊的转速数据进行采集；

所述数据处理单元1，分别与所述振动传感器3、转速传感器4以及清洁装置控制单元2连接，用于获取所述振动传感器3采集到的振动数据和所述转速传感器4采集到的转速数据，并对采集到的振动数据和转速数据进行初步处理，同时将初步处理后的所述振动数据和转速数据传送给所述清洁装置控制单元2；

所述清洁装置控制单元2，与在线清洁装置36连接，用于对所述数据处理单元1传送至的振动数据和转速数据进行比对分析，判断所述压区软辊的辊面状态，当判定所述压区软辊的辊面异常时，控制所述在线清洁装置对所述压区软辊表面进行即时清洁。

其中，该在线清洁装置为常规的清洁装置，在此不再赘述。

如图2所示，所述数据处理单元1包括前端信号处理电路5、采集芯片6以及外围电路7，其中：

所述前端信号处理电路5，与所述振动传感器3和转速传感器4连接，用于为所述振动传感器3、转速传感器4供电，同时将所述振动传感器3采集到的振动信号和所述转速传感器4采集到的转速信号转换为差分信号，并将生成的所述差分信号输送至所述采集芯片6；

所述采集芯片6，与所述前端信号处理电路5、清洁装置控制单元2连接，用于对所述差分信号进行初步处理，并将初步处理后的数据传送给所述清洁装置控制单元2；

所述外围电路7，与所述采集芯片6连接，用于为所述采集芯片6提供滤波、时钟以及复位操作。

在该实施例中，所述前端信号处理电路5包括信号转换电路8、电压信号驱动电路9以及差分信号生成电路10；

所述信号转换电路8，与所述振动传感器3和转速传感器4连接，用于为所述振动传感器3、转速传感器4供电，同时将所述振动传感器3采集到的振动信号和所述转速传感器4采集到的转速信号转换为电压信号；

所述电压信号驱动电路9，与所述信号转换电路8连接，用于对所述信号转换电路8转换得到的电压信号进行驱动能力加强，生成放大信号；

所述差分信号生成电路10，与所述电压信号驱动电路9连接，用于将生成的所述放大信号进行电压信号转换，生成差分信号，并将生成的所述差分信号出传送至所述采集芯片6。

在本发明实施例中，如图3所示，信号转换电路8包括连接器接口p11，所述连接器接口p11设有引脚1和引脚2，所述连接器接口p11的引脚1引出的线路依次串接拨码开关s11和恒流二极管d11后连接+24v输出端，所述+24v输出端连接所述振动传感器3、转速传感器4；

所述连接器接口p11的引脚1与所述拨码开关s11之间的线路上设有第一电路节点17，所述第一电路节点17引出的线路上设有用于将所述振动信号和转速信号转换为电压信号的加速度传感器，所述所述加速度传感器的后端依次串接电容c15和电阻r11后接地；

电压信号驱动电路9包括驱动芯片u11和拨码开关s12；

所述驱动芯片u11设有引脚+ina、引脚-ina、引脚outa、引脚outb、引脚outc、引脚outd、引脚+ind、引脚-ind、引脚v+、引脚v-、引脚+inb、引脚-inb、引脚+inc、引脚-inc；

所述拨码开关s12设有管脚0、管脚1、管脚2、管脚3、管脚4以及管脚5；

所述电容c15和电阻r11之间的线路上设有第二电路节点18，所述第二电路节点18引出的线路与所述引脚+ina连接，所述引脚outa和所述引脚-ina引出的线路分别与所述拨码开关s12的管脚0、管脚1、管脚2连接，所述拨码开关的管脚3、管脚4、管脚5引出的线路分别串接电阻r14、r13、r12后与1b信号端连接，所述引脚+ind引出的线路与1d信号端连接，所述引脚outd和所述引脚-ind引出的线路与ie信号端连接；

所述差分信号生成电路10包括放大芯片u12，所述放大芯片u12设有引脚+in0.8x、引脚-in0.8x、引脚+in0.4x、引脚-in0.4x、引脚+vs、引脚-vs、引脚vcom、引脚nc、引脚+out以及引脚-out；

所述引脚+out、引脚-out与所述采集芯片6连接，所述引脚+in0.8x与所述ie信号端连接。

在该实施例中，放大芯片u12的型号为ad8475brmz,驱动芯片u11的型号为op4177aru，拨码开关s11为sw-spst,拨码开关s12为bm3p，当然也可以采用其他型号，在此不再赘述。

在该实施例中，通过恒流二极管d11和1pin拨码开关给加速度振动传感器3和转速传感器4供电，设备信号经过加速度传感器转换成相应的电压信号，电压信号经过一颗10uf的电容，将叠加在信号上的直流偏压滤除掉，在电容后端通过一个100k的电阻接地，然后通过驱动芯片op4177aru将电压信号的驱动能力增强，然后通过一个3pin的拨码开关s12，和电阻r12、r13、r14、r15组成一个可以将信号放大成3种可选的放大倍率(1倍，10倍，50倍)，可根据信号种类相应的选择放大倍率，如转速信号是0-5v的脉冲信号，就可以选择放大倍率为1倍，满足后端的采集芯片6的要求；如振动信号是mv级别的电压信号，就可以选择放大倍率为10倍或50倍来满足后端的采集芯片6的要求；电容c11、c12、c13、c14是驱动芯片op4177aru的供电滤波电容，提高供电质量。驱动芯片op4177aru的12、13、14引脚功能将电压信号的驱动能力增强，将信号连接到放大芯片ad8475brmz1脚、10脚，放大芯片ad8475brmz作用是把传感器输出的单端电压信号转换成差分信号，供采集芯片6信号采集，因为采集芯片6要求输入信号是差分信号。

在本发明实施例中，如图4所示，采集芯片6u15设有引脚iovdd、引脚dregcap、引脚dgnd、引脚avssia、引脚avdd1a、引脚avssib、引脚avdd1b、引脚ref1+、引脚ref1-、引脚ref2+以及引脚ref2-；

当然该采集芯片6上还包含其他引脚，在此不再赘述，其中，该采集芯片6的型号为ad7768，是一款64引脚薄型四方扁平封装lqfp，24bit8通道，同步采样高速、高带宽的ad采集芯片。

结合图2和图5所示，外围电路7包括分别与所述采集芯片6连接的供电滤波电路11、复位电路12和外部时钟电路13；

在该实施例中，如图6所示，供电滤波电路11包括第一滤波电路14、第二滤波电路15和第三滤波电路16，其中：

如图5所示，第一滤波电路14包括串接在所述引脚iovdd和所述引脚dregcap之间的线路上的电容c50和电容c51，所述引脚iovdd与所述电容c50之间的线路上设有第一电流节点19，所述第一电流节点19引出的线路串接电容c49后与所述引脚dgnd连接，所述引脚dregcap与所述电容c51之间的线路上设有第二电流节点20，所述第二电流节点20引出的线路串接电容c57后与所述引脚dgnd连接，所述电容c50和电容c51之间的线路上设有第三电流节点21，所述第三电流节点21引出的线路与所述dgnd连接；

如图5所示，第二滤波电路15包括串接在所述引脚avdd1a和所述引脚avdd1b之间的线路上的电容c78和电容c53，所述引脚avdd1a与所述电容c78之间的线路上设有第四电流节点22，所述电容c78与所述电容c53之间的线路上设有第五电流节点23和第六电流节点24，所述引脚avdd1b与所述电容c53之间的线路上设有第七电流节点25，所述第四电流节点22引出的线路串接电容c82后与所述第五电流节点23连接，所述第五电流节点23引出的另外一条线路与所述引脚avssia连接，所述第七电流节点25引出的线路串接电容c54后与所述第六电流节点24连接，所述第六电流节点24引出的另外一条线路与所述引脚avssib连接，所述电容c82与所述第四电流节点22之间的线路上设有第八电流节点26，所述电容c54与所述第七电流节点25之间的线路上设有第九电路节点27，所述第八电路节点26引出的线路与所述第九电路节点27连接；

如图5所示，第三滤波电路16包括串接在所述引脚ref1+和所述引脚ref2+之间的线路上的电容c346和电容c338，所述引脚ref1+与所述电容c346之间的线路上设有第十电流节点28，所述电容c338与所述电容c346之间的线路上设有第十一电流节点29和第十二电流节点30，所述引脚ref2+与所述电容c338之间的线路上设有第十三电流节点31，所述第十电流节点28引出的线路串接电容c345后与所述第十一电流节点29连接，所述第十一电流节点29引出的另外一条线路与所述引脚ref1-连接，所述第十三电流节点31引出的线路串接电容c337后与所述第十二电流节点30连接，所述第十二电流节点30引出的另外一条线路与所述引脚ref2-连接，所述电容c345与所述第十电流节点28之间的线路上设有第十四电流节点32，所述电容c337与所述第十三电流节点31之间的线路上设有第十八电流节点37，所述第十四电路节点32引出的线路与所述第十八电流节点37连接；

如图5所示，复位电路12包括复位开关s1，所述复位开关s1的一端串接电阻r98后与所述引脚iovdd连接，另一端与所述引脚dgnd连接；

电阻r98与所述复位开关s1之间的线路上设有第十五电流节点33，所述引脚dgnd与所述复位开关s1之间的线路上设有第十六电流节点34，所述第十五电流节点33引出的线路串接电容c70后与所述第十六电流节点34；

如图5所示，外部时钟电路13包括有源晶振x1，所述有源晶振x1设有针脚vdd、针脚o/p、针脚en和针脚gnd，所述针脚vdd与所述iovdd连接，所述针脚vdd与所述iovdd之间的线路上设有第十七电流节点35，所述第十七电流节点35引出的线路与所述针脚en连接，所述针脚gnd与所述引脚dgnd连接。

在该实施例中，复位开关s1为sw-pb；

供电滤波电路11通过旁通电容接地，提高供电的电源质量；ad7768复位信号是低电平有效，通过复位开关s1按下时，提供给ad7768一个低电平信号，将采集芯片6复位；另外采集芯片6工作，需要外部提供一个32.768mhz的主时钟；x1就是一颗4引脚的32.768mhz的有源晶振，供ad采集芯片6主时钟用。

本发明实施例针对压区软辊辊面使用寿命短的问题，利用数据处理单元1实时检测软辊振动数据并提取软辊辊面状况信息，然后再将提取的软辊辊面状况信息反馈给清洁装置控制单元2，在线清洁装置根据反馈的实时软辊辊面状况信息，对软辊辊面进行在线清洁-辊面状况异常则对软辊辊面进行清洁，辊面状况正常则按设定对软辊辊面进行定时清洁，从而延长辊面使用寿命；降低了换辊频率，降低了维修工作量，节约了辊面处理费用，增加了生产时间。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。