动态同步铺纸系统及其同步控制方法与流程

本发明玻璃工业生产领域，尤其涉及玻璃的铺纸机构领域及其控制，具体是指一种动态同步铺纸系统及其同步控制方法。
背景技术：
：近年来随着科学技术的不断进步，玻璃生产企业对于提高生产产能要求越来越高，希望通过自动化技术的不断改善可以提高功能专机性能，可以提高生产节拍，从而提高生产效率和产能。在玻璃的工业生产中，无论是堆垛操作还是其他操作，铺纸是很重要的准备工作，如果能实现快速精确的自动化铺纸工作，对于玻璃的工业生产是大大有益的，而现有技术中，由于各种原因，通常不能做到玻璃铺纸流水线不停辊的同时精确的铺纸操作，每次铺纸或者需要停辊拖慢生产速度，或者同步的效果很差，造成纸张的浪费以及铺纸的失败，给后续的工业生产带来麻烦，延误整体的生产进程。为了能够实现同步铺纸且玻璃生产线不停辊的技术，需要为控制该铺纸系统的PLC控制系统提供合适的数学模型和解决问题的逻辑，同时为了达到铺设纸张的精确性，需要在各个关键位置铺设传感器。技术实现要素：本发明的目的是为了克服现有技术缺点，提供一种新型的、可用于克服玻璃生产线需要停辊进行铺纸操作、且所铺纸张不能精确的覆盖在玻璃上的问题的动态同步铺纸系统及其同步控制方法。为实现上述目的，本发明的动态同步铺纸系统及其同步控制方法如下：本发明的动态同步铺纸系统，包括PLC控制系统、皮带输送机、变频送纸卷、送纸伺服机构、切纸伺服机构和铺纸同步带，其特征在于，所述的动态同步铺纸系统还包括一编码器和一光电传感器，所述的编码器、光电传感器安装于皮带输送机上，且与所述的PLC控制系统通过相连接，所述的变频送纸卷、送纸伺服机构、切纸伺服机构、铺纸同步带依次设置在所述的皮带输送机的上方，且均与PLC控制系统连接，所述的铺纸同步带上还带有一负压吸附机构。较佳地，所述的动态同步铺纸系统还包括一报警器、一纸张缓存机构和一静电发生器，所述的报警器与所述的PLC控制系统相连接，所述的纸张缓存机构位于所述的皮带输送机上方、所述的变频送纸卷和所述的送纸伺服机构之间，所述的静电发生器设置于所述的皮带输送机上，并且位于所述的铺纸同步带的不与所述的送纸伺服机构相邻的一侧。更佳地，所述的纸张缓存机构中还设置有一对射光电装置。较佳地，所述的动态同步铺纸系统还包括一个激光光电传感器，该激光光电传感器设置于所述的切纸伺服机构处，且所述的激光光电传感器与所述的PLC控制系统相连接。较佳地，所述的静电发生器为两个，均设置与所述的皮带输送机上，且所述的两个静电发生器均位于所述的铺纸同步带不与所述的送纸伺服机构相邻的一侧。较佳地，所述的送纸伺服机构为一定长送纸伺服机构。较佳地，所述的PLC控制系统为西门子S7-1200PLC控制系统。较佳地，所述的编码器为一增量式编码器。本发明中的基于上述的系统实现动态同步铺纸控制的方法，其特征在于，所述的同步控制方法包括以下步骤：(1)所述的PLC控制系统计算该动态同步铺纸系统中的PLC控制系统的高速计数器实现高速计数功能所需要的比较值；(2)所述的送纸伺服机构向所述的铺纸同步带送出将定长的纸张，所述的切纸伺服机构切断纸，并通过所述的铺纸同步带上的负压吸附机构将纸张吸附住，防止其在铺纸同步带上移动，且通过所述的激光光电传感器检测纸张的切断情况；(3)所述的PLC控制系统的I/O传感器接收到来自所述的光电传感器的光电中断信号，启动所述的PLC控制系统的高速计数器，并控制所述的编码器发出脉冲，该高速计数器根据接收到的脉冲进行计数，当其计数数值达到所述的比较值时向所述的PLC控制系统传送一比较中断信息；(4)所述的PLC控制系统控制所述的动态同步铺纸系统进入比较中断处理程序操作。较佳地，所述的步骤(1)中编码器的高速计数器所需的比较值根据以下公式计算得出：D0=L1×PC1-2×P×H1×V1C1×(V0+V1);]]>其中D0为所述的PLC控制系统高速计数时的比较值，P为所述的编码器线数，C1为所述的铺纸同步带的伺服辊的驱动轮的外周长，H1为所述的铺纸同步带端头垂直所述的皮带输送机方向的与该皮带输送机之间的高度差，V0为铺纸同步带的伺服辊的启动初始速度，V1为皮带输送机的运行速度。较佳地，所述的步骤(2)的内容具体为：(2.1)启动所述的送纸伺服机构，所述的PLC控制系统控制送纸伺服机构运行一伺服行程长度L，送出长度为L的纸张至所述的铺纸同步带，且纸张一侧刚好处于铺纸同步带靠近皮带输送机的端头位置，通过所述的负压吸附机构将纸张吸附住，所述的送纸伺服机构4停止运动；(2.2)位于所述的送纸伺服机构处的切纸伺服机构运行，将纸张切断，且位于所述的切纸伺服机构处的激光光电传感器运行，检测所述的切纸伺服机构是否将纸张切断，若纸张被切断，则继续步骤(3)，若纸张未被切断，则所述的激光光电传感器产生切纸故障信号，并将该切纸故障信号传送到所述的PLC控制系统，所述的PLC控制系统得到该切纸故障信号后进入切纸故障处理操作，所述的动态同步铺纸系统停止工作，并启动所述的报警器报警；较佳地，所述的步骤(3)的具体内容如下：(3.1)玻璃经过所述的光电传感器，该光电传感器的进光量发生变化，并产生一光电信号，并通过I/O中断将该光电信号传送到所述的PLC控制系统；(3.2)所述的PLC控制系统启动所述的高速计数器，所述的编码器发出脉冲，所述的PLC控制系统内的高速计数器计算接收到的脉冲数目，与所述的比较值进行比较，当接收到的脉冲数目等于所述的比较值时，该高速计数器停止计数，并向所述的PLC控制系统传送一比较中断信号，进入比较中断处理操作同步启动信号逻辑。较佳地，所述的步骤(4)中的比较中断处理操作具体为：(4.1)所述的铺纸同步带的伺服辊带动纸张以初速度为V0、加速度为a的运动状态，向皮带输送机输送玻璃的方向运动，直至该铺纸同步带伺服辊的速度达到所述的皮带输送机的速度V1，该铺纸同步带的速度保持V1不变，直至纸张离开所述的铺纸同步带；(4.2)所述的铺纸同步带的伺服辊向所述的PLC控制系统发出纸张输送完成信号，所述的PLC控制系统控制该铺纸同步带的伺服辊停止运动，等待下一次比较中断处理操作的执行。较佳地，其特征在于，所述的动态同步铺系统还包括一纸张缓存机构，该纸张缓存机构用于存储纸张并保证最大纸张长度的供给，且有一对射光电装置设置于所述的纸张缓存机构中，用以检测纸张是否断开，若纸张未断开，则继续步骤(2)，若纸张断开，则该对射光电装置产生一纸张异常故障信号，并将该纸张异常故障信号传送至所述的PLC控制系统，所述的PLC控制系统进入纸张异常故障处理操作，所述的动态同步铺纸系统停止工作，并启动所述的报警器发出警报。更佳地，所述的纸张缓存机构不靠近所述的送纸伺服机构的一侧还置有一变频送纸卷，该变频送纸卷用于所述的送纸伺服机构向所述的铺纸同步带送纸时同步向该纸张缓存机构送纸。较佳地，玻璃通过所述的静电发生器发出的静电将纸张吸附在玻璃上。采用了该种结构和同步控制方法的动态同步铺纸系统，由于其针对玻璃和纸张的运动特点作出了数学模型，所述的PLC控制系统利用该数学模型实现玻璃工业生产中的不停辊铺纸，并利用激光光电传感器、光电传感器和对射光电装置，实现了对整个系统的工作状态的监控，做到无人操纵自动化生产，仅需在出现故障时根据报警器发出的警报对设备进行检修，整个系统操作简单明了，能大大加快玻璃工业化生产节拍，提高生产效率和产能，应当大力推广该项技术。附图说明图1为本发明的动态同步铺纸系统及其同步控制方法的工作原理示意图。图2为本发明的动态同步铺纸系统的具体结构示意图。附图标记1变频送纸卷2纸张缓存机构3对射光电装置4送纸伺服机构5切纸伺服机构6激光光电传感器7静电发生器8编码器9铺纸同步带10辊道伺服11光电传感器具体实施方式为了能够更清楚的描述本发明的技术方案，下面结合具体实例来进行进一步的描述。本发明的动态同步铺纸系统，包括PLC控制系统、皮带输送机、变频送纸卷1、送纸伺服机构4、切纸伺服机构5和铺纸同步带9，所述的动态同步铺纸系统还包括一编码器8和一光电传感器11，所述的编码器8、光电传感器11安装于皮带输送机上，且与所述的PLC控制系统通过相连接，所述的变频送纸卷1、送纸伺服机构4、切纸伺服机构5、铺纸同步带9依次设置在所述的皮带输送机的上方，且均与PLC控制系统连接，所述的铺纸同步带9上还带有一负压吸附机构。所述的动态同步铺纸系统还包括一报警器、一纸张缓存机构2和一静电发生器7，所述的报警器与所述的PLC控制系统相连接，所述的纸张缓存机构2位于所述的皮带输送机上方、所述的变频送纸卷1和所述的送纸伺服机构之间，所述的静电发生器7设置于所述的皮带输送机上，并且位于所述的铺纸同步带9的不与所述的送纸伺服机构4相邻的一侧。且所述的纸张缓存机构2中还设置有一对射光电装置3。在一种较佳的实施方式中，所述的动态同步铺纸系统还包括一个激光光电传感器6，该激光光电传感器6设置于所述的切纸伺服机构5处，且所述的激光光电传感器6与所述的PLC控制系统相连接。在一种较佳的实施方式中，所述的静电发生器7为两个，均设置与所述的皮带输送机上，且所述的两个静电发生器7均位于所述的铺纸同步带9负压吸附机构不与所述的送纸伺服机构相邻的一侧。在一种较佳的实施方式中，所述的送纸伺服机构4为一定长送纸伺服机构4。在一种较佳的实施方式中，所述的PLC控制系统为西门子S7-1200PLC控制系统。在一种较佳的实施方式中，所述的编码器8为一增量式编码器8。本发明中的针对以上动态同步铺纸系统的同步控制方法，基于激光光电传感器，其主要特点是，所述的同步控制方法包括以下步骤：(1)所述的PLC控制系统根据以下公式计算该动态同步铺纸系统中的编码器8实现高速计数器所需要的比较值：D0=L1×PC1-2×P×H1×V1C1×(V0+V1);]]>其中D0为所述的PLC控制系统高速计数时的比较值，P为所述的编码器8线数，C1为所述的铺纸同步带9的伺服辊的驱动轮的外周长，H1为所述的铺纸同步带9端头垂直所述的皮带输送机方向的与该皮带输送机之间的高度差，V0为铺纸同步带9的伺服辊的启动初始速度，V1为皮带输送机的运行速度；(2)所述的送纸伺服机构4向所述的铺纸同步带9送出将定长的纸张，所述的切纸伺服机构5切断纸，并通过所述的铺纸同步带9上的负压吸附机构将纸张吸附住，防止其在铺纸同步带9上移动，且通过所述的激光光电传感器6检测纸张的切断情况。其具体步骤如下：(2.1)启动所述的送纸伺服机构4，所述的PLC控制系统控制所述的送纸伺服机构4运行一伺服行程长度L，送出长度为L的纸张至所述的铺纸同步带9，且纸张一侧刚好处于铺纸同步带9靠近皮带输送机的端头位置，通过所述的负压吸附机构将纸张吸附住，所述的定长送纸伺服机构4停止运动；(2.2)位于所述的送纸伺服机构4处的切纸伺服机构5运行，将纸张切断，且位于所述的切纸伺服机构5处的激光光电传感器6运行，检测所述的切纸伺服机构5是否将纸张切断，若纸张被切断，则继续步骤(3)，若纸张未被切断，则所述的激光光电传感器6产生切纸故障信号，并将该切纸故障信号通过I/O口传送到所述的PLC控制系统，所述的PLC控制系统得到该切纸信号后进入切纸系统故障处理操作，所述的动态同步铺纸系统停止工作，并启动所述的报警器报警；(3)所述的PLC控制系统的I/O传感器接收到来自所述的光电传感器11的光电中断信号，启动所述的编码器8高速计数器，其计数数值达到所述的比较值时向所述的PLC控制系统传送一比较中断信息。其具体步骤如下：(3.1)玻璃经过所述的光电传感器11，该光电传感器的进光量发生变化，并产生一光电信号，并通过中断I/O接口将该光电信号传送到所述的PLC控制系统；(3.2)所述的PLC控制系统启动所述的高速计数器，所述的编码器8发出脉冲，所述的PLC控制系统内的高速计数器计算接收到的脉冲数目，与所述的比较值进行比较，当接收到的脉冲数目等于所述的比较值时，并向所述的PLC控制系统传送一比较中断信号，进入比较中断处理操作同步启动信号逻辑。(4)所述的PLC控制系统控制所述的动态同步铺纸系统进入比较中断处理操作，其中所述的比较中断处理操作具体为：(4.1)所述的铺纸同步带9的伺服辊带动纸张以初速度为V0、加速度为a的运动状态，向所述的皮带输送机输送玻璃的方向运动，直至该铺纸同步带9伺服辊的速度达到所述的皮带输送机的速度V1，该铺纸同步带9的速度保持V1不变，直至纸张离开所述的铺纸同步带9；(4.2)所述的铺纸同步带9的伺服辊向所述的PLC控制系统发出纸张输送完成信号，所述的PLC控制系统控制该铺纸同步带9的伺服辊停止运动，等待下一次比较中断处理操作的执行。在一种较佳的实施方式中，其特征在于，所述的动态同步铺纸系统还包括一纸张缓存机构2，该纸张缓存机构2用于存储纸张并保证最大纸张长度的供给，且有一对射光电装置3设置于所述的纸张缓存机构2中，用以检测所述的纸张缓存机构2中的纸张是否断开，若纸张未断开，则继续步骤(2)，若纸张断开，则该对射光电装置3产生一纸张异常故障信号，并将该纸张异常故障信号传送至所述的PLC控制系统，所述的PLC控制系统进入纸张异常故障处理操作，所述的动态同步铺纸系统停止工作，并启动所述的报警器发出警报，且所述的纸张缓存机构不靠近所述的送纸伺服机构的一侧还置有一变频送纸卷，该变频送纸卷用于所述的送纸伺服机构向所述的铺纸同步带送纸时同步向该纸张缓存机构送纸。在一种较佳的实施方式中，玻璃通过所述的静电发生器7发出的静电将纸张吸附在玻璃上。在实际应用中，本发明的动态同步铺纸系统及其同步控制方法的具体结构和工作方式如下：一种动态同步铺纸系统及其同步控制方法，基于PLC控制系统，所要解决的问题为浮法玻璃在输送带上不停辊进行在线铺纸，而且把铺纸机的精度控制在非常小的范围内，以玻璃与纸张前后两端的差距均不超过1mm误差为最佳。首先，所述的光电传感器11在没有检测到玻璃到来之前，送纸伺服机构4将定长为L的纸张送至所述的铺纸同步带9上，位于该送纸伺服机构4旁的切纸伺服机构5将纸张切断，送纸伺服机构4停止运动，将处于停止状态，纸张一头也刚好处于铺纸同步带9的端头位置。此时，皮带输送机载着玻璃处于匀速运行状态。当光电传感器11检测玻璃到来，编码器8发出脉冲配合所述的PLC控制系统中的高速计数器计算玻璃前进行程，当玻璃运行到一定位置，即所述的高速计数器计数达到一定比较值时，所述的铺纸同步带9的伺服辊从启动速度V0开始送纸，此速度V0为所述的铺纸同步带9的伺服辊的系统设定的初始速度，当纸张与玻璃前端接触时，纸张的速度达到与玻璃速度一致的V1，并且保持匀速V1一直到送完一张纸长度的行程结束，纸张就完全覆盖在玻璃上表面且随玻璃沿输送带一直前进至下道工序。其次，这种方法需要用到PLC控制系统的高速计数器配合编码器计算玻璃行程、PLC外部IO中断处理操作，高速计数器比较中断处理操作。通过这类高速信号处理程序，可以精确控制送纸精度，并能利用玻璃与纸张接触时刚好能达到速度一致的同步启动点，能很好达到同步铺纸的目的。所述的PLC接收光电传感器通过I/O口传送的光电中断信息后，在中断处理操作中执行高速计数器，并利用编码器8脉冲信号计算玻璃行程，然后利用所述的PLC控制系统中的比较中断处理操作启动所述的铺纸同步带9的伺服辊，以达到纸张与玻璃前端边沿速度同步。如图2所示，该动态同步铺纸机构包括变频送纸卷1、纸张缓存机构2、对射光电装置3、送纸伺服机构4、切纸伺服机构5、激光光电传感器6、静电发生器7、编码器8、铺纸同步带9、辊道伺服10、光电传感器11。其中，在所述的比较中断程序操作中，皮带输送机的辊道伺服10、送纸伺服机构4和铺纸同步带9同时启动。所述的变频送纸卷1每次铺纸工作中精确控制送出一张纸长度的行程，完成给纸张缓存机构2输送纸张的功能。所述的纸张缓存机构2中有一对射光电装置3，用以检测纸张是否断开。所述的送纸伺服机构由PLC控制系统控制送出定长为L的纸张至所述的铺纸同步带9上，而所述的切纸伺服机构5在送纸伺服机构4完成送纸动作后，切断纸张，并为下一个循环铺纸节拍做准备。所述的激光光电传感器6在切纸伺服机构5切断纸张后检测切刀是否完全把纸张切开。所述的静电发生器7用以打出静电，把纸张吸附在玻璃表面，并为后续工序做准备。所述的铺纸同步带9还带有一负压吸附机构，当计算出玻璃到达P4点后，铺纸同步带9的伺服辊启动送纸工序，同时该铺纸同步带9上设有的负压吸附纸张能保证纸张不会飘浮，很顺利覆盖在玻璃表面上。所述的光电传感器11用以检测玻璃是否到达计数起始点P1，当玻璃到达所述的P1点时，该光电传感器发出上升沿光电中断信号。这种动态同步在玻璃上静电铺纸的结构，既能保证定长送纸伺服机构4与铺纸同步带9的电机同步运行；又能保证送纸纸张不会被拉断，也不会因为送纸速度大于铺纸速度造成褶皱，还能保证铺纸同步带铺纸9的覆盖精度。如图1所示，所述的同步控制步骤包括：(1)按以下公式计算所述的比较值，给编码器8提供一比较值，当该编码器8使用高速计数器计数时，通过与该比较值比较，进而触发PLC控制系统进入比较中断处理操作，即计时到玻璃到达送纸启动点时，所述的PLC控制系统被触发比较中断处理操作：D0=L1×PC1-2×P×H1×V1C1×(V0+V1);]]>其中，各参数的意义如下：P：编码器8线数；C1：铺纸同步带9的辊道驱动轮外周长；H1：纸张停止点P4与皮带输送机的上表面的高度差；V0：铺纸同步带9伺服辊的初始运动速度；V1：皮带输送机辊道运行速度；D0：高速计数的比较值。以上的数值均可测量或直接得出。(2)纸张由送纸伺服机构4送出定长L至铺纸同步带9并由所述的切纸伺服机构5切断；(3)玻璃传送到所述的光电传感器11所在的位置，光电传感器11产生一光电信号，PLC控制系统进入中断处理操作，启动PLC控制系统的高速计数器和所述的编码器开始计算玻璃行进长度，当PLC控制系统的高速计数器计数达到所述的比较值，所述的PLC控制系统进入PLC比较中断处理操作；(4)在比较中断处理操作中启动铺纸同步带9的伺服辊，并给定伺服行程长度，等待完成后停止该铺纸同步带9的伺服辊的工作。下面简述控制方法工作原理和数学公式的推导过程：此控制方法关键点就是需要确定同步启动点P3位置；首先L1是固定数值，为光电传感器中心点到铺纸同步带9端头的距离，可以在设备上直接测量出来，L2为送纸启动点和同步点之间的距离、L3为光电传感器所在位置和送纸启动点之间的距离，此两者俱不确定，那么从铺纸同步带9的伺服辊的行程开始着手。P3点启动后，玻璃的行程L2是匀速前进，送纸伺服机构把纸张从P4点以加速度a减速到速度V1，此过程送出的纸张长度为H1；玻璃运行长度L2所用时间t1是一样的。V0+a×t1=V1V0×t1+a×t22=H1→t1=2×H1(V1+V0);a=(V12-V02)2×H1;]]>L3=L1-L2=L1-V1×t1=L1-2H1×V1(V1+V0);]]>将求得的L3转化为编码器8测量比较值D0，编码器8线数P为编码器8的已知参数、铺纸同步带9辊道驱动轮外周长C1直接测量即可得出。推导出数学公式为：D0=L1×PC1-2×P×H1×V1C1×(V0+V1);]]>由上面推导出的数学式子可以作为PLC控制逻辑编程的依据，可以解决这类在线铺纸机设备的同步问题。其具体工艺工作过程为：系统启动时，需要变频送纸卷1、送纸伺服机构4、铺纸同步带9负压吸附机构进行同步动作，输送出一张纸，之后，切纸伺服机构5把纸张切开；在铺纸同步带9上准备好一张纸才可以自动运行，此时纸张的一侧恰好在铺纸同步带9靠近皮带输送机的一端的端头处。玻璃在皮带输送机的辊道上匀速运行，当光电传感器11检测到玻璃上升沿，开始启动高速计数器，对编码器8发出的脉冲进行计数，当高速计数器计算的脉冲数量达到计算的比较值数据后，PLC驱动变频送纸卷1、送纸伺服机构4、铺纸同步带9同步动作，输送出一张纸的长度，并使用铺纸同步带9的负压吸附功能防止纸张挪移，当铺纸同步带9完成铺纸工序时，纸张自动覆盖在玻璃上表面，跟随玻璃一起输送到下道工序；在下一片玻璃到来之前切纸伺服机构5把送纸伺服送出的一张纸，高速切开，动态同步铺纸系统就可以进入下个循环节拍。由激光光电传感器6检测切纸机构是否把纸张切开；对射光电装置3检测纸张缓存机构2中的纸张是否断开。覆盖纸张的玻璃在皮带输送机辊道上运行，经过静电发生器7，把静电打在玻璃纸张上面，输送到下一道工序。采用了该种结构和同步控制方法的动态同步铺纸系统，由于其针对玻璃和纸张的运动特点作出了数学模型，所述的PLC控制系统利用该数学模型实现玻璃工业生产中的不停辊铺纸，并利用激光光电传感器6、光电传感器11和对射光电装置3，实现了对整个系统的工作状态的监控，做到无人操纵自动化生产，仅需在出现故障时根据报警器发出的警报对设备进行检修，整个系统操作简单明了，能大大加快玻璃工业化生产节拍，提高生产效率和产能，应当大力推广该项技术。在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。当前第1页1 2 3