一种张力控制器及控制方法与流程

本申请涉及信号控制的，特别是涉及一种张力控制器及控制方法。

背景技术：

1、张力控制器主要应用于卷材行业，卷材在收卷和放卷过程中，要保持材料的张力恒定。目前的张力控制系统中，磁粉离合器或磁粉制动器的通常由张力控制器通过采集传感器信号，获得目标材料的张力值，将张力传感器的信号进行放大，再将放大之后的信号输出给plc处理，由plc控制功率放大器，间接控制磁粉离合器或磁粉制动器。

2、上述控制方式信号经过多次处理，容易出现信号受到干扰或者信号失真的情况，且输出会有一定延迟。

技术实现思路

1、本申请提供一种张力控制器及控制方法，用于解决张力控制系统输出信号需外部的功率放大器再次采样放大，多次采样放大造成信号失真的问题。

2、本申请第一方面提供一种张力控制系统的控制方法，其特征在于，应用于张力控制系统中，张力控制系统包括磁粉制动器和磁粉离合器，方法包括：获取张力控制系统中传感器采集的实时张力值；将实时张力值与预设张力值范围进行对比；当实时张力值在预设张力值范围之内时，判断张力控制系统是否处于自动控制状态；当张力控制系统处于自动控制状态时，对实时张力值与目标张力值进行pid控制，并输出pid控制信号；当张力控制系统处于手动控制状态时，输出固定pid控制信号；根据pid控制信号或固定pid控制信号，调整pwm控制信号，pwm控制信号用于调整磁粉制动器和磁粉离合器中的材料张力值。

3、可选的，方法还包括：获取磁粉离合器中的目标卷材的卷材直径的变化情况；根据卷材直径的变化情况，调整pid控制信号；其中，当卷材直径增大时，pid控制信号用于调整磁粉离合器中的材料张力值减小。

4、本申请第二方面提供一种张力控制器，张力控制器分别与磁粉制动器和磁粉离合器相连接，张力控制器包括信号采集单元、主控芯片、模拟输出单元以及功率放大单元。

5、信号采集单元，用于获取张力控制器中传感器采集的实时张力值；

6、主控芯片，用于将实时张力值与预设张力值范围进行对比；当实时张力值在预设张力值范围之内时，判断张力控制系统是否处于自动控制状态；

7、模拟输出单元，用于当张力控制器处于自动控制状态时，对实时张力值与目标张力值进行pid控制，并输出pid控制信号；还用于，当张力控制器处于手动控制状态时，输出固定pid控制信号；

8、功率放大单元，用于根据pid控制信号或固定pid控制信号，调整pwm控制信号，pwm控制信号用于调整磁粉制动器和磁粉离合器中的材料张力值。

9、可选的，张力控制器还包括模拟输入单元。

10、模拟输入单元，用于获取磁粉离合器中的目标卷材的卷材直径的变化情况；

11、主控芯片，用于根据卷材直径的变化情况，调整模拟输出单元输出的pid控制信号；其中，当卷材直径增大时，pid控制信号用于调整磁粉离合器中的材料张力值减小。

12、可选的，张力控制器还包括报警输出单元。

13、报警输出单元，用于当实时张力值大于预设上限张力值或小于预设下限张力值时，发出报警信号；

14、可选的，张力控制器还包括通信接口，通信接口与外部控制设备连接；通信接口支持modbus rtu协议、以太网通信以及modbus tcp协议中的任意一种通讯协议；通信接口，用于读取或更改主控芯片中的运行数据。

15、可选的，通信接口为rs485通信接口，rs485通信接口连接有一个共模电感。

16、可选的，张力控制器还包括数字输入单元；数字输入单元，用于向主控芯片输入数控信号，数控信号用于调整张力控制器的控制状态，张力控制器的控制状态包括自动控制状态和手动控制信号。

17、可选的，数控信号通过光电耦合的方式输入至主控芯片中。

18、可选的，张力控制器还包括数据存储单元；数据存储单元，用于通过主控芯片获取预设时间段内的历史张力值和系统设定参数，系统设定参数包括pid控制参数。

19、与相关技术相比，本申请的有益效果是：

20、1、张力控制器内部集成功率放大电路，能直接驱动磁粉离合器或磁粉制动器，无需外部的功率放大器，节省硬件成本，设备体积也会相应更小，输出信号无需功率放大器再次采样放大，能有效避免多次采样放大造成信号失真的问题，提升输出信号的精度，响应也会更加迅速。

21、2、在物理结构上，直接连接张力传感器和磁粉离合器或磁粉制动器，不用经过多个设备，电路简单，降低了信号受到干扰的风险，能有效提升系统的稳定性，同时也降低了硬件调试的难度。

技术特征：

1.一种张力控制系统的控制方法，其特征在于，应用于张力控制系统中，所述张力控制系统包括磁粉制动器和磁粉离合器，方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.一种张力控制器，其特征在于，张力控制器分别与磁粉制动器和磁粉离合器相连接，所述张力控制器包括信号采集单元、主控芯片、模拟输出单元以及功率放大单元；

4.根据权利要求3所述的张力控制器，其特征在于，所述张力控制器还包括模拟输入单元：

5.根据权利要求3所述的张力控制器，其特征在于，所述张力控制器还包括报警输出单元；

6.根据权利要求3所述的张力控制器，其特征在于，所述张力控制器还包括通信接口，所述通信接口与外部控制设备连接；

7.根据权利要求6所述的张力控制器，其特征在于，所述所述通信接口为rs485通信接口，所述rs485通信接口连接有一个共模电感。

8.根据权利要求3所述的张力控制器，其特征在于，所述张力控制器还包括数字输入单元；

9.根据权利要求8所述的张力控制器，其特征在于，所述数控信号通过光电耦合的方式输入至所述主控芯片中。

10.根据权利要求3所述的张力控制器，其特征在于，所述张力控制器还包括数据存储单元；

技术总结
本申请提供一种张力控制器及控制方法，方法包括：获取张力控制系统中传感器采集的实时张力值；将实时张力值与预设张力值范围进行对比；当实时张力值在预设张力值范围之内时，判断张力控制系统是否处于自动控制状态；当张力控制系统处于自动控制状态时，对实时张力值与目标张力值进行PID控制，并输出PID控制信号；当张力控制系统处于手动控制状态时，输出固定PID控制信号；根据PID控制信号或固定PID控制信号，调整PWM控制信号，PWM控制信号用于调整磁粉制动器和磁粉离合器中的材料张力值。通过上述方法，解决张力控制系统输出信号需外部的功率放大器再次采样放大，多次采样放大造成信号失真的问题。

技术研发人员：马信昌,吴雪富
受保护的技术使用者：东莞市搏信智能控制技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4