带材跑偏控制系统
带材纠偏系统的工作原理
带材纠偏系统的工作原理带材纠偏系统是一种用于控制和调整带材运行轨迹的设备，广泛应用于印刷、卷材加工、纺织等行业。
它通过精确的传感器和控制系统，监测和调整带材的位置，使其保持在预定的轨道上运行，从而提高生产效率和产品质量。
本文将详细介绍带材纠偏系统的工作原理。
带材纠偏系统主要由传感器、控制器和执行机构组成。
传感器负责实时监测带材的位置，控制器根据传感器的反馈信号判断带材是否偏离轨道，并通过执行机构进行调整。
传感器通常采用非接触式的光电传感器或激光传感器，安装在带材运行轨道的两侧。
传感器能够实时感知带材的位置，将监测数据传输给控制器进行处理。
控制器是带材纠偏系统的核心部件，它根据传感器的信号进行计算和判断，确定带材的偏移程度和方向，并生成控制信号。
控制器通常采用微处理器或PLC（可编程逻辑控制器）等电子设备，具有高精度和快速响应的特点。
执行机构是带材纠偏系统的动力部分，负责根据控制信号对带材进行调整。
常见的执行机构有电动滚筒、气缸和液压缸等。
执行机构通过调整带材的张力或改变带材的轨道来实现纠偏效果。
带材纠偏系统的工作原理是：当带材偏离预定轨道时，传感器会检测到带材的位置偏差，并将这一信息传输给控制器。
控制器根据传感器的反馈信号进行计算，判断带材的偏移程度和方向。
然后，控制器生成相应的控制信号，通过执行机构对带材进行调整。
执行机构根据控制信号的指令，改变带材的张力或调整带材的轨道，使其恢复到预定的位置。
带材纠偏系统的工作过程是一个闭环控制系统。
传感器不断感知带材的位置，将这一信息反馈给控制器；控制器根据传感器的信号进行计算和判断，生成控制信号；执行机构根据控制信号对带材进行调整；带材的位置发生变化后，传感器再次感知并反馈给控制器，从而形成一个循环。
带材纠偏系统的优点在于能够实现高精度和快速的纠偏效果。
传感器能够实时监测带材的位置，控制器能够快速计算和判断带材的偏移情况，并通过执行机构进行调整。
这种闭环控制系统能够自动纠正带材的偏移，使其保持在预定的轨道上运行，从而提高生产效率和产品质量。
光电式带材跑偏检测器的工作原理
光电式带材跑偏检测器的工作原理1.概述光电式带材跑偏检测器是一种用于监测带材运行过程中偏离轨迹的设备，它能够及时发现并纠正带材的偏移，避免因偏移而导致的设备损坏或生产质量问题。
本文将就光电式带材跑偏检测器的工作原理进行介绍。
2.光电式带材跑偏检测器的分类光电式带材跑偏检测器主要分为两种类型：边缘型和中心型。
边缘型带材跑偏检测器是通过安装在带材两侧的传感器来监测带材的位置，当带材偏移超过设定范围时，传感器将发出信号进行报警或停机；中心型带材跑偏检测器则是通过安装在带材中心的传感器来监测带材的位置，原理和边缘型类似。
3.工作原理光电式带材跑偏检测器的工作原理主要包括光电传感器、控制器和执行机构三个部分。
3.1 光电传感器光电传感器是带材跑偏检测器的核心部件，它通过发射和接收光信号的方式来监测带材的位置。
当带材处于正常位置时，光信号能够准确地被接收器接收；当带材偏移时，光信号被阻挡或偏离，传感器将会产生相应的信号。
3.2 控制器控制器是光电式带材跑偏检测器的智能核心，它接收光电传感器的信号，并根据预设的参数进行判断和处理。
当控制器接收到传感器发出的带材偏移信号时，会根据预设的偏移范围和处理逻辑进行相应的动作。
常见的处理逻辑包括发出报警信号、停机或自动调整带材位置。
3.3 执行机构执行机构是控制器的延伸部分，根据控制器的信号进行相应的动作。
在边缘型带材跑偏检测器中，执行机构可以是通过控制带材调整装置来纠正带材的位置；在中心型带材跑偏检测器中，执行机构可以是通过控制辊筒偏移来纠正带材的位置。
4.工作流程基于以上的工作原理，光电式带材跑偏检测器的工作流程可以简要归纳为以下几个步骤：步骤1：光电传感器监测带材位置；步骤2：传感器将带材的实际位置信号传递给控制器；步骤3：控制器接收并处理传感器信号，判断带材是否偏移；步骤4：根据判断结果，控制器发出相应的信号给执行机构；步骤5：执行机构根据控制器的信号进行相应的动作，纠正带材的位置。
带材卷绕张力控制系统设计
带材卷绕张力控制系统设计摘要张力控制系统是以卷材为材料的生产机械上最重要的控制系统，不论产品是纸张、塑料薄膜、纺织品、橡胶片或薄钢板卷材，都是在一定的张力控制下被输送到设备，且在一定的张力下被卷取。
在以数字PID为核心的张力控制系统中，在矩阵键盘以及液晶显示器的帮助下，输入需要的数据后。
张力传感器检测电路得到模拟电压信号，该信号经过放大、滤波、电压跟随后送入10位A/D转换器进行模数转换，得到数字信号，该数字信号送入AVR单片机进行PID等算法运算后，再经过12位D/A转换后得到模拟信号，该信号用于控制电机。
同时，还设计了一个以模拟PID为核心的张力控制系统。
通过给定张力与反馈张力之差，经过模拟PID调节器后输出给变频器。
变频器根据控制精度的要求，工作在闭环速度控制。
这种模式采用过程PID，直接进行张力控制，原理简单、调试方便。
还用Multisim 9仿真了模拟PID。
关键词：张力传感器检测，PID，AVR单片机注：本设计题目来源于教师的企业科研项目，项目编号为：AbstractTension control system is the most important control system, which is based on membrane materials. Whether the product is paper, plastic film, textiles, rubber sheets or thin steel sheet, they all are transferred to the device, and is under a certain tension take-up.With the help of matrix keyboard and LCD display we can input required data. So the tension sensor detection circuit can receive an analog voltage signal. The signal after amplification, filtering, voltage follower, which come into 10-bit A/D converter for analog-digital conversion. It may get digital signal. The digital signal come into MCU, which may operate by PID algorithm or more. The result through the 12-bit D/A conversion turn into analog signal. The analog signal is used to control the motor.At the same time, I also designed a tension system at the core of the PID control. Through setting tension and feedback tension,which come into analog-PID regulator.The analog-PID regulator output to the inverter. The Inverter under control accuracy requirements is working in closed loop speed control. This model uses the process PID. The direct tension control is simple and convenient debugging. It simulate the tension control system with the help of Multisim 9.Key words：Tension sensor detection, PID operation, AVR MCU目录1绪论 (1)1.1 张力控制系统概述 (1)1.2 张力控制系统的国内外发展现状及应用 (1)1.3课题的目的和意义 (2)1.4本课题的主要工作 (3)2张力控制系统总体方案设计 (4)2.1张力分析 (4)2.2张力控制系统原理 (5)2.3张力控制系统控制方式选择 (6)2.4张力控制系统控制器方案选择 (6)2.5张力控制系统需求分析 (7)3张力控制系统硬件设计 (9)3.1硬件设计需求分析 (9)3.2数字PID为核心的硬件设计 (11)3.2.1电源电路硬件设计 (11)3.2.2张力传感器检测硬件设计 (12)3.2.3信号处理硬件电路设计 (13)3.2.4A/D转换硬件电路设计 (15)3.2.5单片机系统硬件电路设计 (16)3.2.6D/A转换电路硬件设计 (19)3.2.7键盘输入硬件电路设计 (21)3.2.8显示电路硬件设计 (22)3.3模拟PID为核心的硬件设计 (23)3.3.1模拟PID调节器硬件设计 (23)3.3.2模拟PID系统仿真 (30)3.3.3变频器 (31)4张力控制系统软件设计 (33)4.1主程序及初始化子程序 (33)4.1.1主程序 (33)4.1.2初始化子程序 (33)4.2 PID算法程序 (34)4.3采样程序 (36)4.4数模输出程序 (38)4.5矩阵键盘子程序 (40)4.6显示子程序 (40)结论 (42)参考文献 (43)致谢 (44)附录A (44)附录B (46)1绪论1.1 张力控制系统概述张力控制系统往往是张力传感器和张力控制器的一种系统集成，目前主要应用于冶金、造纸、薄膜、染整、织布、塑胶等线材或带材设备上，是一种实现恒张力或者变张力控制的自动控制系统，其作用主要是实现辊间的同步，收卷和放卷的控制[9]。
带材纠偏控制系统最终
液压控制系统
带材纠偏系统研究背景
在带材生产线上， 在带材生产线上 ， 带材的跑偏是不可 避免的， 避免的，带材纠偏控制系统是带材生产线 上必不可少的重要控制系统。 上必不可少的重要控制系统。在带材连续 生产设备和带材处理设备中， 生产设备和带材处理设备中，使带材能无 故障的运送，卷取时边缘整齐， 故障的运送，卷取时边缘整齐，使得带材 在包装、运输和码放时很方便，还减少了 在包装、 运输和码放时很方便， 带材在此过程中由于边缘不齐而引起的损 有利于较好地完成技术指标， 伤，有利于较好地完成技术指标，提高经 济效益，降低成本。 济效益，降低成本。
液压控制系统
电液伺服阀
在电液伺服系统中， 在电液伺服系统中，电液伺服阀将系统的 电气部分与液压部分连接起来，实现电、 电气部分与液压部分连接起来，实现电、液信 号的转换与放大以及对液压执行元件的控制。 号的转换与放大以及对液压执行元件的控制。 电液伺服阀是电液伺服系统的关键部件， 电液伺服阀是电液伺服系统的关键部件，它的 性能及正确使用， 性能及正确使用，直接关系到整个系统的控制 精度和响应速度， 精度和响应速度，也直接影响到系统工作的可 靠性和寿命。 靠性和寿命。 电液伺服阀控制精度高、 响应速度快， 电液伺服阀控制精度高 、 响应速度快 ， 是一种高性能的电液控制元件， 是一种高性能的电液控制元件，在液压伺服系 统中得到广泛的应用。 统中得到广泛的应用。
液压控制系统
电液伺服阀
当伺服阀失电时， 挡板位于两个喷嘴 中间，所以主阀两 个控制腔中的压力 是相等的 ， 即主阀 芯也是位于中位。 芯也是位于中位。
A B T P T
A
P
B
液压控制系统
电液伺服阀
在电-机械转换器线 在电 机械转换器线 圈中通入电流会激 磁衔铁，并引起其 倾斜。衔铁倾斜方 向由电压极性来确 定。
论文说明书-带材纠偏装置控制系统(24页)
论文说明书——带材纠偏装置控制系统（24页）一、项目背景随着我国工业自动化水平的不断提高，各类生产线对带材的质量要求也越来越高。
在实际生产过程中，带材跑偏现象时常发生，这不仅影响了生产效率，还可能导致产品质量下降。
为解决这一问题，我们研发了一套带材纠偏装置控制系统，旨在提高生产线的稳定性和带材的精度。
二、研究目的与意义1. 研究目的本论文旨在设计一套带材纠偏装置控制系统，通过对带材运行过程中的实时监测与调整，实现带材自动纠偏，降低生产过程中的故障率，提高生产效率。
2. 研究意义（1）提高带材生产线的自动化程度，减轻操作工人的劳动强度；（2）确保带材在生产过程中的稳定运行，提高产品质量；三、系统设计原理1. 系统概述带材纠偏装置控制系统主要由检测部分、控制部分和执行部分组成。
检测部分负责实时监测带材的运行状态，控制部分根据检测到的数据进行分析处理，并输出控制信号，执行部分根据控制信号对带材进行纠偏。
2. 系统设计原理（1）检测部分：采用高精度传感器，实时监测带材的运行位置；（2）控制部分：采用PLC（可编程逻辑控制器）作为核心控制器，实现对检测数据的处理和分析；（3）执行部分：通过伺服电机驱动纠偏机构，实现对带材的实时纠偏。
四、系统硬件设计1. 传感器选型根据生产现场的实际需求，本系统选用精度高、响应速度快的光电传感器作为检测元件。
2. 控制器选型本系统选用性能稳定、抗干扰能力强的PLC作为核心控制器，实现对整个系统的实时监控与调整。
3. 执行机构选型根据纠偏力矩和响应速度的要求，本系统选用伺服电机驱动纠偏机构，确保带材在高速运行过程中的纠偏效果。
五、系统软件设计1. 软件架构带材纠偏装置控制系统的软件部分采用模块化设计，主要包括主控模块、检测模块、纠偏模块、通信模块和人机交互模块。
这样的设计便于后期维护和功能扩展。
2. 程序设计（1）主控模块：负责整个系统的启动、停止和异常处理，确保系统稳定运行；（2）检测模块：实时采集传感器数据，对带材位置进行监测；（3）纠偏模块：根据检测模块提供的数据，计算纠偏策略，并输出控制信号；（4）通信模块：实现PLC与上位机之间的数据交换，便于监控和调试；六、系统调试与优化1. 系统调试在硬件安装完成后，我们对带材纠偏装置控制系统进行了详细的调试。
EH-1003HS带材纠偏控制系统
EH-1003HS带材纠偏控制系统一带材纠偏系统工作原理钢铁、橡胶、造纸等工业企业在对带材进行生产或加工过程中，需要将带材准确无偏地送入下道工序机组。
但是，由于外界的各种因素的影响，总会造成偏差。
为了保证产品质量及满足正常生产或加工的需要，就得使用纠偏系统，通过自动调节来消除偏差，使带材中心始终被控制在生产线的中心。
系统主要由CSEC-20电液伺服控制器（其中包括红外宽光束对中传感器、电液伺服放大器和泵电机启动装置等）、油缸（用户自备），位移传感器（CRDB-A）、电液伺服阀（CSV8系列），液压站（CHPS）等元器件组成。
光电传感器的检测器是成对使用，其对称中心与生产线中心是一致的。
在生产过程中，当带材中心偏离生产线机械中心时，两光电传感器被遮挡部分面积就不一样，因此其输出两个大小不同的电信号至前置放大器，通过前置放大器相加运算后，输出一个与帘子布位置偏差大小、方向有关的电信号至主放大器，主放大器输出一电流信号给伺服阀动圈以控制伺服阀的方向与流量；伺服阀控制油缸，使位移-摆动辊偏移，同时带动位移传感器，使位移传感器也输出一反相信号给主放大器，此信号使伺服阀输出减小；当此信号与前置放大器输出信号等值反相时，伺服阀输出为零，位移-摆动辊停止运动，此时辊与起始位置有一位移并成一角度，带材在这一位移与角度作用下产生位移-螺旋效应；直至偏差消除，两光电检测器输出电压一致，前置放大器输出为零，位移-摆动辊偏角也回到零，即起始位置，此时带材中心与生产线机械中心无偏差。
如再有偏差，则重复上述过程，从而达到连续纠正偏差的目的。
整个系统是逐级推动、闭环工作的。
元件故障与调整不当都可能使系统失常。
在系统中如出现故障，应根据情况具体分析、区别对待，切忌非专业人员乱拆乱调，以免损失纠偏精度。
二系统框图见下页《带材纠偏系统示意图》三电气原理及连接图四组成系统的各元部件1. GD5A-400H或GD5A-200H光电检测器；2. CSEC-20电液伺服控制器；3. CRDB-A位移传感器；4. CSV8电液伺服阀；5. CHPS-25 （30或40）纠偏控制系统液压站。
带材卷取机跑偏控制系统汇总
液压控制系统结业论文题目名称：带材卷取机跑偏控制系统学院：机械工程学院专业年级：流体传动及其控制 09 姓名：**班级学号：液09-11 指导教师： ***二Ｏ一二年十二月二十八日目录第一章绪论 ..................................................................................... 错误！未定义书签。
1.1研究的目的及意义 ................................................................ 错误！未定义书签。
1.2国内外发展及状况 ................................................................ 错误！未定义书签。
1.3带材卷取机负载（工艺）分析 (1)1.4带材卷取机主要技术要求 (2)本章小结 (2)第二章带材卷取机总体设计方案 (3)2.1带材卷取机机械传动方案 (3)2.2带材卷取机电气控制方案 (3)2.3带材卷取机液压传动总体设计方案 (3)本章小结 (3)第三章带材卷取机主要技术指标计算 (4)3.1带材卷取机静态设计 (4)3.1.1伺服阀 (4)3.1.2液压缸主要规格尺寸 (4)3.1.3传感器 (5)3.2带材卷取机动态设计 (6)3.2.1各环节传函 (6)3.2.1.1伺服阀 63.2.1.2液压动力机构 63.2.1.3光电检测器和伺服放大器 63.2.2系统方块图 (7)3.2.3伯德图 (8)3.2.4确定开环增益 (8)3.2.5动态分析 (8)3.3带材卷取机校核计算 (9)3.3.1稳态误差校验 (9)3.3.2系统精度指标校验 (9)本章小结 (9)第四章带材卷取机其它元件计算选择 (10)4.1泵的选择 (10)4.2阀的选择 (10)本章小结 (10)第五章带材卷取机泵站校核计算 (11)5.1带材跑偏控制系统压力损失计算11 5.2带材跑偏控制系统效率计算11 5.3带材跑偏控制系统液压冲击计算11 5.4带材跑偏控制系统发热计算11本章小结 (11)第六章结论 (12)致谢 (13)参考文献 (14)摘要本设计为卷取机跑偏控制系统的设计。
运动带材边线跑偏的智能控制
[3 ] Cai Zixing. Prospect for Devolopment of Intelligent Controll. Proc. IEEE ICIPSπ97 ,625～629 ,1997.
动器驱动伺服电机 —丝杆机构 ,使得放卷机架做 与跑偏方向相反的横向运动 ,以消除跑偏 。由图 1 可知 ,欲使纠偏系统具有良好的控制性能 ,首先 跑偏传感器应具备如下的基本性能 :
1) 既能检测带材的边缘 , 又能检测线宽为 015 mm 以上的标志线的跑偏 。
2) 无论是测边还是测线 ,在检测范围内的输 出信号必须是单调变化且有良好的线性度 。
+ s
1) +1
,
F
=
10 ～ 20
结合上述跑偏传感器及对常规纠偏系统的分
析 ,设计如图 3 所示的智能测控系统框图[2 ,3 ] 。
图 3 智能测控系统框图
图中 ,U1i = C1 Ir1 ,U2i = C2 Ir2 , Ue =αe 。这里 C1 , C2 ,α均为常 数 。该测控仪的基本规则为 :
1 引 言
在软包装印刷生产线上 ,行进中的塑料薄膜 (带材) 由于前道工序收卷不齐或本机组中的机械 误差 ,如导辊偏差 ,振动以及薄膜张力的波动等原 因 ,均可能导致薄膜的横向跑偏或呈现“蛇行”运动 的现象 ,严重影响了薄膜的印刷、复合、分切及制袋 等工序的加工质量 ,甚至无法生产 。因此 ,在线实 时准确地测出运动带材的横向跑偏量并实施有效 的纠偏控制 ,是软包装生产线中的关键技术[1] 。
胶带输送机防跑偏自动控制装置
2 2 0V ^ /
当胶带不跑偏或轻微跑偏时， 胶带运行在 允许范围Ca 和Cb 内左右波动， 调偏托辊正常 运行。不产生顺时针(逆时针)水平转动位移。 当胶带发生向右跑偏超过 C a 时， 接近开关
图2
胶带输送机防跑偏自 动控制电气原理图
拐角必须与模板内侧的切线呈900， 两侧凸沿 要保证顺直， 以使拼接处严密。加强肋的扁钢 或角钢与凸沿应贴紧， 并采用不饱和聚醋树脂 粘结， 拼缝处加强处理示意图如图4 , 3 . 3 质量要求 ( 1)模板内侧必须光滑平整。模板表面不 得有气饱、空鼓、皱纹、纤维外露、毛刺等现 象。 (2 ) 模板的接缝必须严密. (3)边肋及加强肋安装牢固. 与模板成一整
为防止下滑， 可用5cm x 5cm木方或角钢进行 支顶。 3)半圆拼装式柱模设置四道缆绳或斜撑， 按9 0 ’ 夹角分布。各道缆绳或斜撑的延长线 要通过柱模的回心， 防止柱模扭转。缆绳上要 设置花篮螺栓， 以便干调整柱模的垂直度。 4)待混凝土达到 1N/ mmz时， 即可拆除柱 模。首先拆除缆绳或斜撑， 撤除中部柱箍的 支柱， 再拆除柱箍， 然后卸掉连接螺栓， 松动模 板接 口将模板卸下。
胶带输送机作为输送物料的设备， 在工业 上应用非常广泛。煤炭、电力、水泥、冶金、 码头等行业都使用胶带输送机 ， 输送物料。胶 带跑偏是常见故障， 跑偏严重时， 物料掉落， 使 输送机无法工作。胶带产生跑偏的原因很多， 物料落在胶带上的位置不合适 ， 胶带做接头后 不在一条直线。尾辊角度不对， 都能产生跑 偏。解决跑偏的方法也有多种， 如在来料溜槽 内加迎料板， 正确做胶带接头， 调整尾辊角度， 安装防偏托辊， 都可抑制， 胶带跑偏， 调整尾辊 角度和落料位置只能抑制胶带机尾部的跑偏， 而在其它部位则依靠调偏托辊来完成。 ( 1)胶带输送机防跑偏自 动控制是由调偏 托辊， 接近开关， 电动推杆共同来完成的， 如图
皮带输送机输送带跑偏自动校正系统
皮带输送机输送带跑偏自动校正系统针对皮带输送机工作中跑偏的原因，在主动滚筒后方增加鼓形校正滚筒和与之配套的两个对称的可调弧形托辊，在输送带中部应用可调倾角的螺旋托辊；在输送带边缘设置极限跑偏立辊。
应用传感器采集相应输送带跑偏信号，经过单片机处理后控制各可调托辊的倾角完成输送带的校正。
1、输送带跑偏原因(1)输送带本身质量缺陷，输送带截面上张力分布不均，对输送带中心线有弯矩作用引起跑偏。
(2)物料偏斜引起的跑偏，由于供料口位置不当，使物料在输送带上偏载引起跑偏。
(3)托辊偏斜引起跑偏，在安装中托辊的轴线不与输送带中心线垂直，运行时产生垂直于输送带运行方向的侧向推力引起跑偏。
(4)清扫器清扫性能不佳，滚筒或托辊外圆直径局部增大，引起跑偏。
(5)其他原因如托辊转动不灵活、机架振动、风力载荷、日照引起温度分布不均引起跑偏。
2、调偏装置的设计(1)可调托辊的设计托辊作为皮带输送机的主要部件承担支撑和减少运行阻力、保障输送带运行平稳的作用。
为了防止输送带在输送段发生跑偏，可调托辊沿输送带运行方向预调2～3°。
工作中两侧托辊由于与输送带成一定角度在摩擦力作用下会分别给输送带以向心的阻力且偏移越大，中间侧力越大。
为了增加托辊自我调偏效果，中间托辊制成双螺旋结构。
工作中如果输送带跑偏超出托辊预调，传感器会把跑偏信号传给单片机，单片机反过来调整侧托辊倾角。
(2)调偏鼓形滚筒的设计皮带输送机启停、负荷变化的工况下，输送带的长度会随之产生伸长或缩短，引起转向滚筒处输送带的跑偏，输送带工作时必须在保证最小初拉力条件下，使得驱动滚筒趋入点和奔离点的张力比应为定值，在启动时拉紧力与额定工作时拉力的比值k=1.4～1.5，波动在10%左右，正常工作过程中k=0.9～11.1。
为了达到或接近这个值，在距皮带输送机机头驱动滚筒1.5～2.0m处的回程输送带的上面增设调偏鼓形滚筒如图1 ，在其下对称设置两个可调压紧弧形托辊。
带钢卷取机跑偏电液伺服控制系统的仿真
带 材跑偏 检测 器用 来检 测带 型材 料在 加工 中偏
离正 确 位置 的大小 及方 向 ，从而 为 纠偏控 制 电路 提 供 纠偏信 号 。 光 电式 带材 跑偏 检测器 原 理如 图 ２所示 。 光源 发 出的光 线经 过 透镜 １ 聚 为平行 光 束 ， 向透 镜 ２ 会 投 ，
系统 的动 态 特 性 。 果 表 明 ， 结 系统 满 足带 钢 纠偏 控 制 对 稳 定 性 、 响应 快 速 性 与控 制 精 度 的 要 求 。 的 应 用 证 明 系统 性 它
能可靠， 控制精度 高， 大地提高 ｒ劳动＿ 产率 ： 极 乍
关 键 词 ： 钢跑 偏 ； 带 电液 伺 服 控 制 ； ＇ Ａ 仿 真 ＭＡＩ Ｂ； Ｌ 中 图分 类号 ：ＨＩ７３ ３． Ｆ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１７ — ９ ４（０ ０）１ ０ １－ ０ ６ ２ ８０ ２ １ ０ — ０ ３ ０４
３９ ａ ． ＭＰ 。通 常 ， ２ 选择 负载 压力为 ｐ＝ ／ 。 Ｌ２３ ， ｐ 此时
．
图 ３ 带材 跑偏 检 测 器测 量 电 路
Ｒ
ｐＬ
Ｒ
２
３ ０ ０ ０４ ＋ ５ ０ ｘ 。ｘ ．５ ５ ０ ｘ ．７ ３ ０ ０ ９８ Ｏ０
宋 云 清
（ 新疆伊犁职业技术学院机电工程系 新疆 ８ ５０ ３ ０ ０） 摘要： 为了解决冷轧带钢生产 巾的带材跑偏问题， 本文简述 带材 自动纠偏的电液 伺服系统控制的基本原理， 详细介 绍了系统 数学 模型的建立及利用 ＭＡ Ｌ Ｂ／ＳＭ ＬＮ ＴＡ Ｉ Ｕ Ｉ Ｋ进行 系统仿真 的过程 ， 并分析 了系统 的稳定性 ， 同时分析 了
带材纠偏系统课程设计
带材纠偏系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解带材纠偏系统的基本原理，掌握其关键组成和功能。
2. 学生能够描述带材纠偏系统中涉及到的物理概念，如力的作用、运动状态等。
3. 学生能够解释带材在生产过程中为何需要进行纠偏，以及纠偏对产品质量的影响。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析实际生产中带材跑偏的原因，并提出合理的纠偏方案。
2. 学生能够通过团队合作，设计并制作一个简单的带材纠偏系统模型，展示其纠偏功能。
3. 学生能够运用数学知识，计算带材纠偏系统中的相关参数，如力的大小、纠偏角度等。
情感态度价值观目标：1. 学生在学习过程中，培养对工程技术的兴趣和热情，提高对生产实践的认识。
2. 学生通过团队合作，学会倾听、沟通、协作，培养团队精神和解决问题的能力。
3. 学生能够关注带材纠偏技术在生产生活中的应用，认识到科学技术对社会发展的作用。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在让学生在掌握基础知识的基础上，提高解决实际问题的能力。
学生特点：学生为初中生，具备一定的物理知识和动手能力，对实际操作和团队合作有较高的兴趣。
教学要求：注重理论与实践相结合，引导学生通过观察、思考、实践，达到对带材纠偏系统知识的深入理解。
同时，关注学生的个体差异，鼓励学生积极参与，充分展示自己的才能。
通过课程学习，使学生达到上述设定的具体学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 带材纠偏系统基本原理：介绍带材在生产过程中产生跑偏的原因，分析纠偏系统的基本工作原理，包括传感器、执行器和控制单元的作用。
教材章节：第三章第二節《带材纠偏系统原理》2. 带材纠偏系统的关键部件：详细讲解纠偏系统中各关键部件的结构和功能，如纠偏滚筒、导向装置、驱动电机等。
教材章节：第三章第三節《带材纠偏系统关键部件》3. 带材纠偏系统设计与计算：教授如何根据生产需求，设计合适的带材纠偏系统，包括力学计算、电气参数计算等。
带材传输中的跑偏及其纠正
带材传输中的跑偏及其纠正带材传输中的跑偏是一种常见的问题，对传输质量有一定影响。
有许多原因可以导致这种结果，其中包括外部的力摆的干扰、电磁的干扰及传输路线、带材本身的软硬度、夹具受力等，其中受力是经常发生跑偏的原因。
为了纠正跑偏现象，最初的步骤应该是定位问题的根源，以正确处理信号的偏移及对整个系统的影响。
然后，就可以从传送线路、夹具、夹送辊、电子元件或传动机构入手进行改进，并采取相应措施来减小偏差。
简单的办法是确认固定夹具和夹送辊的配合，可以减少辊线夹送时从夹具引起的变形。
此外，传送线路可以更换材料以确保宽公差范围内的要求达到平衡，传动机构也可以做出相应调整，以便在变形的情况下能够提供足够的力量，使带子不能脱开夹具。
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摘要本设计为卷取机跑偏控制系统的设计。
按照给定的每一部分的控制要求，借鉴已有的设计方案，针对实际生产工作中的问题绘出卷取机跑偏控制系统的系统原理图。
同时对液压传动理论、液压元辅件的选择与设计进行了较为深入的学习。
让我们对自己的专业有了更进一步的理解。
关键词:跑偏;液压元辅件AbstractThis paper is a design on hydraulic serve system of coiling machine. According to every part’s requirement and the problem of hydraulic and press system of hydraulic serve system in practice, using the existent system design designed a hydraulic serve system of coiling machine. I draw the picture of press and hydraulic system of coiling machine. In the meantime, a thorough research is done about the theory of hydraulic drive system, design and selection of hydraulic components and accessories.let our construction to my book。
Keywords: EPC;hydraulic components and accessories目录第一章绪论 ............................................................................. 错误！未定义书签。
1.1研究的目的及意义 ................................................................ 错误！未定义书签。
1.2国内外发展及状况 ................................................................ 错误！未定义书签。
1.3带材卷取机负载（工艺）分析 (1)1.4带材卷取机主要技术要求 (2)本章小结 (3)第二章带材卷取机总体设计方案 (4)2.1带材卷取机机械传动方案 (4)2.2带材卷取机电气控制方案 (4)2.3带材卷取机液压传动总体设计方案 (4)本章小结 (5)第三章带材卷取机主要技术指标计算 (6)3.1带材卷取机静态设计 (6)3.1.1伺服阀 (6)3.1.2液压缸主要规格尺寸 (6)3.1.3传感器 (7)3.2带材卷取机动态设计 (8)3.2.1各环节传函 (8)3.2.1.1伺服阀83.2.1.2液压动力机构93.2.1.3光电检测器和伺服放大器93.2.2系统方块图 (10)3.2.3伯德图 (10)3.2.4确定开环增益 (11)3.2.5动态分析 (11)3.3带材卷取机校核计算 (11)3.3.1稳态误差校验 (11)3.3.2系统精度指标校验 (11)本章小结 (12)Ⅰ第四章带材卷取机其它元件计算选择 (13)4.1泵的选择 (13)4.2阀的选择 (13)本章小结 (14)第五章带材卷取机泵站校核计算 (15)5.1带材跑偏控制系统压力损失计算15 5.2带材跑偏控制系统效率计算15 5.3带材跑偏控制系统液压冲击计算15 5.4带材跑偏控制系统发热计算15本章小结 (16)第六章结论 (17)致谢 (18)参考文献 (19)Ⅱ第一章绪论1.1 研究的目的及意义在带钢的连续轧制过程中,由于带钢厚度不均、浪形及横向弯曲、辊子偏心或有锥度、张力不适或张力波动较大等诸多原因,会出现带钢偏跑现象,这将使带钢卷取不整齐,增加带边的剪切量消耗,造成不必要的浪费,因此有必要对带钢卷取的偏跑进行控制。
1.2国内外发展及状况卷取机是连轧生产线上极其重要的设备，其工作性能的好坏直接影响到成品的质量和整个机组的生产效率。
研究高性能的卷取机是世界各地钢铁生产厂家的重要任务。
在国外，经过许多年的发展，已达到了一个相当高的水平，而且新型的卷取系统均为国外的产品。
在国内，由于经济发展状况原因，现有的带钢生产线中，所使用的卷取机技术大部分较为落后。
卷取机及其控制系统存在很多缺陷，在实际生产中的问题很多，带钢卷取质量不稳定，卷形不良始终困扰着不少钢铁企业。
因此，深入研究卷取机的动力学行为以及设计开发具有良好地控制性的卷取机控制系统，从而实现新型卷取机系统的国产化生产与设计，是一项十分紧迫的任务，意义十分深远，有着巨大经济效益。
1.3带材卷取机负载（工艺）分析卷取机是带钢生产线上的关键设备，对带材连续生产进行跑偏控制，从而实现带钢卷取机的自动对齐。
带钢卷取控制系统属于光电液伺服控制系统，一般由光电传感器，伺服放大器，伺服比例阀，伺服液压缸和液压站等组成。
光电检测器一般由发射光源和光电二极管接收器组成，光电管作为电放大器的输入桥，钢带正常运行，光电管接受一般光照，其电阻为R，经过调整，电桥平衡无输出。
当带钢跑偏，带边偏离监测器中央时，电阻值R随光照而变化，使电桥失去平衡，从而造成调节偏差信号，此信号经三极推挽放大器发达后，在伺服阀差动连接的线圈上产生差动电流，于是伺服阀输出以正比与差动电流△i的流量，是伺服液压缸拖动卷取机的卷筒，想跑偏的方向追踪，从而实现了钢带自动卷齐。
由于检测器安装在卷取机移动部件上随同跟踪实现位置反馈，很快使检测器中央又对准带边，于是在新的平衡状态下卷取，完成了一次自动纠偏过程。
另设一辅助液压缸拖动检测器，一遍在卷完一卷要切断钢带前检测器能自动退出，而在卷取下一卷前又能使检测器自动复位对准带边。
1.4带材卷取机主要技术要求1.机组速度V≤5m/s。
2.负载情况以惯性负载为主，摩擦与粘性负载较小。
卷取机移动部件总质量G1=30x10000N,最大钢卷重量G2=30x10000N,故负载质量为：M1=G1+G2/g=6x10000Kg。
3.工作行程 H=400mm。
4.带钢宽度变化范围：7cm。
5.张力情况：恒张力控制。
6.工作环境：冷轧厂连续生产机组。
本章小结对所设计的控制对象及系统要求有清晰认识，是设计合理的，令人满意的控制算法，选用经济的，可行的实现途径的必要前提和准备。
本章对卷取机寻边控制系统的组成及工作原理作了简单的介绍，明确了纠偏控制系统的有关参数及要求，为寻边控制系统的设计提供了相关的依据。
第二章带材卷取机总体设计方案2.1带材卷取机机械传动方案卷取机在卷绕带钢的时候必须有一定的卷取张力。
卷取张力的值的大小取决于卷取机的工作状态和产品规格，设定张力过大会破坏产品内部组织结构，并且使设备电机容量增大，反之过小的卷取张力设定也会影响产品的质量，可以造成带钢跑偏，松卷等现象，可见卷取张力过大或者过小均会影响卷取机的正常工作。
带钢所受张力的产生原理是由于带材在轧机出口处的线速度低于卷取机入口处线速度。
这两点间速度差的积分用来描述带钢张力模型。
主要用液压缸伸缩来控制。
是利用液压流体动力的反馈控制原理工作的。
2.2带材卷取机电气控制方案该控制系统的优点是响应速度快，控制精度高；电反馈和校正方便，信号处理灵活；位置跑偏输入信号，经过光电检测器，输出信号，给电液伺服阀作用给阀-液压缸-负载。
达到控制目的。
2.3带材卷取机液压传动总体设计方案本钢的液压压下控制系统有两种典型的模式：一种为液压压下位置控制方式，另一种为液压压下轧制力控制方式。
液压压下控制系统由PI控制器，伺服放大器，伺服阀，液压缸及其辊系负载，位移传感器及液压管路等构成。
本章小结本章概述该系统的组成部分，介绍了构成的主要思想。
对所要设计的系统有了一个具体的思路。
为以下的设计做了好的铺垫。
第三章 带材卷取机主要技术指标计算3.1带材卷取机静态设计 3.1.1伺服阀滑阀的静态特性就是压力-流量特性，经推导和简化以后得到四边滑阀的压力-流量特性方程l S XVl p xv P K Q )sin(1-=p W C k d /=L Q 为负载流量L P 负载压力1S P 为供油压力v x 为阀芯的位移d C 为流量系数ρ为液体密度W 为面积梯度3.1.2液压缸主要规格尺寸带钢的横向位移实际上是一个随机信号，可用正弦信号逼近。
因此，在求取负载轨迹方程式时，可用速度幅值作为最大工作速度，频率为系统频宽的一个正弦信号作为卷取机的典型信号，即t ft V V m ππ6sin 03.02sin ==动力机构的平衡方程为375006cos 42412/+=+=t mg dt mdv F πμ惯性负载或弹性负载的负载轨迹是一个正值椭圆曲线，负载轨迹的通式可表示为122=⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛m m V V F F找阀控缸动力机构的输出特性与该负载轨迹相切，并使两者的最大功率点尽量靠近，负载轨迹的最大功率点可通过求导数并令其为零求得，其值为：6找一个阀控缸动力机构的输出特性与该负载轨迹相切，并使两者的最大功率的轨迹点尽量重合或靠近。
负载功率为21⎪⎭⎫ ⎝⎛-=Fm F VmFW L令WL 对F 求导并令其为零，求得最大功率点的负载力为 F=28300N ; V=0.028m/s液压动力机构的最大功率点公式为A P F S 232=AQ V 031=是动力机构和负载轨迹点相重合，并认为他们在该点相切，则A ，Qs 2分别为：2421015.10623m P F A S -⨯==min /89.3032L VA Q s ==这里参照同类机组，供油压力取4mpa ，根据上式计算结果，液压缸直径取标准值mm125=φ后241015.106m A -⨯=3.1.3传感器该系统采用美国FIFE 公司产的DAC-004型二极管阵列式光电传感器。
该传感器的输入-输出具有良好的线性特性。
精度：0.1mm ，视场：1000mm,模拟输出量：0-10mA 。
7sm V m /03.0=NF m80000=3.2带材卷取机动态设计 3.2.1各环节传函 3.2.1.1伺服阀选取63bar 的DYC 系列两级滑阀式电液伺服阀，其空载流量min /766.38min /89.3040630L L Q =⨯=选取DYC 系列供油压力Ps=63bar 时，额定空载流量为40L/min 伺服阀可以满足要求，该伺服阀的额定电流为300mA ,当阀工作在Ps=35bar 时空载流量为min /88.276340350L Q =⨯=则伺服阀流量增益为()A s mAL I Q K SV //1093.03.0min/88.27330-⨯===伺服阀的传递函数通常用振荡环节来近似，由于一般情况下伺服阀的固有频率是液压固有频率h W 的三倍以上，现取s rad W SV /300=,并根据经验暂取伺服阀阻尼比5.0=SV ξSV K 为伺服阀流量增益SV W 为伺服阀固有频率 SV ξ为伺服阀阻尼比813005.023001093.012223220+⨯+⨯=++==-⎪⎭⎫⎝⎛S SS W W SK IQ S G SVSV SVSVSV ξ3.2.1.2液压动力机构A为液压缸有效工作面积241015.106m A -⨯=h ξ为液压缸阻尼系数3.0=h ξ(根据同类机组测定）h W 为液压固有频率 ()s rad M V A W tt e h /379.48105.7101675.211015.10610700044442452=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==--βe β为液压油体积弹性模数25/107000m N e ⨯=βA 为液压缸的有效工作面积t M 为负载质量kg M t 4105.7⨯=t V 为系统总压缩体积34410167.2115.11071.12215.015.1m LA Vt --⨯=⨯⨯⨯=⨯=（计算液压缸的容积时，考虑到管道容积，加上系数） 由此得到液压缸-负载的传递函数()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++==-1379.483.02379.481051.106/112/122422S SS S W W S S AQ Y S G h hh h ξ3.2.1.3光电检测器和伺服放大器 根据式i SV i V K A K K K 14424.0/== 得出k=128光电检测器和伺服放大器可看成比例环节。