基于STC15F2K60S2单片机的丝束张力平衡控制系统设计

发布时间：2021-01-29 21:05

　　本文开发了一种基于STC15F2K60S2高性能单片机的丝束张力平衡控制系统,通过对伺服电机转速和丝束张力摆杆位置的合理调节来保证进入滤棒成型机的丝束张力处于平衡稳定状态,最后对该系统进行了现场检验。结果表明,该系统能有效保证进入丝束成型机的丝束张力平衡稳定,为卷烟企业滤棒丝束的质量控制提供了很好的技术保障。 

【文章来源】：河南科技. 2020,(13)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

PID调节界面

本文设计的基于STC15F2K60S2的丝束张力平衡控制系统由丝束张力平衡机械机构和电子控制系统两部分组成。考虑到卷烟企业卷包生产线的自动化、集成化程度较高，对丝束进入滤棒成型机的速度及其稳定性有严格的要求，因此，本系统的整体设计思路是在保证丝束进入滤棒成型机的速度一定的情况下，通过合理调节控制器内部驱动丝束给进的伺服电机转速和丝束张力摆杆的偏转角度，以保证进入滤棒成型机的丝束张力处于平衡稳定状态。图1是系统的结构简图。系统的工作原理为：当滤棒成型机启动时，丝束张力平衡控制系统自动进入工作状态，进入滤棒成型机的丝束速度变化会带动摆杆的位置变化，丝束速度变化越快，摆杆的位置越低。传感器会检测摆杆的位置信息发给高速微控制器，微控制器会根据操作员设定的目标摆杆位置和当前的摆杆位置作比较，进而通过控制伺服驱动器来控制伺服电机。伺服电机的转速反过来又影响摆杆的位置，这样形成一个完整的闭环反馈系统。正常工作时，滤棒成型机的丝束速度与伺服电机的转速形成一个动态平衡，使摆杆的位置一直处在操作员设定的目标位置。摆杆一直处于目标位置，也就说明丝束受到的张力在一定程度上是恒定的，这就解决了丝束张力不均衡的问题[6-8]。

该丝束张力平衡控制系统使用绝对值编码器来检测摆杆的位置信息，绝对值编码器型号为STM38-01-05-FR。该绝对值编码器由机械位置决定的每个位置的数值是唯一的，其无须记忆，无须找参考点；采用非接触磁传感器技术，具有较高的可靠性；14位绝对值编码器，高精度。电控系统控制原理如图2所示。微控制器采集绝对值编码器的位置信号，与设定的目标位置进行比较，在微控制器中进行前馈PID运算，将计算结果转化模拟电压量来控制伺服电机的转速，从而使丝束预拉力维持恒定，人机交互界面用于显示工作状态和进行参数设定。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于伺服电机的上盖机控制系统设计[J]. 刘新乐,殷晓坤,朱佳琪,曹瑞,岳翠萍.  包装与食品机械. 2018(04)
[2]纤维滤棒成形机盘纸拼接装置的改进[J]. 申伟鹏.  设备管理与维修. 2017(16)
[3]硬嘴棒成形纸在过滤嘴棒中的应用分析比较[J]. 刘英政,肖辉.  黑龙江造纸. 2016(01)
[4]绝对值编码器的应用[J]. 王红娜,赵树涛,李敏.  金属加工(冷加工). 2016(04)
[5]C8051F120单片机串口扩展与通讯设计[J]. 朱思荣,周万里,毕春元,赵晓华,高广恒,刘仲汇.  山东科学. 2013(01)
[6]基于伺服电机和PLC的工作台运动控制[J]. 刘媛媛,张如萍,张正和,唐亮.  机械工程与自动化. 2012(04)
[7]C8051F单片机信号采集系统[J]. 于丽娜,秦丽.  仪表技术与传感器. 2011(07)
[8]基于STM32的通用智能仪表设计与应用[J]. 孙启富,孙运强,姚爱琴.  仪表技术与传感器. 2010(10)
[9]24位绝对式光电编码器数据采集系统[J]. 赵长海,万秋华,佘容红,卢新然,何金其,梁立辉,杜颖财.  半导体光电. 2010(03)



本文编号：3007607