生箔机横幅自动调节控制系统

杨锋 王斌 李应恩 李会东 王建智

[摘    要]铜箔生产线上横幅的控制是一个非常重要的环节，一个好的传控系统能确保铜箔产品的质量，提高生产效率。为了解决目前国内铜箔生产设备控制精度较低的问题，研制了一套适用于铜箔条幅控制系统。文章介绍一种箔材控制系统，该系统主要由检测设备、处理平台及传动控制装置组成。全系统形成闭环自动控制系统，减少人工调整，大大提高生产效率。

[关键词]箔纸;横幅;自动调整

[中图分类号]TD635 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）11–00–02

Automatic Adjustment Control System for the Banner of the foil Forming Machine

Yang Feng， Wang Bin， Li Ying-en， Li Hui-dong， Wang Jian-zhi

[Abstract]The control of the banner on the copper foil production line is a very important link. A good transmission and control system can ensure the quality of copper foil products and improve production efficiency. In order to solve the problem of low control accuracy of domestic copper foil production equipment， a set of control system suitable for copper foil banners has been developed. This article introduces a foil control system， which is mainly composed of detection equipment， processing platform and transmission control device. The whole system forms a closed-loop automatic control system， which reduces manual adjustments and greatly improves production efficiency.

[Keywords]foil; banner; automatic adjustment

表面密度、厚度均匀度是铜箔生产中的一项重要指标，纵向（MD）定量控制技术在当前已经得到了广泛应用。普通铜箔需要经过过度切割，最后横幅数量波动与纵向数量波动对产品质量的影响程度相同。所以铜箔条面密度脉动（CD）是铜箔厚度变化的结果，由于现有技术不能实现自动化控制，需要人工来调整和控制，对铜箔输送过程控制不良，铜箔厚度不均匀、精度较低。

压片机在线监测系统及其监控方法包括电流采集模块，实时采集压路机电流;转速采集模块，实时采集钛辊驱动速度;控制器，用于接收电流、电压采集模块的数据;后台服务器，由控制器采集到的数据进行计算，以求出所产生的铜箔当前厚度。该系统能实时监视加电时的电流、钛辊速度等参数，并将其传输至后台系统，CPU通过特定算法，实时计算出所产生的铜箔厚度，在中间过程中，一旦铜箔厚度超过设定范围，就会触发报警，提示现场人员急速处理，并自动记录异常时段和异常米数。

目前所采用的技术是提供一种在线监测系统和一种通过模头对刀刃进行控制的方法，铜箔厚度不均，精度较低。该系统针对现有技术，提供了一套利用金属片对刀口对模具进行控制的在线监控系统和方法，并提供了一套铜箔厚度不均、精度较低的在线监控系统。针对以上技术问题，采用下面的技术方案，实现了该系统的设计。

1 自动调幅生箔机头控制系统的组成

系统由检测装置、参数处理平台、驱动装置等组成，系统通过生箔机把铜箔送到检测装置，随后对传送铜箔的数据进行检测，并将检测数据上传到参数处理平台。所得参数作为闭环控制系统的参考依据，以实现对系统的自动调节与控制。如图1所示。

1.1 处理平台

由处理台对检测数据进行处理计算，将处理计算的信号送到驱动控制设备，驱动控制设备根据所收到的信号产生阀门控制信号;把阀门控制信号传送到金属箔机上，由生箔机控制生箔机，使生箔机根据其接收信号的动作。

压箔机把阀门的动作信号反馈给驱动控制设备，然后驱动控制装置把阀门的动作信号反馈给处理平台。它是一种闭环结构，包括生箔机、探测设备、处理平台和传动控制装置。其采用闭环自控系统控制金属箔机阀的动作，减少手工调整，提高工作效率;通过处理平台控制金属箔机阀位置，保证铜箔生产过程中铜箔厚度，提高铜箔生产精度。

操作台可实时地监测铜箔厚度数据，并能实时跟踪实际阀门位置的变化情况，提高了控制系统的精确度，从而获得较高的铜箔精度。

1.2 阀运算组件

气门计算模块包括：阀位获取单元、初值获得单元、切换单元、比例积分单元和变换单元。阀位获取单元，用以获得待控制的閥门阀位;初始输入量单位，用来获得阀门计算单元的初始输入量;开关单元，根据阀门的阀位导通相应的通道;比例积分单元，用来在开关单元触发时，在相应的通道中输出初始输入量对应的调节信号;转换单元，用来将调节信号转化为阀门计算单元的阀门变化量。

计算了单元阀的可变性，该阀具有良好的稳定性。阀控保护模块由邻域保护模块、相邻点联动模块、阀位控制模块、整体阀位优化模块等组成;邻域保护模块可判断相邻阀门的阀位差，当阀位差异位于阈值范围内时，即可进入相邻点联动模块;相邻点联动模块比较相邻n个阀门阀位与当前阀门的阀位差，并根据当前阀门的阀位进行调整，然后根据当前阀门的阀位进行调整，从而使阀位控制模块比较阀位均值与当前阀位的阀位均值相对应的阀位与当前阀位的阀位差值，并对目前的阀位进行调整。在生产时，通过预测各阀阀位变化趋势，多重保护控制，不会引起生产事故，且生产出铜箔精度较高。

1.3 探测设备

探测设备包括一导轨和检测单元，检测单元放置在轨道上，滑接导轨;检测器滑行均匀，可实时检测铜箔厚度，确保铜箔均匀性，提高铜箔产品质量。最优的方法是探测装置自上而下设置有光管和电离室;铜箔穿过射线管与电离室的中央。因为铜箔吸收了部分光线。与入射光强度相比，在穿过极片时，光线的强度会发生一些变化。在铜箔上填充一种特殊气体电离室检测射线穿透铜箔前后射线强度，可以较好地测量铜箔的厚度。

探测设备通过以太网传输到处理平台上，通过以太网将处理计算出来的信号传输到驱动控制设备。它的传输速率高、传输安全、可靠。

1.4 传动控制器

传动控制设备包括PLC控制器，PLC控制器把接收到的阀实际变化通过4～20 mA的硬线传输到生箔机。使用硬件传送控制的生箔机，适应性强。所测数据包括铜箔厚度及相应位置;图像显示数据包括铜箔、铜箔厚度、上载到处理单元铜箔厚度。

由于采用上述技术方案，该系统具有明显的技术效果：箔材、检测仪、处理台及传动控制装置组成闭环自动控制系统，减少人工调整，因现场工作环境管道中存在酸性腐蚀液体，对人员有一定伤害，提高了铜箔生产精度，降低了生产精度。

2 控制系统的整体设计

2.1 总体设计思想

自動调幅生箔机控制系统，由探测装置、处理台及传动控制装置组成。该设备的制作流程为：①用生箔机将所生产的铜箔送到检测设备;②检测设备检测送铜箔数据，并将检测数据上传到处理平台;③处理平台对检测数据进行处理，将处理计算后的信号传送到驱动控制装置;④驱动控制装置根据收到的信号产生阀门控制信号;⑤将阀门控制信号传送到生箔机，生箔机根据接收的信号进行处理，使所需阀门的动作信号反馈到驱动控制设备上，并将阀门控制信号传递给生箔机，生箔机根据所接收的信号进行操作，使所需操作的控制装置能够得到检测设备。

为保证铜箔生产线在铜箔生产线上实现自动化控制，在该生产线上实现一套闭环自动控制系统，通过该系统控制箔条阀的动作，减少手工调整，提高工作效率;通过处理平台对金属箔机阀阀位进行控制，保证铜箔生产过程中铜箔厚度，提高铜箔生产精度。

2.2 铜箔相关参数的控制

操作台可实时地监测铜箔厚度数据，并能实时跟踪实际阀门位置的变化情况，提高控制系统的精确度，从而获得较高的铜箔精度。探测设备包括一导轨和检测单元，检测单元放置在轨道上，滑接导轨;检测器滑行均匀，可实时检测铜箔厚度，确保铜箔均匀性，提高铜箔产品质量。探测装置自上而下设置有射线管及电离室;铜箔穿过射线管与电离室的中央。探测设备通过以太网传输到处理平台上，通过以太网将处理计算出来的信号传输到驱动控制设备。它的传输速率高、传输安全、可靠。

传动控制设备包括PLC控制器，PLC控制器把接收到的阀实际变化通过4～20 mA的硬线传输到生箔机。使用硬件传送控制的生箔机，适应性强。所测数据包括铜箔厚度及相应位置;图像显示数据包括铜箔、铜箔厚度、上载到处理单元铜箔厚度。

2.3 阀门计算单元的设计

气门计算模块包括：阀位获取单元、初值提取单元、切换单元、比例积分单元和变换单元。阀位获取单元，用以获得待控制的阀门阀位;初始输入量单位，以检测设备输入的铜箔厚度初始数据;开关单元，根据阀门的阀位导通相应的通道;比例积分单元，用于在切换单元触发时，在相应的通道中输出初始输入量对应的调整信号;转换单元，用来将调整信号转化为阀门计算单元的阀门变化量;通过阀门计算单元，它的稳定度好，鲁棒性强。阀控制保护模块由邻域保护模块、相邻点联动模块、阀位控制模块、整体阀位优化模块等组成;邻域保护模块可判断相邻阀门的阀位差值，当阀位差异在阈值范围内时，即进入相邻点联动模块;阀位差阈值为20～30，整个阀位为0～100相邻点的联动模块比较相邻的气门位置。

阀位控制模组将阀位均值与当前阀位进行比较，当前阀位高于一个预置值;阀位预置是锯齿波每个阀对应的阀位值，在未加阀控制保护单元之前，控制一段时间内，所有阀位都会偏低或偏高，其波动较大;锯齿波为每个阀门对应的阀位值，在加入阀门控制保护单元之前，阀位值波动小，而阀位值为50，锯齿波为每一个阀门相应的阀位值，在加入阀门控制保护单元之前，阀位值波动小，而阀位值为50的比例大小。因此，阀位控制在加入阀控制保护单元之前，阀位变化不大或偏大，其波动较大，为阀门控制后的效果，锯齿波为每一个阀门对应的阀位，在加入阀门控制保护单元之前，阀位值波动。

2.4 系统探测装置的设计和工作流程

（1）采空电压，射线管打开，射出的射线经射孔向下照射，辐射强度为E;射线只穿透空气到达电收集室，离子室的射线能被转化成空电压信号U1。

（2）连续检测，在连续检测时，铜箔在辐射源与电离室之间穿行，射线会对穿过铜箔，射线在穿透时被吸收一部分，射线强度减弱为e;此时，电离室转换得到测量电压U2;连续检测过程中U2因铜箔厚度的不同而改变。

（3）测厚计算，经测厚后标定铜箔的吸收系数K和平移系数b。

3 结束语

本文着重介绍了一种自动调幅控制系统的设计思想。在制造铜箔的同时，将所生产的铜箔送到检测设备上;检测设备检测并输送铜箔数据，同时上传至参数处理平台，系统对数据进行计算处理并传送到驱动控制装置上，为闭环系统提供反馈数据，从而实现对系统的自动控制与调节。由于现场工作环境管道中存在酸碱腐蚀液体，会对人造成一定伤害，在很大程度上可增加操作者的安全性;另外，参数处理平台设置阀门控制保护器，确保铜箔生产中铜箔厚度均匀，在一定程度上提高了铜箔的生产精度。

参考文献

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