纸板生产线全自动纠偏控制装置及方法.pdf

本发明公开了一种瓦楞纸板生产线全自动纠偏控制装置及方法，包括至少两套安装有分别检测纸张物料水平位置及偏移量的检测机构、可编程控制器、原纸架上的纠偏电机，检测机构置于原纸架与成型机之间，检测机构在可编程控制器的控制下，对纸张物料进行水平位置以及偏移量的检测，检测到的水平位置以及偏移量的数据传送到可编程控制器中，可编程控制器对检测到的水平位置及偏移量进行比较、运算后输出控制纠偏指令到纠偏电机，移动纸张物料的水平位置，使纸张物料垂直对齐，控制精度的提高，大大减少纸板的修边余量，提高纸张物料的投入产出率。

1.  一种纸板生产线全自动纠偏控制装置，其特征在于，包括检测各层纸张物料水平位置及偏移量的多套检测机构、可编程控制器、原纸架上的纠偏电机，检测机构置于纸张物料架与成型机之间，检测机构在可编程控制器的控制下，对纸张物料进行水平位置以及偏移量的检测，检测到的水平位置以及偏移量的数据传送到可编程控制器中，可编程控制器对检测到的水平位置及偏移量进行比较、运算后输出控制纠偏指令到纠偏电机，移动纸张物料的水平位置，使纸张物料垂直对齐。

2.  根据权利要求1所述的纠偏控制装置，其特征在于，所述的检测机构包括一组或多组传感器，每组传感器由两个水平方向有0.5～5mm间距的传感器组成，检测机构通过传感器组对纸张物料进行水平位置以及偏移量进行检测。

3.  根据权利要求1所述的纠偏控制装置，其特征在于，所述的检测机构还包括一同步电机、纸张物料检测传感器、检测传感器位置的编码器，同步电机带动传感器移动，编码器检测传感器位置，并将检测到的位置数据传回可编程控制器，从而确定纸张物料的位置以及偏移量。

4.  根据权利要求3所述的纠偏控制装置，其特征在于，所述的检测机构还包括一作为水平位置基准零点的归零限位开关，置于检测机构的一侧，当传感器在同步电机控制下，向侧边移动，并接通该开关时，编码器复位至零位；所有检测机构的归零限位开关位于一条垂直线上。

5.  根据权利要求1所述的纠偏控制装置，其特征在于，还包括一在纸板生产线进纸辊或主轴上安装的，用于检测纸张物料走纸距离的编码器，其检测的走纸距离送入可编程控制器中，与存储在可编程控制器的纸张物料架与检测机构之间的距离进行比较；移动纸张物料后，走纸距离大于纸张物料架与检测机构之间的距离时，检测机构才重新对纸张走纸偏移进行检测。

6.  根据权利要求1所述的纠偏控制装置，其特征在于，还包括一在纠偏电机上安装的检测纸张物料位移量的编码器，检测到的纸张物料位移量输出到可编程控制器中，当纸张物料位移量输出与偏移量相等时，可编程控制器停止输出控制纠偏指令。

7.  一种实现权利要求1所述的纠偏控制装置的控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)、以其中一套检测机构为基准检测机构，基准检测机构包括位于左右两侧的两组检测纸张物料边沿位置的传感器；传感器在可编程控制器控制下，由一同步电机带动左传感器、右传感器以检测机构为中心相反移动；
(2)、当其中一个传感器检测到纸张物料边沿时，同步电机停止转动，可编程控制器根据检测到的纸张物料位置状态信息，输出信号到纠偏电机，移动纸张物料；
(3)、当纸张物料走过原纸架与检测机构之间的距离后，重复(1)、(2)步骤，直到两个传感器都位于纸张物料的边沿，此时，纸张物料居中；
(4)、基准检测机构还有一检测传感器位置编码器，位置编码器检测到的位置数据传回可编程控制器，从而确定纸张物料的位置；
(5)、除基准检测机构，其余的为待纠偏检测机构，待纠偏检测机构有一组位置传感器，在可编程控制器控制下由一同步电机带动左右移动，传感器检测到纸张物料边沿时，同步电机停止转动；待纠偏检测机构也有检测传感器位置编码器，位置编码器检测到的位置数据传回可编程控制器，从而确定待纠偏纸张物料的位置；
(6)、将基准检测机构、待纠偏检测机构检测到的位置数据送回可编程控制器中进行比较、运算，输出偏移量和纠偏指令；
(7)、可编程控制器输出纠偏指令给待纠偏纸张物料纠偏电机，在纠偏电机带动下，移动纸张物料；在纠偏电机上安装有一检测纸张物料位移量的编码器，检测到的原纸架上的纸张物料位移量输出到可编程控制器中，当原纸架上的纸张物料位移量输出与偏移量相等时，可编程控制器停止输出控制纠偏指令；
(8)、当纸张物料走过原纸架与检测机构之间的距离后，重复(5)、(6)、(7)步骤，纠偏装置处于实施监控状态。

8.  根据根据权利要求7所述的纠偏控制装置控制方法，其特征在于，其特征在于，所述的传感器由两个光电传感器组成，每组光电传感器之间的间距为1～3mm之间；
所述第(2)步，可编程控制器根据检测到的纸张物料位置状态信息，输出信号到纠偏电机，移动纸张物料的具体方法按下表进行：
左外        左内        右外        右内   
                                              同步电机     纠偏电机
传感信号    传感信号    传感信号    传感信号
1           1           1           1         向外         停
0           1           1           1         向外         停
0           0           1           1         停           向左
0           0           1           0         停           向左
0           0           0           0         向内         停
0           1           0           0         停           向右
1           1           1           0         向内         停
1           1           0           0         停           向右
0           1           1           0         停           停
其中，上表中，1表示检测到纸张物料，0表示没有检测到纸张物料。

9.  根据权利要求7所述的纠偏控制装置控制方法，其特征在于，所述的第(6)步、将基准检测机构、待纠偏检测机构检测到的位置数据送回可编程控制器中进行比较、运算，输出偏移量和纠偏指令；具体为：
如果基准纸张物料左侧边沿位置数据A大于待纠偏纸张物料左侧边沿位置数据B，则输出待纠偏纸张物料向右移动A-B距离的控制指令给待纠偏纸张物料纠偏电机，使待纠偏纸张物料向右移动A-B的距离。同理，如果基准纸张物料左侧边沿位置数据A小于待纠偏纸张物料左侧边沿位置数据B，则输出待纠偏纸张物料向左移动B-A距离的控制指令给待纠偏纸张物料纠偏电机，使待纠偏纸张物料向右移动A-B的距离。当基准纸张物料左侧边沿位置数据A与待纠偏纸张物料左侧边沿位置数据B相等时，说明待纠偏纸张物料已经到位，纠偏装置不动作，并处于实时监控状态。

10.  根据权利要求7、8或9所述的纠偏控制装置控制方法，其特征在于，不进行(1)、(2)、(3)的基准纸张物料的居中步骤，直接采用与待纠偏检测机构相同的结构和方法确定基准纸张物料的位置；再重复第(5)、(6)、(7)、(8)步骤，纠偏装置处于实施监控状态。

纸板生产线全自动纠偏控制装置及方法
技术领域
本发明涉及一种纠偏装置及控制方法，具体来说，涉及一种纸板生产线全自动纠偏控制装置及方法。
背景技术
现有技术中，纸板生产线包括原纸架、单面机、复合机、纵切机、横切机等基本设备单元。单面机、复合机、纵切机为成型机，单面机的里纸和瓦纸、复合机的单瓦板和面纸、纵切机纸边与分边刀之间的对齐纠偏方式多采用手动控制方式，其控制精度差、反应速度慢。为保证产品的有效合格尺寸，往往在产品投料的过程中已将纸张物料的有效宽度放大以保证纸板的合格率，致使纵切分边量过大，最终导致产品的投入产出率较低的后果。
发明内容
本发明的发明目的在于克服上述不足，提供一种纠偏控制速度快、精度高、操作简单的瓦楞纸板生产线全自动纠偏控制装置及方法。
为实现上述发明目的，本发明纸板生产线全自动纠偏控制装置，包括检测各层纸张物料水平位置及偏移量的多套检测机构、可编程控制器、原纸架上的纠偏电机，检测机构置于原纸架与成型机之间，检测机构在可编程控制器的控制下，对纸张物料进行水平位置以及偏移量的检测，检测到的水平位置以及偏移量的数据传送到可编程控制器中，可编程控制器对检测到的水平位置及偏移量进行比较、运算后输出控制纠偏指令到纠偏电机，移动纸张物料的水平位置，使纸张物料垂直对齐。
所述的检测机构包括一组或多组传感器，每组传感器由两个水平方向有0.5～5mm间距的传感器组成，当纸张物料边沿位于其间时，纸张位置及位置数据即确定。检测机构通过传感器组对纸张物料进行水平位置以及偏移量进行检测。
所述的检测机构还包括一同步电机、纸张物料检测传感器、检测传感器位置的编码器，同步电机带动传感器移动，编码器检测传感器位置，并将检测到的位置数据传回可编程控制器，从而确定纸张物料的位置以及偏移量。
所述的检测机构还包括一作为水平位置基准零点的归零限位开关，置于检测机构的一侧，当传感器在同步电机控制下，向侧边移动，并接通该开关时，编码器复位至零位；所有检测机构的归零限位开关位于一条垂直线上。
所述的纠偏控制装置，还包括一在纸板生产线进纸辊或主轴上安装的，用于检测纸张物料走纸距离的编码器，其检测的走纸距离送入可编程控制器中，与存储在可编程控制器的原纸架与检测机构之间的距离进行比较；移动纸张物料后，走纸距离大于原纸架与检测机构之间的距离时，检测机构才重新对纸张走纸偏移进行检测。
所述的纠偏控制装置还包括一在纠偏电机上安装的检测原纸位移量的编码器，检测到的原纸位移量输出到可编程控制器中，当原纸位移量输出与偏移量相等时，可编程控制器停止输出控制纠偏指令。
所述的纠偏控制装置的控制方法，包括以下步骤为：
(1)、以其中一套检测机构为基准检测机构，基准检测机构包括位于左右两侧的两组检测纸张物料边沿位置的传感器；传感器在可编程控制器控制下，由一同步电机带动左传感器、右传感器以检测机构为中心相反移动；
(2)、当其中一个传感器检测到纸张物料边沿时，同步电机停止转动，可编程控制器根据检测到的纸张位置状态信息，输出信号到纠偏电机，移动纸张物料；
(3)、当纸张物料走过原纸架与检测机构之间的距离后，重复(1)、(2)步骤，直到两个传感器都位于纸张物料的边沿，此时，纸张物料居中；
(4)、基准检测机构还有一检测传感器位置编码器，位置编码器检测到的位置数据传回可编程控制器，从而确定纸张物料的位置。
(5)、除基准检测机构，其余的为待纠偏检测机构，待纠偏检测机构有一组位置传感器，在可编程控制器控制下由一同步电机带动左右移动，传感器检测到纸张物料边沿时，同步电机停止转动；待纠偏检测机构也有检测传感器位置编码器，位置编码器检测到的位置数据传回可编程控制器，从而确定待纠偏纸张物料的位置。
(6)、将基准检测机构、待纠偏检测机构检测到的位置数据送回可编程控制器中进行比较、运算，输出偏移量和纠偏指令；
(7)、可编程控制器输出纠偏指令给待纠偏纸张物料纠偏电机，在纠偏电机带动下，移动纸张物料；在纠偏电机上安装有一检测纸张物料位移量的编码器，检测到的原纸架上的纸张物料位移量输出到可编程控制器中，当原纸架上的纸张物料位移量输出与偏移量相等时，可编程控制器停止输出控制纠偏指令；
(8)、当纸张物料走过原纸架与检测机构之间的距离后，重复(5)、(6)、(7)步骤，纠偏装置处于实施监控状态。
在上述纠偏方法中，也可以不进行(1)、(2)、(3)的基准纸张物料的居中步骤，直接采用与待纠偏检测机构相同的结构和方法确定基准纸张物料的位置；再重复第(5)、(6)、(7)、(8)步骤，纠偏装置处于实施监控状态。
本发明的发明目的是这样实现的，由于采用全自动纠偏控制，克服了传动的人工判断纸张物料位置及偏移量的不准确，及多次判断、多次调整，操作繁杂、纠偏控制速度慢的缺点。此外，整个系统的运行控制大部分由经编程后的可编程控制器比较、运算和控制，还可以实时检测和控制。控制精度的提高，大大减少纸板的修边余量，提高纸张物料的投入产出率。
附图说明
图1是本发明纸板生产线全自动纠偏控制装置一种具体实施方式原理框图；
图2是图1所示里纸检测机构的结构示意图；
图3是图1所示瓦纸检测机构的结构示意图；
图4是图2所示检测机构里纸小于检测传感器间距时纠偏过程示意图；
图5是图2所示检测机构里纸大于检测传感器间时距纠偏过程示意图；
图6是图2所示检测机构里纸偏右时纠偏过程示意图；
图7是图2所示检测机构里纸纠偏后状况示意图；
图8是图3所示检测机构瓦纸偏右地纠偏过程示意图；
图9是图3所示检测机构瓦纸偏左的纠偏过程示意图；
图10是图3所示检测机构瓦纸纠偏后状况示意图；
图11是图1所示纠偏控制装置的纠偏比较、运算及执行过程原理框图；
图12是图1所示纠偏控制装置应用于五层瓦楞纸板生产线原理；
图中，1-里纸检测机构101-里纸同步电机102-里纸左光电传感器组1021-里纸左外传感器1022-里纸左内传感器103-里纸正丝杆104-里纸右光电传感器组1041-里纸右外传感器1042-里纸右内传感器105-里纸反丝杆106-连轴器107-里纸归零限位开关108-里纸编码器109-里纸中光电传感器2-瓦纸检测机构201-瓦纸同步电机202-瓦纸左光电传感器组2021-瓦纸左外传感器2022-瓦纸左内传感器203-瓦纸正丝204-瓦纸编码器205-瓦纸归零限位开关206-瓦纸中光电传感器3-可编程控制器4-里纸纠偏电机5-瓦纸纠偏电机6-人机界面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明纸板生产线全自动纠偏控制装置作进一步详细的说明和描述。
图1是本发明纸板生产线全自动纠偏控制装置一种具体实施方式原理框图。本实施例，以瓦楞纸板生产线的全自动纠偏为例，并以基本的单面机纸张物料对中方式的纠偏对本发明进行详细的说明和描述。
在本实施例中，纸板生产线全自动纠偏控制装置包括两套安装有检测纸张物料水平位置及偏移量的检测机构，即里纸检测机构1、瓦纸检测机构2、可编程控制器3、里纸原纸架上的里纸纠偏电机4、瓦纸原纸架上的瓦纸纠偏电机5，里纸检测机构1、瓦纸检测机构2置于原纸架与成型机之间，在本实施例中，成型机即为单面机。里纸检测机构1、瓦纸检测机构2在可编程控制器3的控制下，对纸张物料，即里纸、瓦纸进行水平位置以及偏移量的检测，检测到的水平位置以及偏移量的数据传送到可编程控制器3中，可编程控制器3对检测到的水平位置及偏移量进行比较、运算后输出控制纠偏指令到瓦纸纠偏电机5，移动瓦纸，即瓦纸的水平位置，使里纸、瓦纸垂直对齐。
此外，还有一人机界面6显示纠偏装置运行控制参数，对纠偏装置进行调试和操作及可编程控制器3具体运行参数的输入和修改。
图2是图1所示里纸检测机构的结构示意图。图中，检测机构中，一套以其检测的位置数据作为基准的检测机构为基准检测机构，在本实施例中，即里纸检测机构1为基准检测机构，包括位于左右两侧的两组检测纸边位置的光电传感器，每组光电传感器又由两个光电传感器组成，每组光电传感器之间的间距为1～3mm之间，该间距的大小将直接影响到纠偏装置的纠偏精度。为简化硬件，在本实施例中，控制两组光电传感器移动的电机只采用了一台里纸同步电机101，里纸左光电传感器组102接在里纸同步电机101里纸正丝杆103上，里纸右光电传感器组104接在里纸反丝杆105上，里纸正丝杆103与里纸反丝杆105通过连轴器106连接，里纸同步电机101转动时，里纸左光电传感器组102、里纸右光电传感器组104的移动相反，即同时向中间或两边移动，其初始位置以里纸检测机构的中心向两边分，到中心的间距相等。里纸左光电传感器组102又分为里纸左外传感器1021和里纸左内传感器1022，里纸右光电传感器组104分为里纸右外传感器1041和里纸右内传感器1042，里纸左光电传感器组102、里纸右光电传感器组104分别输出四路里纸边沿检测有无的信号，即里纸左外传感信号、里纸左内传感信号、里纸右外传感信号、里纸右内传感信号(如图1所示)到可编程控制器3中进行水平位置及偏移量的比较和运算。
此外，在里纸同步电机101与里纸正丝杆103连接处装有一里纸归零限位开关107，里纸归零限位开关107具体安装位置距离里纸检测机构1边沿100～200mm之间，其安装支架为左右可调，以利于装置的调试。在里纸反丝杆105外端装有一里纸编码器108，用于测定传感器的具体位置。具体测定方法为，首先在可编程控制器3的控制下，里纸同步电机101带动里纸左光电传感器组102、里纸右光电传感器组104向外移动，当里纸左光电传感器组102与里纸归零限位开关107接触时，里纸归零限位开关107接通，输出信号到可编程控制器3中，里纸同步电机101停止转动，输出信号到里纸编码器108，将里纸编码器108的数据归零，确定水平位置基准零点。在本实施例中，里纸编码器108采用里纸旋转编码器，即计算丝杆的旋转量的方式，测定位移量，确定传感器的位置。当光电传感器检测到纸边在光电传感器组102、104的两个内外传感器之间时，光电传感器组102、104的位置，即为纸边的位置。在里纸检测机构1的中间位置还装有一检测里纸有无的里纸中光电传感器109。在安装方面，中间光电传感器109安装在里纸检测机构1的中间部位，由于只是检测里纸有无，该光电传感器安装无精度要求。里纸编码器108安装在里纸反丝杆105的端头，要求其轴芯与丝杆轴芯保持在同心线上。
图3是图1所示瓦纸检测机构的结构示意图。图中，瓦纸检测机构为待纠偏检测机构，瓦纸检测机构2包括瓦纸同步电机201、瓦纸左光电传感器组202、瓦纸正丝杆203、瓦纸编码器204，瓦纸归零限位开关205、瓦纸中光电传感器206，其中，瓦纸左光电传感器组202包括瓦纸左外传感器2021和瓦纸左内传感器2022。瓦纸检测机构2安装在里纸检测机构1的垂直上方或下方，并左右对齐。作为水平位置基准点的瓦纸归零限位开关205一定要与同样作为水平位置基准点里纸归零限位开关107垂直对齐，以便使里纸、瓦纸的垂直基准保持一致。瓦纸检测机构2与图2所示的里纸检测机构基本相同，省去了里纸右光电传感器组、里纸反丝杆、连轴器，在此不在赘述。
图4是图2所示检测机构里纸小于检测传感器间距时纠偏过程示意图。里纸检测机构1在可编程控制器3控制下，首先通过中间光电传感器109检测里纸有无，如有，则其对应的中传感信号KD0＝1，则进行里纸边沿位置的检测；如果没有检测到，中传感信号KD0＝0，则停止检测，处于等待状态，并将检测信息通过可编程控制器3反馈到人机界面上。图中，里纸的幅宽小于里纸左光电传感器组102、里纸右光电传感器组104间距，因此，里纸左外传感器1021、里纸左内传感器1022、里纸右外传感器1041、里纸右内传感器1042均未检测到里纸边沿，则对应的里纸左外传感信号KA1＝0、里纸左内传感信号KA2＝0、里纸右外传感信号KB1＝0、里纸右内传感信号KB2＝0，可编程控制器3根据检测的传感信号，输出里纸同步电机转动控制信号，使里纸同步电机101带动里纸左光电传感器组102、里纸右光电传感器组104向内移动，直到一组光电传感器组检测到里纸边沿为止。之后，根据检测结果，移动里纸。
图5是图2所示检测机构里纸大于检测传感器间时距纠偏过程示意图。图中，里纸的幅宽大于里纸左光电传感器组102、里纸右光电传感器组104间距，里纸左外传感信号KA1＝1、里纸左内传感信号KA2＝1、里纸右外传感信号KB1＝1、里纸右内传感信号KB2＝1，可编程控制器3根据检测的传感信号，输出里纸同步电机转动控制信号，使里纸同步电机101带动里纸左光电传感器组102、里纸右光电传感器组104向外移动，直到一组光电传感器组检测到里纸边沿为止。之后，根据检测结果，移动里纸。
图6是图2所示检测机构里纸偏右时纠偏过程示意图。图中，里纸偏右，里纸左外传感信号KA1＝0、里纸左内传感信号KA2＝0、里纸右外传感信号KB1＝1、里纸右内传感信号KB2＝1，可编程控制器3根据检测的传感信号，输出里纸同步电机转动控制信号，使里纸同步电机101转动；输出纠偏信号，使纠偏电机带动里纸向左移动，同时检测里纸边沿信号，出现图5或图6所示情况时，停止里纸移动，之后，移动光电传感器组。里纸偏左的移动原理相同。
图7是图2所示检测机构里纸纠偏后状况示意图。图中，里纸边沿位于里纸左光电传感器组102、里纸右光电传感器组104的两个传感器之间，即里纸左外传感信号KA1＝0、里纸左内传感信号KA2＝1、里纸右外传感信号KB1＝0、里纸右内传感信号KB2＝1。此时，里纸纠偏结束。并将通过里纸编码器108测定里纸位置数据传送回可编程控制器3中。
图4、图5、图6的纠偏过程，按照以下纠偏逻辑，在可编程控制器3的控制下，不断进行纠偏调整，直到出现图7的状况。具体纠偏逻辑为：