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上面所列出来的因素都是能引起卷材漂移的多种因素。如果一个卷材纠偏设备的控制回路不太理想,感应器盲区失效,而且驱动器还带有回差,那么将很容易引起漂移现象。其中回差率还可以导致很多更不理想的结果,包括驱动器安装时的机械间隙,滚筒轴承轴向间隙,还有纠偏框架的偏斜。每一种纠偏系统都有各自的安装说明,包括纠偏动作平面跨度,包角,纠偏框架定位和目标的详细参数等。如果在*初安装纠偏设备的时候就没考虑纠偏线,操作时也很容易导致卷筒偏移或失控。
下面这种卷材自动纠偏系统被人们称为1类闭环,成比例的带宽感应控制系统(请看下图)。其控制回路包括卷材、感应器、控制器和驱动器/纠偏框架。感应器检查卷材偏移现象同时将感应信号传输给控制器,控制器将修正信号反馈给驱动器/纠偏框架,驱动器/纠偏框架对卷材偏移的方向进行修正。
灵敏的卷材纠偏系统应该具有很高的增益值,能够在**时间响应感应器所发出来的纠偏信号。整个系统增益是由控制系统中每一个单独的零部件的增益值决定的。感应器增益值(K1)是对卷材偏置位移的比例信号(电流或电压/长度),驱动器增益(K3)对输入的电流或电压产生位移驱动响应。控制器增益(K2)用来调节闭环控制和补偿回退误差以及其它不理想的零部件增益值,卷材纠偏设备供应商要着眼全局为每个零件设置*佳的增益值。
对整个开环系统增益来说:KS(系统)= K1 x K2 x K3。它们的单位分别是 电流/单位长度(mA/in),电压/电流(V/mA),总长度/(时间·电压)mA/(s·V),所以系统总的增益值单位就是 总长度/(单位长度X秒)或者也可以表述成1/秒(通常我们也称之为秒的倒数)。在实际加工生产中,全部的开环系统增益变化范围很广,能够从4/秒增长到40/秒或更高,系统总体的增益值越高,系统的精度就越好或者说感应器就越少出错,感应器精度或者随动误差可以由误差速率与系统增益相除计算出结果。
举例来说,如果系统增益是20/秒,卷材侧移误差率是0.5英寸/秒,精度是0.025英寸,那么系统精度将达到0.025英寸。如果系统增益达到40/秒,精度将达到0.0125英寸。下面这幅图(左)表明在无回差高增益系统中精度与侧移速度的一一对应关系。
回差会引起两个问题:1.回差直接增加了卷材卷材纠偏的精度;2.回差在控制环中具有失稳效应,迫使增益值降低,进而降低系统的精度。举例来说,当侧面误差率是0.1英寸/秒系统增益是40英寸/秒时,系统精度将达到0.0025英寸。下面的图片(右)说明了在带回差的低增益系统中精度与侧移速度的一一对应关系。
另外,驱动器仅有速度也是远远不够的,驱动器需要靠推力来克服惯性力来停止和改变卷材的移动方向。相比较小型位移式纠偏框架,对于一个2吨的侧置式辊筒放卷应用来说,驱动器则需要更大的推力。
卷材纠偏系统同样需要可以对高频错误及时做出响应的波段宽度。系统的波段宽度等于开环的增益值除以2π。卷材纠偏增益为40英寸/秒时响应带宽大约是6.4 Hz,它能够以低于6.4 Hz的频率纠正偏移的卷材。
感应波段宽度同样决定卷材阶跃式输入信号的随动误差(拼接时卷材宽度的改变),控制系统需要4倍的时间常数来纠正卷材偏轨(接合)的98%。一个6.4 Hz的波段宽度的时间常数是150微秒,要纠偏这种错误大概要花0.6秒。
现在,再让我们重新回到文章刚开始的那个话题“你的卷材纠偏设备的精度是多少?”这一次您知道了,真正的答案是需要结合纠偏系统和卷材的实际情况来做出的——信号输入错误或卷材在纠偏范围内偏轨,很高的驱动器回差率和感应器的盲区失效,再加上驱动器的推力也很充分——答案或许是小于+/- 0.003。如果您还知道系统的增益是1/40 秒, 你会很自信的说自己的误差率在 1/0.2英寸秒。当速度达到100 fpm时,侧移偏角会低于6o。您同样可以对纠偏装置的摆动误差很有信心——始终保持在6.4 Hz以内,摆动波长小于3英寸。如果想要使系统达到0.005英寸的精度要求,保证侧移偏角低于0.6O并且波长小于30英寸的话,您还可以将线速度提至每分钟1000 英尺。
当您想要购买一套满足您精度需要的卷材纠偏装置时,请务必根据您卷材生产线的实际情况来做出选择,如果您的生产线有条件允许您使用高精度的纠偏系统,那么您可以选用增益值高、响应时间短、回差率低的纠偏系统来生产制造更富有竞争力的产品同时减少原材料的浪费,它们必将物超所值。