成型机是同步带生产中的重要设备。同步带的生产工艺过程为:先令排线卷筒作低速运转并人工在排线卷简表面绕贴一层橡胶(即包胶操作);而后排线卷简作高速运转并由排线控制机构根据当前的排线卷简速度和设定的排线间距,在橡胶层上进行间距均匀且张力稳定的排线;排线结束后,排线卷筒再作低速运转,在已经排线的原橡胶层上人工再次包胶。由于不同产品的线绳根数(单根或双根)、线绳直径和线绳间距均不相同，要求排线控制系统的排线间距可调范围大、排线均匀,因此,基于张力-速度协调控制的高性能排线技术成为同步带成型机的核心技术。目前国内不少厂家生产同步带的成型机仍采用单台异步电动机传动、机械式同步排线,即机械式齿轮换档的方法进行排线间距调整。这种方式.可调范围小、操作不便且适应面较窄。国外引进及类似的国产成型机控制系统的执行机构多为直流电机[-5],在同步带生产过程中实施包胶操作时,电机处于频繁启/制动和正/反转状态,且生产环境湿度高、粉尘多,使直流电机故障率较高。本课题组于2001年研制了同步带成型机控制系统,曾先后推出RLM2001-A和RLM2001-B系统[6],这些系统因造价低且运行稳定而获得用户的好评,适用于中小型生产厂。这些系统中的主电机均采用固定转速或变极式的双速开环运行方式,因而成本较低。但由于多数乡镇企业的电网电压波动很大,影响了卷简速度的稳定,对整机的应用也造成一定的影响。另外,由于主电机的启/制动过程不受控制,动态过程对排线控制也有一定扰动。为提高同步带成型机的性能,在原有技术的基础上,采用张力-速度协调控制系统进行了改进设计,本文做简单介绍。1系统组成麦高迪MEGADYNE同步带成型机的张力-速度协调控制系统结构如图1所示。该系统的排线卷简速度采用闭环式变频调速控制,以保证主电机M1速度的稳定.与运行精度,并可对升/降速及正/反转的动态运行进行灵活控制,以提高排线性能和张力-速度协调控制性能;PG为安装在主电机M1轴上的光电编码器;控制与驱动机构主要由步进电机细分驱动器和排线控制器等组成，可对两线绳的放卷张力控制器进行使能控制与动态速度补偿控制,进而提高整机的张力-速度协调控制性能;步进电机M2通过滚珠丝杠带动导线轮上的绕线头进行横向排线运动;左限位和右限位霍尔接近开关用于排线的起点和终点的检测控制,此外还在两霍尔接近开关的外侧各安装--个机械行程开关进行安全保护;该系统在排双线时,放卷简1和2的纤维线绳在导引辊处汇合,两线绳的放卷张力控制系.统可保证汇合前线绳张力的相对稳定。该系统的功能主要有:线速度设定;线速度的动态升/降规律及升/降时间选择(如选择线性或S型等)。线绳张力设定;排线间距设定;排线方向设定;排线模具卷简直径设定;排线模具卷简宽度设定:自动/手动选择;当前线速度显示:当前各线绳张力显示:各单元运行状态显示i加工周期结束或其它报警等。2硬件结构具有张力-速度协调功能的排线控制器硬件结构如图2所示。其核心是单片机W77E58,人机界面由基于SPI申行总线可支持8个LED数码管和多个功能健的ZLG7289芯片为主组成,用于运行参数和运行状态的显示及系统主要操作:光电隔离输人通道由6N136与施密特触发器组成,低通滤波输出通道由RC电路与运放跟随器组成,MC1413芯片起拓展驱动能力的作用。图2所示的控制器集中了对主机运行速度的设定和控制及基于S型动态升/降速曲线的计算，输出的是模拟量电压信号。步进电机的排线控制信号主要为运行脉冲信号.运行方向信号和工作/暂停信号等。两线绳放卷张力系统间协调控制主要包括:通过单片机数字量接口与MC1413芯片对张力控制器进行使能控制,通过RS232串口对张力控制器进行张力设定与检测的通信,这两种控制均可在控制器上进行数字显示,还可与监控级计算机进行基于RS232接口的通信。3张力-速度协调控制3.1排线速度与主电机卷筒线速度的关系设排线卷筒直径为D,排线线距为1,卷简线速度与排线速度分别为功和功.主电机MI转速控制电压为U,卷简转速为用,滚珠丝杠螺距为围2张力速度协调控制系统排成控制器硬件结构m步进电机的运行频率为f:.脉冲当量为8.则.动一πDm;让-lun/πDJ:=lov/60rD83.2主电机速度的升/降规律及升/降时间(1)线性升/降速分析表明，主机的动态升/降連以线性规律进行,速度突变值较大时。两线绳的放卷张力控制系统将产生很大的扰动.特别是在频繁变速的情况下.很难实现恒张力控制,同步带性能也会受到很大的影响。因此,为适应類繁变速的情况,需采用.S型升/降述。(2)5型升/降速基于非线性余弦规律的s型升/降速的一般算法为:速度上升时v(t)■据+.A0-(1-cos")0≤l≤1,lu+Ow”t≥1,.4,=tsAu"速度下降时u+Aw-(1-cos平)0≤i≤1v(t)=2据+00i°1≥t自=tN00"式中心一当前速度给定值:ou,"一升速时将要调整的值(Ov">0);On'一降速时将要调整的值(Oui"<0),t,-.上升时间:ta一上升时间额定值:1--下降时间;te-下降时间额定值:vi.-速度***大设定值。b--线绳放卷简寬度;(3)额定升/降速时间μ--滚动摩擦因数;升/降速时间越短,对放卷张力的影响越大，J--磁粉制动器的惯量;反之,则对放卷张力影响越小,但会延长加工周期Jo--放卷轴转轴惯量;并进而影响生产效率。因此,应综合考虑，在优化g-重力加速度。设计线绳放卷张力系统的抗干扰能力前提下尽量由公式可知,线绳放卷张力受线速度变化率缩短升/降速时间,以达到缩短排线加工周期、提与线速度.线绳卷直径变化的影响较大。为实现商生产率的目的。平稳的张力-速度协调控制，主要采取以下措施:(4)排线加工周期(t,)与降速时刻(4)(1)采用S型升/降速,以降低速度变化率;t.=l/功(2)在张力控制器中对速度变化率和速度等&=t.-t进行前馈补偿控制;3.3放卷张力与主电机线速度的协调控制(3)张力控制器的调节参数对线绳卷半径具线绳放卷张力控制系统结构如图3所示。有模糊自整定功能,半径值可由放卷轴转速与主电机线速度的信号求取;线蠲放卷(4)设定主机暂停时对线绳放卷张力控制器输出力矩的锁定功能。4结语使用基于张力速度协调控制系统后,同步带主电机测速成型机具有自动化程度高、各子系统间自动协调霍尔开关能力强.运行不受电网电压波动的影响、张力控制精度高、排线均匀等特点,由于该系统还增加了故mu张力控制器7接排线控制器障诊断与保护功能.如线绳放卷即将断料的报騖及相应的自动保护动作等,大大提高了同步带成圈3线绳放卷张力控制系统示意放卷张力(F)与主电机线速度(v)间的协调型机运行的可靠性。控制关系如下式所示:参考文献:F=克(T。+k+ko+k,R2)[1]张惠敏引进西亳的v帶成型.切割打麋机介绍[J].特种橡胶制品.1994,15(4)134-41.k一[5+J+融(R*-警门[2]曾宪奎.多功能V带成型机结构及性能特点[].橡胶工业，1996,43(4)1244-246.kp=le-要(3R'+层)][3]刘安祥新型传动带橡胶同步齿型带结构特点及制造工艺及设备[J].橡胶技术与装备,000.264)+20-23.k;=xboug[4]张传智橡胶同步带的损坏形式及改进槽施[J].橡胶工业，式中R一-线绳卷半径;1996.43(3)182-184.Ro--线绳卷轴轴芯半径;[5]曾充重,朱国有设备工艺因素对v带性能的影响[J].橡胶工业199,46(10)+615-618.T.---磁粉制动器输出的制动力矩;[6]杨娅君,陈德传,周晓辉.传动带成型机排线控制系统[].橡0--线绳线密度;胶工业,2003,50(6).370-372.h---线绳直径;)