T-QGCML 4748-2024 纠偏控制系统设计规范

ICS59.120.99CCSW92GuidingcontrolsystemdesignspeIT/QGCML4748—2024前言 2规范性引用文件 3术语和定义 4基本要求 5纠偏控制系统组成 26基本配置及功能 5T/QGCML4748—2024本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由钛玛科（北京）工业科技有限公司提出。本文件由全国城市工业品贸易中心联合会归口。本文件起草单位：钛玛科（北京）工业科技有限公司、钛玛科（江苏）工业科技有限公司、北京深点视觉科技有限公司、北京伟伯康智能科技有限公司、广东捷盟智能装备股份有限公司、深圳市大族贝瑞装备有限公司、欣旺达动力科技股份有限公司、蜂巢能源科技股份有限公司。本文件主要起草人：杨牧、祝素伟、李维能、李建福、王宇、易兆丰、张卫东、王华文、王立聪。1T/QGCML4748—2024纠偏控制系统设计规范本文件规定了纠偏控制系统设计规范的基本要求、纠偏控制系统组成、基本功能。本文件适用于纠偏控制系统的设计。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4基本要求4.1设计原则4.1.1系统稳定性在各种运行条件下，系统应能维持正常功能，不出现较大范围的波动或失控现象。4.1.2精度和准确性应具备高精度和准确性，以确保产品质量和生产效率。在设计中，应充分考虑各种误差源，并通过合理的算法和优化硬件配置，减小或消除误差。4.1.3实时性应确保系统能快速处理数据，并及时作出纠偏动作。高实时性有助于提升生产过程的稳定性和可控4.1.4可靠性纠偏控制系统应具备可靠性，以确保连续、高效的生产。系统应具备故障检测和自我修复功能，能在出现故障时迅速恢复正常运行状态。此外，应定期进行系统维护和检查，以消除潜在的故障。4.1.5易用性系统应易于操作和理解，用户无需经过复杂的培训即可快速上手。4.1.6可维护性纠偏控制系统应具备可维护性。系统设计应模块化，便于故障定位和部件更换。同时，提供详细的维护文档和友好的维护界面，方便工程师进行系统维护和升级。4.1.7可扩展性系统应具备可扩展性，以便在未来适应新的应用场景和技术要求。通过预留扩展接口和采用开放标准，使系统具备持续升级和扩展的能力。4.1.8经济性纠偏控制系统应具备经济性。优化设计以提高性价比，选择高性价比的器件和硬件方案。在实现可靠性能的同时，降低总体纠偏控制系统成本。2T/QGCML4748—20244.2设计目标4.2.1精度要求纠偏控制系统精度应该在±0.1mm范围内。4.2.2稳定性及可靠性要求纠偏控制系统应使用PID控制算法，以保证整个纠偏系统在各种工况下能够稳定运行，且运行可靠。4.2.3响应速度要求纠偏控制系统最大响应速度达到50mm/s。4.2.4扩展性要求纠偏控制系统应具备良好的扩展性，具有IO等外部扩展接口。4.2.5操作简便性要求纠偏控制系统采用全触摸屏操作界面，简洁直观，便于用户快速上手。4.2.6安全防护要求系统具备完善的安全防护机制，确保操作人员的安全和系统的稳定运行。设计时考虑对关键部分进行保护，防止未经授权的访问和篡改。同时，应具备异常情况下的安全处置能力，降低安全风险。5纠偏控制系统组成5.1系统结构纠偏控制系统由控制器、纠偏传感器、电驱动器和纠偏导向机构等部件组成，系统结构如图1所示。图1纠偏控制系统结构图3T/QGCML4748—20245.2纠偏控制器纠偏控制器的参数如表1所示。表1纠偏控制器的参数-10℃~50℃5.3纠偏传感器5.3.1纠偏传感器分为：超声波传感器、宽幅传感器、组合型专用传感器、视觉传感器、高温型宽幅红外传感器、红外传感器、光电传感器。5.3.2超声波传感器超声波传感器的参数如表2所示。表2超声波传感器的参数-10℃~+80℃5.3.3宽幅传感器宽幅传感器的参数如表3所示。表3宽幅传感器的参数-10℃~+80℃4T/QGCML4748—20245.3.4组合型专用传感器组合型专用传感器的参数如表4所示。表4组合型专用传感器的参数-10℃~+80℃5.3.5视觉传感器视觉传感器的参数如表5所示。表5视觉传感器的参数-10℃~+80℃5.3.6红外传感器红外传感器的参数如表6所示。表6红外传感器的参数-10℃~+50℃5T/QGCML4748—20245.3.7光电传感器光电传感器的参数如表7所示。表7光电传感器的参数-10℃~+80℃5.4电驱动器电驱动器的参数如表8所示。表8电驱动器的参数度-10℃~+60℃-10℃~+80℃级6基本配置及功能6.1基本配置6.1.1传感器检测单元用于检测物料的位置和偏差，通常选用超声波传感器，红外传感器，光电传感器，具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。能够准确检测物料边沿的位置，拾取边沿位置的偏差信号。6.1.2人机交互模块包括独立按键、LCD显示模块等，方便用户选择纠偏工作模式，以及观察系统运行的各项参数。6T/QGCML4748—20246.1.3电机及其驱动电路通常选用直流无刷电机或者伺服电机。6.1.4软件设计首先程序进行参数初始化，在控制过程中可以选择手动或自动调节，出现紧急情况时，可以手动停止系统运行。自动调整时，由传感器检测卷材的整体偏离情况，给出偏移信号，控制纠偏辊协同纠偏；手动调整时，可以通过按键，控制卷材的左右移动达到纠偏的效果。6.2基本功能6.2.1纠偏检测功能纠偏控制系统通过安装的传感器实时检测生产线卷材位置和设备的运行状态，判断卷材位置是否存在偏差。6.2.2控制算法处理控制系统接收到传感器传来的信号后，通过内置的控制算法对信号进行分析和处理。算法能够对偏差进行精确计算，并根据设定的控制策略进行纠偏动作。控制算法的优化和改进可以提高系统的纠偏精度。6.2.3电机驱动与执行控制系统根据算法处理的结果，驱动电机执行相应的动作，实现纠偏。电机通过控制器进行控制，确保电机的稳定运行。6.2.4反馈与监控纠偏控制系统具备反馈和监控功能，能够对系统的运行状态进行实时监测和记录。反馈信号可以提供系统当前的状态和运行参数，如位置、速度、电流等。监控功能则可以对系统的运行过程进行可视化展示，便于操作人员进行观察和调整。6.2.5异常处理与报警纠偏控制系统具备异常处理和报警功能，能够对系统出现的异常情况进行及时提示和处理。当系统出现故障或偏差超过预设范围时，系统会触发报警机制，通过声光电