ICS 59.120.99
CCS W 92
团体标准
T/QGCML 4748—2024
纠偏控制系统设计规范
Guiding control system design specifications
2024-10-08 发布2024-10-23 实施
全国城市工业品贸易中心联合会发布
目次
前言.................................................................................. II
1 范围................................................................................ 1
2 规范性引用文件...................................................................... 1
3 术语和定义.......................................................................... 1
4 基本要求............................................................................ 1
5 纠偏控制系统组成.................................................................... 2
6 基本配置及功能...................................................................... 5
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II
前言
本文件按照GB 1.1—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。
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1
纠偏控制系统设计规范
1 范围
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
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
性。
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。
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设计目标
4.2.1 精度要求
纠偏控制系统精度应该在±0.1 mm 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50 mm/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
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
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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
项目指标
系统精度±0.1 mm
环境温度-10 ℃～50 ℃
工作电压24 VDC 36 VDC 48 VDC
额定功率100 W～200 W 350 W 400 W
推力范围0～300 kg 0～1 000 kg 0～2 000 kg
工作湿度10 %～90 % RH不凝结
机箱防护等级IP 54
重量1.0 kg
外壳材质高强度铝合金配合优质碳素结构钢
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
项目指标
系统精度0.01 mm
采样周期3 ms
有效检测区域8 mm
工作电压12 VDC
额定功率3 W
环境温度-10 ℃～+80 ℃
工作湿度10 %～90 % RH不凝结
机箱防护等级IP 54
外壳材质高强度铝合金
重量0.5 kg
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
项目指标
系统精度0.1 mm
检测范围75、150、225、300、375 mm
防护等级IP 54
工作电压12 VDC
额定功率2 W
环境温度-10 ℃～+80 ℃
工作湿度10 %～90 % RH不凝结
外壳材质高强度铝合金
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5.3.4 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
项目指标
系统精度0.01 mm
采样周期3 ms
有效检测区域9 mm
工作电压12 VDC
额定功率3 W
环境温度-10 ℃～+80 ℃
工作湿度10 %～90 % RH不凝结
机箱防护等级IP 54
外壳材质高强度铝合金
重量0.5 kg
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
项目指标
采样周期3 ms
检测宽度0.3～1 m
通信接口CAN
工作电压12 VDC
额定功率7 W
环境温度-10 ℃～+80 ℃
工作湿度10 %～90 % RH不凝结
外壳材质高强度铝合金
防护等级IP 54
重量1.5 kg
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
项目指标
系统精度0.05 mm
有效检测区域15 mm
通信接口CAN
通信速率500 Kpbs
工作电压12 VDC
工作电流0.1 A
采样周期3 ms
环境温度-10 ℃～+50 ℃
工作湿度10 %～90 % RH不凝结
外壳材质高强度铝合金
防护等级IP 54
重量0.5 kg
额定功率3 W
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5.3.7 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
项目指标
检测精度0.015 mm
最细跟线宽度0.2 mm
焦距25 mm
有效检测区域20 mm
工作电压12 VDC
额定功率7 W
采样周期3 ms
环境温度-10 ℃～+80 ℃
工作湿度10 %～90 % RH不凝结
机箱防护等级IP 54
外壳材质高强度铝合金
重量0.5 kg
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
项目指标
最快驱动速
度
50 mm/s 300 mm/s
工作电压24 VDC 36 VDC 48 VDC
环境温度-10 ℃～+60 ℃ -10 ℃～+80 ℃
工作湿度10 %～90 % RH不凝结
机箱防护等
级
IP 54
额定功率10 W 40 W 60 W 180 W 280 W
行程±25～50 mm ±50～100 mm ±50～100 mm ±95 mm ±190 mm ±95 mm
最大推力30 kg 150 kg 300 kg 1 000 kg 2 000 kg
最大负载300 kg 1 500 kg 3 000 kg 10 000 kg 20 000 kg
重量4 kg 9 kg 14 kg 25 kg
6 基本配置及功能
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。
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6.1.3 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。
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，通过声光电等方式提醒操作人员进行排查和处
理，并记录异常信息，便于后续的故障分析和诊断。
6.2.6 远程操作与监控
纠偏控制系统支持远程操作与监控功能，操作人员可以通过计算机或移动设备远程访问系统，进行
参数设置、控制指令下达等操作。系统将运行数据和报警信息实时传输到远程监控中心，方便管理人员
对多个系统和生产线的集中监控和管理。
