卷取机的张力控制方案-基础电子

精品文档-下载后可编辑卷取机的张力控制方案-基础电子（1）检测转矩电流进行张力控制

1）控制方式。图1为以转矩电流作为控制信号的张力控制系统示意图。用滚筒1移动加工物，在滚筒2上施加与旋转方向相反的转矩，使两组滚筒间的加工物具有张力，该张力与滚筒2电动机的制动转矩大小成比例。因此，变频器1可以选用通用变频器调速；而变频器2则必须选用具有转矩控制功能的矢量控制变频器.

图1根据转矩电流的张力控制

2）对变频器选择的要求。应用本方案必须注意到当被加工物突然断裂时，滚筒2卸载将反向加速，有超速的危险，所以必须使用有速度限制功能的变频器。另外，在进行维修和加工物准各作业时，要求传送带在较低速度运行，故变频器2应设置有低速点动功能。

（2）采用拉延的张力控制

1）控制方式。两组滚筒速度差之比称为拉延率，图2中所示的拖延率可用下式表示

D=(v1=v2)/v2

式中D——拉延率；

vl和v2——各滚筒上加工物的传送速度。

图2拉延产生的张力

有拉延的两组滚筒间的加工物产生张力为

T=ES(v1-v2)/v2=ESD

式中T——张力（N）；

E——加工物的弹性系数（N/mm2）：

S——加工物的截面积（mm2）。

可见，拉力与拉延率成比例。但对于弹性系数大的加工物，拉延变化较小，且周围温度、水分含量、厚度不均等因素将引起张力很大变化，故不太实用。对于像轮胎那样弹性系数小的材料，彐＾要求一定张力和一定伸长率时控制比较容易实现。图3所示为拉延控制的实例。

图3采用拉延的张力控制

2）对变频器选择的要求。为了提高张力精度，就必须提高拉延精度，也就是提高两台电动机的调速精度。为提高精度应采用带速度反馈控制的变频器。特别是变频器2应具有制动功能，适时地提供制动转矩。

（3）采用调节辊的张力控制

1）控制方式。图4为调节辊装置的示意图。调节辊利用弹簧、气压、重锺在一定方向上施加一定大小的力，不管其位置是否变动始终使加工物保持一定的张力。使用调节辊时，张力与变频器的控制没有直接关系，但所提供的阻力的大小为F的一半。调节辊的张力控制功能只限于在其容许的行程以内。

图4调节辊

图5所示为利用调节辊进行张力控制的实例。安装在调节辊上的同步信号机，将偏离中心位置的位移量变为电信号并取出，作为补偿信号加到变频器1上作为频率指令，当调节辊向上偏移时，此信号的极性应使滚筒1的速度下降；反之向下偏移时应使速度上升。这样，调节辊被控制在行程的中心位置。这种控制方式的优点在于振动误差可以在机械侧被吸收，所以用简单的V/F控制通用变频器即可构成控制系统。

图5用调节辊的张力控制

2）设计要点。本方式充分发挥机械侧吸收过渡过程误差的优点，不加复杂控制就可以在短时间进行同步的加减速。但是根据吸收误差的大小，调节辊的行程也需要增大。

此外，这种控制与其他张力控制方式相比，其张力的给定和变更不能用电气方法进行，必须依靠弹簧压力或气压等机械手段进行调整。

（4）采用张力检测器的张力控制

1）控制方式。对于高精度张力控制或用调节辊控制在控制失调时对产品质量影响很大的场合，可采用张力检测器的反馈控制。张力检测器有差动变送器式和测力传感器式等类别。图6为造纸厂的工序卷取机和卷放机采用张力检测器的张力控制系统图。该系统要求把已卷在卷筒（卷放机）上的纸再次以恒定张力从卷取机上高质量地卷下来。卷取机传动的电动机以恒速运转卷取纸张，卷放机的电动机则以再生制动状态运转产生张力。卷取机的滚筒运行与张力控制无关，故下面仅以卷放机为重点进行说明。卷放机采用矢量控制变频器并带有再生运转功能，用转换开关来选择用张力控制或速度控制。速度控制仅在开机穿通纸张时使用，正常运转使用张力控制。速度控制器SC上输人速度指令和反转微速指令，因此SC的输人总是以偏差的形式给定。利用张力给定信号调节SC的输出限制器，可使实际的转矩指令值增减。在稳定状态下，由转矩控制器IC输人端比较张力给定和张力反馈值来修正限制器的值，其控制作用是使两者相等。本系统采用这种结构方式，由于卷放机的转速有不会超过反转的微速，即使卷取过程中纸张发生断裂，也不会超速运转。

2）设计要点。本例所举的造纸机张力控制系统由于卷放机有很大的机械惯性，故卷取机加减速时，卷放机由于本身的CD2将产生张力变化。通过张力反馈控制虽能恢复到正常张力，但过渡过程太大的张力波动将会影响产品的质量，这是不允许的。为了防止这种波动，加速时应按CD2所对应的惯性转矩减小电动机产生的转矩，而减速时则增大之。利用这种前馈式的补偿转矩来减轻转矩控制器TC的负担。这种补偿又称为惯性补偿，它与是否使用张力检测器无关。

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