1、张力控制基础知识,张力基础知识（一）,1、什么叫张力 对线材、带材的表面拉伸力就是张力。 2、应用环境 其常应用在长材料的加工过程中，比如：纸、胶片、线、电缆、各种薄膜和绳等,张力基础知识（二）,张力基础知识（三）,为什么要进行张力控制（一）,1、稳定的传送材料 防止横向滑动 防止材料和辊子之间的滑动 防止波动 防止缠绕 如果材料张力比较小，则材料和辊子之间摩擦力减小，就会产生打滑。如果张力继续减小，材料就会发生粘附和松弛，甚至材料会缠绕在辊子上，导致材料断裂甚至机器损坏，,为什么要进行张力控制（二）,2、防止变形 发生皱纹，收缩,为什么要进行张力控制（三）,3、确保尺寸精度 尺寸、粗度、宽度
2、、厚度、孔距、折痕等 主要是考虑张力不同会影响到材料的整个拉伸度不同，从而影响到最终产品的尺寸精度。 4、配色，主要是多色印刷中的问题,为什么要进行张力控制（四）,5、材料卷起 发生褶皱、横向偏移、产生间隙、确保牢固性、确保卷径 主要用在江一定长度的材料卷成预定卷径的卷筒。,张力和转矩的关系（一）,张力和转矩的关系（二）,张力控制系统基本结构,张力控制最基本的结构如下图，包括收卷、放卷和进给驱动三个部分。整个系统的收放卷速度由进给驱动电机的转速来决定。下图中的系统为传统形态的张力控制系统结构，采用了磁粉制动器和磁粉离合器的形式。,张力控制的类型,在实际的工程应用中，最常用的张力控制模式主要有以
3、下两种： 1、磁粉制动器（离合器）+张力控制器模式 2、张力控制专用变频器模式,磁粉制动器（离合器）,原理：磁粉制动器（离合器）是采用磁性铁粉作为扭矩传递媒体，其扭矩特性与滑差无关，其实际传递扭矩与励磁电流成正比。 优缺点： 张力控制比较稳定，控制方式简单。 在旋转过程中，磁粉和旋转轴一直处于摩擦状态，由于散热的原因，无法实现高速的卷绕。随着制动器温度的升高，会出现传递转矩下降的现象。,张力控制专用变频器,张力控制器和卷筒驱动装置结合为一体，节省安装体积和成本。 基本上大的变频器厂家全部都有自己的张力控制专用变频器，其中，我司张力控制专用变频器与爱默生TD3300、汇川MD330的控制方式基本
4、类似。,张力控制方式（一）,1、手动张力控制方式,张力控制方式（二）,手动张力控制就是在收卷和放卷过程中，通过人工分阶段调整张力的幅值，以满足不同阶段的张力控制。 由于采用人工调节，而且分不同的步长，其无法保证整个过程中张力的恒定。 由于张力采用人工调节，一般为电位器模式，其张力的调节精度比较差。 一般应用在张力控制精度要求不是很高，自动化程度要求不高的场合。,张力控制方式（三）,2、卷径检测式张力控制方式,张力控制方式（四）,所谓卷径检测方式就是在变频器收卷和放卷过程中，自动检测卷径的变化，并实时调整收卷和放卷的力矩的方法。其又称为半自动式张力控制或者是张力开环控制。 问题：由于受到执行机扭
5、矩变化、线性和机械损耗等影响，张力绝对控制精度不高。 应用场合：多用在用户无法安装张力反馈装置的场合。,张力控制方式（五）,3、全自动张力控制方式,张力控制方式（六）,全自动张力控制方式实际上就是张力闭环控制，其对应张力控制系统内部有张力传感器。其实际控制模式为张力的PID控制器。 优缺点： 对于该种控制方式，当PID参数调节不当时，其跟踪效果会比较差，特别是系统内部出现一个比较大的扰动时，会出现一个很长的调节过程，影响整个系统的稳定。 由于其进行了张力的闭环控制，其可以实现高精度的张力控制。,卷径计算方法（一）,张力控制的核心实际上就是转矩控制，而转矩与张力的换算系数就是卷径，卷径的计算是张
6、力控制的一个关键内容。 卷径计算方法主要有以下几种： 1、线速度法 2、厚度积分法 3、编码器法,卷径计算方法（二）,线速度法 D =（iNV）/(f)60 其中 ：i 机械传动比 N 电机极对数 V 线速度 f 当前匹配频率 注：线速度需要通过外部的采集装置来输入，其对应的输入通道为：模拟量和高速脉冲。,卷径计算方法（三）,厚度积分法 对于实际卷材具体可以分为带材和线材，我们的变频器中对于带材和线材专门做了不同的处理，实际上带材就是每层一圈的线材。 计算公式： 收卷：D = D0+2nd。 放卷：D = D0-2nd。 其中 ： D0 初始卷曲直径 n 收、放卷圈数 d 带材平均厚度 关键点
7、：收放卷圈数的确定，具体方式可以通过编码器脉冲信号、接近开关信号两种方式来进行。,卷径计算方法（四）,编码器法 D=V/T 其中： V为实际卷材线速度（通过编码器测得，由于编码器安装在进给辊上，其对应的卷径固定，因而其线速度固定） T为实际收（放）卷筒的旋转周期，其可以通过加装在卷筒上的接近开关来测得。 关键点：编码器安装在进给辊上，该现象适用于无法在卷筒上安装编码器的场合。 注：其实对于我司变频器完全可以通过调节减速比来实现以上方式，其具体实现方式与厚度积分法类似。,同步匹配频率,f = (VNi) / (60D) 其中： f变频器当前匹配频率 V材料线速度 N电机极对数 i机械传动比 D转筒卷径,
