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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
2、度、宽度、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
3、张力控制模 式主要有以下两种： 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 T
4、D3300、汇川 MD330的 控制方式基本类似。 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
5、 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）
6、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 =（ i N V） /( 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+2 n
7、 d。 放卷： D = D0-2 n d。 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：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 = (V N i) / (60 D) 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
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