卷取機的張力控制方案-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯卷取機的張力控制方案-基礎(chǔ)電子（1）檢測轉(zhuǎn)矩電流進行張力控制

1）控制方式。圖1為以轉(zhuǎn)矩電流作為控制信號的張力控制系統(tǒng)示意圖。用滾筒1移動加工物，在滾筒2上施加與旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩，使兩組滾筒間的加工物具有張力，該張力與滾筒2電動機的制動轉(zhuǎn)矩大小成比例。因此，變頻器1可以選用通用變頻器調(diào)速；而變頻器2則必須選用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的矢量控制變頻器.

圖1根據(jù)轉(zhuǎn)矩電流的張力控制

2）對變頻器選擇的要求。應(yīng)用本方案必須注意到當(dāng)被加工物突然斷裂時，滾筒2卸載將反向加速，有超速的危險，所以必須使用有速度限制功能的變頻器。另外，在進行維修和加工物準(zhǔn)各作業(yè)時，要求傳送帶在較低速度運行，故變頻器2應(yīng)設(shè)置有低速點動功能。

（2）采用拉延的張力控制

1）控制方式。兩組滾筒速度差之比稱為拉延率，圖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——各滾筒上加工物的傳送速度。

圖2拉延產(chǎn)生的張力

有拉延的兩組滾筒間的加工物產(chǎn)生張力為

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

式中T——張力（N）；

E——加工物的彈性系數(shù)（N/mm2）：

S——加工物的截面積（mm2）。

可見，拉力與拉延率成比例。但對于彈性系數(shù)大的加工物，拉延變化較小，且周圍溫度、水分含量、厚度不均等因素將引起張力很大變化，故不太實用。對于像輪胎那樣彈性系數(shù)小的材料，彐＾要求一定張力和一定伸長率時控制比較容易實現(xiàn)。圖3所示為拉延控制的實例。

圖3采用拉延的張力控制

2）對變頻器選擇的要求。為了提高張力精度，就必須提高拉延精度，也就是提高兩臺電動機的調(diào)速精度。為提高精度應(yīng)采用帶速度反饋控制的變頻器。特別是變頻器2應(yīng)具有制動功能，適時地提供制動轉(zhuǎn)矩。

（3）采用調(diào)節(jié)輥的張力控制

1）控制方式。圖4為調(diào)節(jié)輥裝置的示意圖。調(diào)節(jié)輥利用彈簧、氣壓、重鍾在一定方向上施加一定大小的力，不管其位置是否變動始終使加工物保持一定的張力。使用調(diào)節(jié)輥時，張力與變頻器的控制沒有直接關(guān)系，但所提供的阻力的大小為F的一半。調(diào)節(jié)輥的張力控制功能只限于在其容許的行程以內(nèi)。

圖4調(diào)節(jié)輥

圖5所示為利用調(diào)節(jié)輥進行張力控制的實例。安裝在調(diào)節(jié)輥上的同步信號機，將偏離中心位置的位移量變?yōu)殡娦盘柌⑷〕?，作為補償信號加到變頻器1上作為頻率指令，當(dāng)調(diào)節(jié)輥向上偏移時，此信號的極性應(yīng)使?jié)L筒1的速度下降；反之向下偏移時應(yīng)使速度上升。這樣，調(diào)節(jié)輥被控制在行程的中心位置。這種控制方式的優(yōu)點在于振動誤差可以在機械側(cè)被吸收，所以用簡單的V/F控制通用變頻器即可構(gòu)成控制系統(tǒng)。

圖5用調(diào)節(jié)輥的張力控制

2）設(shè)計要點。本方式充分發(fā)揮機械側(cè)吸收過渡過程誤差的優(yōu)點，不加復(fù)雜控制就可以在短時間進行同步的加減速。但是根據(jù)吸收誤差的大小，調(diào)節(jié)輥的行程也需要增大。

此外，這種控制與其他張力控制方式相比，其張力的給定和變更不能用電氣方法進行，必須依靠彈簧壓力或氣壓等機械手段進行調(diào)整。

（4）采用張力檢測器的張力控制

1）控制方式。對于高精度張力控制或用調(diào)節(jié)輥控制在控制失調(diào)時對產(chǎn)品質(zhì)量影響很大的場合，可采用張力檢測器的反饋控制。張力檢測器有差動變送器式和測力傳感器式等類別。圖6為造紙廠的工序卷取機和卷放機采用張力檢測器的張力控制系統(tǒng)圖。該系統(tǒng)要求把已卷在卷筒（卷放機）上的紙再次以恒定張力從卷取機上高質(zhì)量地卷下來。卷取機傳動的電動機以恒速運轉(zhuǎn)卷取紙張，卷放機的電動機則以再生制動狀態(tài)運轉(zhuǎn)產(chǎn)生張力。卷取機的滾筒運行與張力控制無關(guān)，故下面僅以卷放機為重點進行說明。卷放機采用矢量控制變頻器并帶有再生運轉(zhuǎn)功能，用轉(zhuǎn)換開關(guān)來選擇用張力控制或速度控制。速度控制僅在開機穿通紙張時使用，正常運轉(zhuǎn)使用張力控制。速度控制器SC上輸人速度指令和反轉(zhuǎn)微速指令，因此SC的輸人總是以偏差的形式給定。利用張力給定信號調(diào)節(jié)SC的輸出限制器，可使實際的轉(zhuǎn)矩指令值增減。在穩(wěn)定狀態(tài)下，由轉(zhuǎn)矩控制器IC輸人端比較張力給定和張力反饋值來修正限制器的值，其控制作用是使兩者相等。本系統(tǒng)采用這種結(jié)構(gòu)方式，由于卷放機的轉(zhuǎn)速有不會超過反轉(zhuǎn)的微速，即使卷取過程中紙張發(fā)生斷裂，也不會超速運轉(zhuǎn)。

2）設(shè)計要點。本例所舉的造紙機張力控制系統(tǒng)由于卷放機有很大的機械慣性，故卷取機加減速時，卷放機由于本身的CD2將產(chǎn)生張力變化。通過張力反饋控制雖能恢復(fù)到正常張力，但過渡過程太大的張力波動將會影響產(chǎn)品的質(zhì)量，這是不允許的。為了防止這種波動，加速時應(yīng)按CD2所對應(yīng)的慣性轉(zhuǎn)矩減小電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，而減速時則增大之。利用這種前饋式的補償轉(zhuǎn)矩來減輕轉(zhuǎn)矩控制器TC的負(fù)擔(dān)。這種補償又稱為慣性補償，它與是否使用張力檢測器無關(guān)。

此