卷取機(jī)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(jī)的張力控制方案-基礎(chǔ)電子（1）檢測轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)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(hào)的張力控制系統(tǒng)示意圖。用滾筒1移動(dòng)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(dòng)機(jī)的制動(dòng)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(duì)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(shí)，滾筒2卸載將反向加速，有超速的危險(xiǎn)，所以必須使用有速度限制功能的變頻器。另外，在進(jìn)行維修和加工物準(zhǔn)各作業(yè)時(shí)，要求傳送帶在較低速度運(yùn)行，故變頻器2應(yīng)設(shè)置有低速點(diǎn)動(dòng)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(duì)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(shí)用。對(duì)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(shí)控制比較容易實(shí)現(xiàn)。圖3所示為拉延控制的實(shí)例。

圖3采用拉延的張力控制

2）對(duì)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(tái)電動(dòng)機(jī)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(dòng)功能，適時(shí)地提供制動(dòng)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(dòng)始終使加工物保持一定的張力。使用調(diào)節(jié)輥時(shí)，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(jìn)行張力控制的實(shí)例。安裝在調(diào)節(jié)輥上的同步信號(hào)機(jī)，將偏離中心位置的位移量變?yōu)殡娦盘?hào)并取出，作為補(bǔ)償信號(hào)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(shí)，此信號(hào)的極性應(yīng)使?jié)L筒1的速度下降；反之向下偏移時(shí)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(diǎn)在于振動(dòng)誤差可以在機(jī)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(jì)要點(diǎn)。本方式充分發(fā)揮機(jī)械側(cè)吸收過渡過程誤差的優(yōu)點(diǎn)，不加復(fù)雜控制就可以在短時(shí)間進(jìn)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(jìn)行，必須依靠彈簧壓力或氣壓等機(jī)械手段進(jìn)行調(diào)整。

（4）采用張力檢測器的張力控制

1）控制方式。對(duì)于高精度張力控制或用調(diào)節(jié)輥控制在控制失調(diào)時(shí)對(duì)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(dòng)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(jī)和卷放機(jī)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(jī)）上的紙?jiān)俅我院愣◤埩木砣C(jī)上高質(zhì)量地卷下來。卷取機(jī)傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)以恒速運(yùn)轉(zhuǎn)卷取紙張，卷放機(jī)的電動(dòng)機(jī)則以再生制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生張力。卷取機(jī)的滾筒運(yùn)行與張力控制無關(guān)，故下面僅以卷放機(jī)為重點(diǎn)進(jìn)行說明。卷放機(jī)采用矢量控制變頻器并帶有再生運(yùn)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(jī)穿通紙張時(shí)使用，正常運(yùn)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(hào)調(diào)節(jié)SC的輸出限制器，可使實(shí)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(jī)的轉(zhuǎn)速有不會(huì)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(huì)超速運(yùn)轉(zhuǎn)。

2）設(shè)計(jì)要點(diǎn)。本例所舉的造紙機(jī)張力控制系統(tǒng)由于卷放機(jī)有很大的機(jī)械慣性，故卷取機(jī)加減速時(shí)，卷放機(jī)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(dòng)將會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量，這是不允許的。為了防止這種波動(dòng)，加速時(shí)應(yīng)按CD2所對(duì)應(yīng)的慣性轉(zhuǎn)矩減小電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，而減速時(shí)則增大之。利用這種前饋式的補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩來減輕轉(zhuǎn)矩控制器TC的負(fù)擔(dān)。這種補(bǔ)償又稱為慣性補(bǔ)償，它與是否使用張力檢測器無關(guān)。

此