张力控制技术调研报告.docx
《张力控制技术调研报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《张力控制技术调研报告.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
张力控制技术调研报告
张力控制资料调研报告
一调研目的
掌握张力控制行业的最新动态，找出能应用丁公司产品生产的技术，为无捻粗纱自动化研究项目以及后续相关研究奠定基础。
二调研内容
搜集关丁张力控制的产品、系统、原理等，并明确其应用领域。
三调研方式
网络搜集资料
四调研结果
1张力控制概念
所谓的张力控制，通俗点讲就是要能控制电机输出多大的力，即输出多少
牛顿。
反应到电机轴即能控制电机的输出转距。
真正的张力控制不同丁靠前后
两个动力点的速度差形成张力的系统，靠速度差来调节张力的实质是对
张力的PID控制，要加张力传感器。
而且在大小卷启动、停止、加速、减速、停车时的调节不可能做到象真正的张力控制的效果，张力不是很稳定。
肯定会影响生产出产品的质量。
无论多么复杂的系统，其张力控制的原理都是大同小异的。
张力控制装置整体可以分为3部分。
1）张力/速度检测装置
2）控制装置
3）执行机构及驱动器
在实际生产中，实现卷绕张力的方法主要有3种：
1）直接法：
直接采用张力传感器测量物料的张力，构成张力闭环控制；或者直接检测物料的线速度，构成速度闭环控制。
2）间接法：
造成张力或者线速度变化的主要因素是物料卷经的变化，因此可以采用扰动补偿控制。
3）复合法：
结合上述两种方法。
2张力控制的分类
2.1按控制方式分类
1）闭环式全自动张力控制是由张力传感器直接测定料带的实际张力值，然后把
张力数据转换成张力信号反馈回张力控制器，通过此信号与控制器预先设定的张力值对比，计算出控制信号，自动控制执行单元则使实际张力值与预设张力值相等，以达到张力稳定目的。
它是目前较为先进的张力控制方法。
2）开环式半自动张力控制乂称卷径检测式张力控制，它是用安装在卷轴处的接
近开关、检测出卷轴的转速，并通过所设定的卷轴直径初始值和材料厚度，累积计算求得收卷或放卷筒当前的直径，相应卷径的变化输出控制信号，
3）以控制收卷转矩或放卷制动转矩，从而调整料带的张力。
此种张力控制不受外界剌激的影响，能实行稳定的张力控制。
但是，由丁受传动装置的转矩变化、线性变化和机械损耗等因素影响，这种张力控制的绝对精度较差。
4）用变频器做包张力控制的实质是死循环欠量控制，即加编码器反馈。
对收卷来说，收卷的卷经是由小到大变化的，为了保证包张力，所以要求电机的输出转距要由小到大变化。
同时在不同的操作过程，要进行相应的转距补偿。
5）即小卷启动的瞬间，加速，减速，停车，大卷启动时，要在不同卷经时进行不同的转距补偿，这样就能使得收卷的整个过程很稳定，避免小卷时张力过大；大卷启动时松纱的现象。
2.2按张力控制器分类
1）机械式张力控制器：
通过机械结构实现张力控制，其结构简单，容易制造，张力值不能自动设置，控制精度低。
2）电控式张力控制器：
由电子元件组成的模拟电子控制系统，其控制能力强，精度高丁机械式控制器，抗外界干扰能力弱。
3）计算机式张力控制器：
采用计算机和数字电路控制器，微处理器是控制核心单元，减少电子控制系统的硬件电路，简化系统，可靠性更高。
同时还可以采用先进的算法，使控制更智能化。
其既可以单独工作，也可以设计成上、下位机形式，记录运行过程中的张力值。
4）同步驱动控制器：
同步驱动控制器是无轴传动技术的核心部件。
同步驱动
控制器计算所有驱动装置的设定值，并控制驱动装置做时间同步旋转，设定值通过现场总线系统，从SDC分配到各个电机驱动控制器。
SDM各个电机驱动器进行小问断的信息和数据交换，为电机驱动器提供参数，从而控制电机的转速、加速度、位置灯，实现多台电机的同步驱动。
3张力控制厂家
3.1珠海妙思精密仪器有限公司
3.1.1公司简介
珠海妙思精密仪器有限公司，专门从事张力传感器、张力控制系统的研发、生产、销售工作。
该公司的主动退绕纱线张力控制系统主要应用丁络筒机、络丝机以及需要包张力或变张力控制的纺机等。
3.1.2控制方案
无捻粗纱工序可以近似看作棉纺生产中的络筒工序，不同的是无捻粗纱生产
模式是一对多，络筒生产模式是一对一。
如果该主动退绕系统应用丁无捻粗纱生产，需要结合现有生产工艺做改动。
下图是主动退绕纱线张力控制系统示意图:
左图：
1一放线轴
2一喂线轮
3一张力传感器
4一收线轴
原理：
纱线从1处自由退绕到2处，并在2处储存5-6圈；纱线通过3处,3感应到张力，并将张力大小反馈到2处，2调节放线速度匹配4处卷绕张力。
系统可应用点：
结合现有生产设备，可借鉴喂线轮装置。
纱线从原丝筒上退绕到喂线轮上，被动放卷转变为主动放卷进而实现张力可控。
经过与珠海妙思精密仪器有限公司的沟通，该公司根据我公司的工艺要求以及技术指标提供了整个工艺路线图,如图2所示:
H叱张力控制
瓷眼集板索统集板显示屏收线环络筒机
线轮架
将图1所示控制系统分解到张力控制系统集板上，并增加了磁阻尼器。
磁阻尼器的作用是给放卷端一个握持力，需要像手一样，既捏住线，产生阻力，乂要
让线滑过。
要拿捏合适，才能产生既有阻尼有张力乂能卷绕的工况
3.2海安县宏福磁粉制动器厂
3.2.1公司简介
海安县宏福磁粉制动器厂是生产磁粉制动器、磁粉离合器、控制电源、成套张力自控仪的专业工厂。
3.2.2控制方案
该公司生产的成套张力自控仪应用丁包张力控制系统，核心部件为传感器及
执行控制器。
张力传感器测定收放卷的张力，把测定的数据，传送回张力自控仪，与自控仪设定的值进行比较，从而自动调节磁粉离合器或磁粉制动器激磁电流的大小，达到调节张力大小的目的使得张力包定。
1-电机
2-箜粉寓合器
3-收卷耳
4-借动楚
5-惟力检剩辗
5-荷成俺慕髅
7-成卷芯
8-蜷聊制动器
9-ZKC型胃幼张力自拟倪
3「傍1M时
1-电机
2-追物篱舍襦
3-收卷芯
4-传动轮
5卷役楼海器
6-微卷芯
7-遂触制动器
Q亨H幼张力自神恨
9-控制器
图3为张力自控仪的两种不同应用场景。
A场景中，张力自控仪与荷重传感器连接，通过5的上下作用，检测张力的变化，根据张力变化让8动作，从而达到设定值。
B场景中，张力自控仪与卷经检测器连接，通过6直径的变化让7动作，从而达到系统包张力运作的目的。
3.3BOSENSE
3.3.1公司简介
从张力控制器、传感器、信号放大器和功率放大板，博信机电设备有限公司针对纸、线、薄膜、带材等各种卷材的处理提供张力控制所需的张力检测和控制技术。
同时，还提供纠偏控制系统、电动/磁粉/电磁制动器和离合器等工业用控制产品。
3.3.2控制方案
公司张力控制器ATC620V可提供多种控制方式，如收放卷的扭矩控制、过程张力中的速度控制、以及浮辗张力控制模式。
ATC620ft印刷行业中的应用案例如下:
功率放大椀町匚16
原理：
通过张力传感器检测带材的实时张力信号反馈给控制器，控制器经过
处理输出0—10V的控制信号，经由功率放大后供给磁粉离合器或制动器以调整其输出力矩，以达到稳定的张力控制。
3.4成都叮当白动化设备有限公司
3.4.1公司简介
成都叮当自动化设备有限公司集合了研发、生产制造、网络销售和市场销
售为一体，产品主要包括机械手和电机驱动，也是ABB德国雅歌、日本松下台湾台达、FESTO；家知名企业代理商。
3.4.2控制方案
与成都叮当自动化设备有限公司取得联系后，我们提供了项目所要达到的技术指标，该公司也派技术人员前来实地考察。
多次交流后，该公司针对丁我们的要求提供方案如下：
1）解决纤维抖动，这需要一组或者多组导轮来完成，上图示意为“传动轮”，在控制系统的前端后端都应该有导轮，
2）导轮的数量和纤维包裹导轮的形式需通过实验来调整。
导轮可选用全陶瓷的，但需尽量轻。
3）解决纤维长度误差大的问题，在解决了抖动问题后加入控制系统，控制器依
据采集到的张力值计算出伺服需要的运行速度和扭矩，并将指令传送给伺服
驱动，同时，控制器通过伺服对纤维计长，控制刷新速度达100HZ即每秒对
伺服进行100次动态微调。
多台控制系统之间采用通讯，数据互相交换以达到长度一致。
4）由丁需要较远的传输距离，不排除需要1套以上的控制系统，共同完成控制，在印刷和纺织应用中，一段生产流程会用到2个，甚至更多的张力控制系统，当然我们的工艺是有区别的。
3.5贝加莱工业白动化（上海）有限公司
3.5.1公司简介
1996年8月，贝加莱在上海成立了服务丁中国市场的分公司一一贝加莱工业自动化（上海）有限公司。
贝加莱（中国）一直致力丁为国内用户提供高品质的自动化产品和优秀的技术解决方案。
如今，贝加莱的产品和方案已广泛应用丁机械自动化领域，如包装、印刷、塑料、纺织、食品饮料、机床、半导体、制药等行业；以及过程自动化领域，如电力、冶金、市政、交通、石油、化工和水泥等行业。
3.5.2控制方案
系统采用一台带有以太网口及实时工业以太网POWERLINE的高性能PLC
控制器；采用带有POWERLINE时工业以太网接口的智能伺服驱动器；张力传感器输出0~5V电压信号，直接反馈到各个伺服驱动器；伺服驱动器有力矩输入端子，可直接实时进行力矩闭环控制；由丁驱动器的信号全部采用以太网方式，从而大大减少了布线，也避免了脉冲信号的干扰。
样机方案中可无需HUB或者
交换机，直接采用右图示意的环形冗余方式；样机成功后，可在此算法和工艺经验积累的基础上，考虑进一步降低成本。
图6为结合工艺路线的方案简图：
3.6上海卷取电气有限公司
3.6.1公司简介
上海卷取电气有限公司是致力丁卷取控制的专业化公司，为客户提供最高性
价比的产品、提供最优的解决方案是我公司的宗旨。
多年来与意大利RE公司，
瑞士FMS公司，美国MONTALVO公司、美国FIFE公司保持良好的合作关系，为国内很多机械厂家进行了配套。
同时，公司也承接国内张力、纠偏和切刀系统的改造。
本公司在与国外厂家合作的同时积累了丰富的经验和技术，在吸收国外同类产品优点的基础上，进行了更加优化的设计，开发出了系列张力检测器，尤其适合大张力的场合。
3.6.2公司产品及应用
LN系列张力传感器是为张力控制器或张力仪表而设计的张力检测装置。
其
特点如下：
1）利用差动变压器的非接触方式，测量精度高，使用寿命长。
2）温度漂移小，整机强度高，采用枕式安装方式，体积小，节省空间，安装方
便
UPB系列张力检测器可以应用在造纸机、印刷机、复合机、涂布机、橡胶机、纺织机及胶片等与卷材控制有关的设备上，能提供高精度的张力检测。
UPB系列张力检测器有多种规格，采用轴台式安装张力辗安装在轴承座上。
当卷取操作时，检测器输出与张力成正比的张力信号。
该张力传感器的特点如下：
1）输出信号线性度好
2）内置温度补偿网络，无需额外温度补偿装
3）可供选择的负载最大可达13吨
4）无须温度补偿
5）符合工业标准安装方式
6）全封闭式防腐鲤、防化学设计
UPB系列轴台式张力传感器
SN系列张力传感器主要用丁丝带、电线以及按客户要求制造的滑轮组合而
成的。
源丁最先进的张力检测技术和机加工，使其可以轻易应用到您的卷材加工处理中去。
多种载荷范围和安装方式配以完美的滑轮和辗筒，可以适用目前很多场合之应用。
特点如下：
1）信号输出电压高
2）线性好
3）响应快速
4）无须温度补偿
SN系列张力传感器
T系列张力传感器采用应变片原理检测卷材张力，输出信号具有线性好和响
应快等特点。
T系类传感器坚固耐用，在低张力的情况下也能提供很高的灵敏度，并且可以在一个很宽的范围内正常工作，而且无须温度补偿。
T系列传感器有多
种规格和安装方式，目前已经白广泛应用丁各种有关卷取控制的设备上，如一刷
机、分切机、复卷机、涂布机等。
特点如下：
1）信号输出精度高
2）线性好
3）响应快速
4）无须温度补偿
5）符合工业标准安装方式
6）独特的专利接口设计，可补偿因轴涨缩，同轴度和扰度变化而引起的误差
T系类张力传感器
3.7温州世迈电气科技有限公司
3.7.1公司简介
温州世迈电气科技有限公司是智能数字调频调压全系列振动送料控制器、工业自动化电气设备等专业电子电器产品生产加工的私营有限责任公司，全系列产品
采用先进的SMT生产线生产加工。
针对PLC系统在纺织、印染、造纸等重点行业中经典的同步控制、包张力控制技术问题，该公司结合PLC系统各部件的特点和优势设计了成熟、完善的同步控制和包张力控制的方案，成功为客户开发了“商标超声波分切机控制系统”，解决了长期困扰客户的核心技术难点收卷放卷系统，提供成熟、稳定、完善的控制方案。
3.7.2控制方案
同步控制系统，张力辗同轴安装一个电位器，电源为+5V电源，当张力辗处丁中间平衡位置时将电位器的输出调整为0V,当张力辗偏离平衡位置时，反馈信号
即会有变化，变化的范围在+5V之间，这样反馈量乘以反馈系数，再加上同步比例系数乘以主给定，所得到的结果就是总输出。
因此当张力辗偏离平衡位置时，相应的同步控制器的输出会减小或增大，自动调整变频器的频率，达到动态的平
衡，使得张力辗始终在平衡位置附近轻微的摆动，起到同步的效果。
张力控制通过张力传感器实时检测张力、通过张力控制器或PLC进行张力的PID运算，这种张力控制的实质是通过调整速差实现张力的动态包定。
转矩控制系统，要能保证收卷过程的平稳性，不论是大卷、小卷、加速、减
速、激活、停车都能保证张力的包定.需要进行转矩的补偿.整个系统要激活起来
首先要克服静摩擦力所产生的转矩，简称静摩擦转矩，静摩擦转矩只在激活的瞬间起作用;正常运行时要克服滑动摩擦力产生地滑动摩擦转矩，滑动摩擦转矩在运行当中一直都存在，并且在低速、高速时的大小是不一样的。
需要进行不同大小的补偿，系统在加速、减速、停车时为克服系统的惯量，也要进行相应的转矩补偿,
补偿的量与运行的速度也有相应的比例关系.在不同车速的时候，补偿的系数是不同的。
即加速转矩、减速转矩、停车转矩、激活转矩；克服了这些因素，还要克服负载转矩，通过计算出的实时卷径除以2再乘以设定的张力大小，经过减速比折算到电机轴.这样就分析出了收卷整个过程的转矩补偿的过程。
五总结
通过这次对张力控制资料查阅，发现大多数公司都提供张力控制的产品，而提供整套方案的公司寥寥无几，并且提供的方案原理几乎一致，可以作如下描述：
1）放卷电机控制一般分两类：
伺服电机控制和变频控制，伺服控制更精确更平缓，但价格高丁变频控制。
2）张力检测装置有很多：
浮辗式张力检测装置、压辗式张力检测装置、C型张
力检测装置、过线轮式张力检测装置。
其原理为：
被测量线材或者带材产生形变，检测装置将该形变转变成电流或者电压信号，反馈给执行机构。
3）执行机构大概分为两类：
一是跟伺服电机控制和变频控制相对应的PLCa行;一是磁粉离合器和制动器执行。
查阅资料，张力的电气自动化控制在纺织、印刷、造纸、冶金、线缆等行业
应用较为广泛，在玄武岩纤维丝合股平行卷绕生产上几乎无应用，几乎没有相关资料可以参考。
究其原因，有以下几点：
1）不论纺织络筒工序，还是上述其他行业，其收放卷基本是一对一模式，这种模式控制单一，不考虑其他放卷轴影响。
2）造纸、线缆等行业的生产速度较慢，由丁速度产生的张力波动较小。
目前，在没有大漏板可生产高线密度直接无捻粗纱的情况下，国内玄武岩纤维丝
合股技术还需要进一步研究。
由丁几乎没有查阅到的国外玄武岩行业纤维原丝合股技术的文献或者应用，所以只能在借鉴相关行业张力控制技术的基础上加以改进，研发出适合纤维丝平行合股卷绕的控制方法。
升级会员 