SIMOVERT卷取机张力控制系统
控制工程C ontrol Engineering of China Mar .2005V ol.12,N o.2
2005年3月第12卷第2期
文章编号:167127848(2005)022*******
收稿日期:2004208209; 收修定稿日期:2004210210
作者简介:马美娜(19682),女,辽宁东港人,工程师,硕士,主要从事工业企业自动化等方面的研究工作。
SIMOVERT 卷取机张力控制系统
马美娜
(本溪钢铁公司热连轧厂,辽宁本溪 117000
)
摘 要:论述了西门子SI M OVERT M ASTER DRI VE 在本钢热连轧厂平整分卷机组卷取机控
制上的应用,重点分析了SI M OVERT M ASTER DRI VE 交流矢量控制中卷取机张力恒定控制原理及自动转矩控制特点。在卷取张力控制中,由于采用了西门子全数字多处理控制系统SI M A 2DY N D 与主传动相联的SI M O LI NK 网络,通过Profibus DP Lan 网络联接的P LC S imatic S7系统以及与管理系统相联接的以太网通讯完成各种数据快速传输,使得SI M OVERT M ASTER DRI VE 高精度高质量的转矩动态控制效果满足了精品板材的生产工艺要求。关 键 词:张力;自动转矩控制;矢量控制中图分类号:TP 273 文献标识码:A
SIM OVERT Reel T ension C ontrol System
MA Mei 2na
(H ot S trip M ill of Ben G ang ,Benxi 117000,China )
Abstract :The application of SI M OVERT M ASTER DRI VE for reel tension control is discussed.The princple for the constant tension control in the SI M OVERT AC vector control and the automatic torque control are analyzed in detail.The high quality and accuracy dynamic torque is satis fied for the need of the fine strip because of all data quick delivery by SI M ADY N D ,including SI M O LI NK,Profibus and ETHERNET 1K ey w ords :tension ;automatic torque control ;vector control
1 引 言
本钢热连轧厂于2002年6月引进的平整分卷机组是由意大利MI NO 公司设计安装的。其电气自动控制部分由意大利E DM 公司完成,采用西门子的“SI MOVERT MASTER DRI VE ”可调速矢量控制传动系统。
平整分卷机组从工艺上是对板材的再加工,一方面可以根据用户需求生产出大小不同的钢卷;另一方面是对钢卷的平整重卷,使生产出来的钢卷更具精品质量。在生产过程中,卷取机与开卷机之间必须保持恒张力。特别是进行平整时,由于带材存在弹性变形,很可能因为张力的波动,影响带材断面尺寸改变或使带材产生波浪形裂边,严重时断带。张力波动,还可能造成带材在卷筒上的层间串动。可见,卷取机张力控制系统调节品质的好坏,直接影响带材的产品质量。
SI MOVERT MASTER DRI VE 卷取机,除了具有
高动态响应精度及在每个方向上精确的电机速度控制外,其恒张力控制的良好效果保证了板材平整及分卷的质量。
2 控制原理和特点
1)张力控制原理 平整分卷机组中,卷取机
采用SI MOVERT MASTER DRI VE 交流调速矢量控制方式。矢量控制原理的出发点是,考虑到异步机是一个多变量、强耦合、非线性的时变参数系统,很难直接通过外加信号准确控制电磁转矩,但若以转子磁通这一旋转的空间矢量为参考坐标,利用静止坐标系到旋转坐标系之间的变换,可以把定子电流中的励磁电流分量I sd 与转矩电流分量I sq 变成标量独立开来,进行分别控制。这样异步机与直流电动机有相同的转矩产生机理,即回到磁场与其相垂直的电流I sq 的积为转矩这一基本原理进行张力分析。
张力T 和电动机转矩之间关系为
M =DT Π2i
(1)
式中,M 为电动机转矩,Nm ;D 为钢卷直径,m ;T 为卷取机张力,N ;i 为卷取电动机与卷筒的减速比。
电动机转矩M 与磁通Φ及产生转矩的电流分量I sq 关系为
M =C m ΦI sq
(2)
由式(1)及式(2)得出张力T 与Φ,D 及I sq 的关系:
T =K 3ΦΠD 3I sq
式中,K =2C m i 。
可见,基频以下时,Φ恒定,电流I sq 和转矩成正比。根据卷径的变化,通过预设转矩参考值的变化,使在恒定的预设定点上转矩的变化是卷径变
化的函数,即电流I sq 变化是卷径变化的函数,即保持I sq ΠD =常数,实现T 为恒定值的控制;基频以上工作时,有进行恒功率控制的磁场给定器,磁场电流与速度成反比例减少。随着磁通Φ的逐渐减小,即产生磁场的电流分量I sd 减小,由于异步电动机的定子电流是在电动机内部,利用电磁感应作用在电气上被分解为磁场电流和转矩电流,根据其原理,定子最大电流I max 保持恒定,I sd 减小,产生转矩的电流分量I sq 相应地增大。SI MOVERT 卷取机系统设计使得在基速以上时,电机电流变化与卷取机电机磁场弱磁程度协调一致,据此计算转矩设定值,在限幅范围内,转矩设定点和电机电流之间相对进行调整,使得ΦΠD 3I sq 恒定,即实现了张力T 恒定控制。
在平整机组分卷、平整过程中,卷取机与开卷机、卷取机与平整机之间的张力是靠卷取机建立的,为保证在平整分卷过程中,带材张力恒定,对张力卷取机动态性能控制要求很高,卷取机系统不仅要随时跟随开卷机及平整机的速度变化,而且必须能够控制电动机的转矩M 随着卷筒上带材直径D 的变化而变化。考虑到卷径的变化,张力卷取机工艺上要求转矩作为参考值。卷取机张力控制,其基本思想是利用对卷径的各个测量值和预设定的带钢张力来计算转矩的设定值。
2)自动转矩控制 SI MOVERT 卷取机采用转子磁场定向矢量控制。它是一个多环控制系统,转矩环和磁通环属于内环,转速环属于外环。对于转矩调节器,其输入为转速调节器的输出,输出为电压量。该系统通过有效地控制转矩,快速准确地跟踪指令值,满足系统提出的各种性能指标,包括卷
取张力恒定。然而,在实际控制中,由于转速的变化,很可能引起张力波动,实现精确的转矩补偿是跟踪设定值的关键。在SI MOVERT 卷取机张力控制中,根据控制电机的参数,在自动转距控制环节,采用了有效的转矩补偿,使得控制精度及控制效果满足了系统的要求。该系统转矩设定值计算包括以下部分:
①带钢张力的扭矩,等于电动机转矩:
M T =D 3T Π2i
②电机和机械损耗补偿的扭矩:
M F =M static +M sliding =M static +K f 3v ΠD
式中,K f 为常数;v 为线速度。
这部分转矩由静磨擦转矩和滑动磨擦转矩构成,M static 在调试时,根据机械参数,随机找出一些位置,实测其值,然后根据变化规律绘出曲线,在系统中根据曲线进行设定。而滑动磨擦转矩可由上式进行动态控制。
③惯性补偿的扭矩 卷取机加减速时,由于本身G D 2
将产生大的张力变化,大的过渡张力变动在产品质量上是不允许的,因此要进行修正:
M I =M m otor inertial +M coil inertial
M I =K m 3d v Πd t +K c 3[D 2
-D m in 2
]3πΠ43w 3d v Πd t
式中,K m ,K c 为常数;v 为线速度;w 为钢卷宽度。
由此,转矩设定值为
M R =M T +M F +M I
上述补偿输入到CFC “补偿数据调节值”功能块后,输出至“张力调节功能块ST 2213”参与张力调节计算。这样加在电机上的每一点转矩参考值在克服了机械及惯性阻转矩后,其张力转矩正好等于电动机输出转矩,通过系统各功能块的模型控制,实现了卷取机张力恒定的精确控制。
3 控制的实现
分卷机组卷取机动态控制要求很高,生产工艺上要求卷取机随时跟踪轧机或开卷机各种变化,及时响应,保持同步。SI MOVERT 卷取机的自动化控制正是基于这一工艺要求配置的,如图1所示。
SI MOVERT 卷取机控制与平整分卷机组其他主
传动一样,主要由全数字多处理的控制系统SI MA 2DY N D 完成。SI MADY N D 系统尤其适用于对动态
性能和数学精度要求高的各种应用,实时操作最短的基本取样时间是100μs ,对于数字传输和调整可
?
621? 控 制 工 程 第12卷
以与处理器模块同步
。
图1 卷取机自动控制
SI MOVERT MASTER DRI VE 卷取张力控制系统
中,通过Profibus 2DP 将主传动耦合到上一级自动化
系统,运行SI MOVIS 软件可以启动程序,进行主传动参数设置和诊断监控;对于卷取机而言,必须跟随开卷机进行控制,为使这种跟随更加快速、更加可靠,不同传动设备之间的数据快速交换通过SI MO LI NK 光纤环路完成。SI MADY N D 使用SI MAT 2IC S7设计工具CFC (连续功能流程图)和D72SY S (块功能库)实现主传动控制配置。
用于SI MOVERT MASTER DRI VE 控制的CFC 编辑器,可根据控制原理在各种功能块上进行参数分配,并通过联接进行两个或多个块的通讯。
SI MOVERT 卷取机控制系统除了使用西门子块库中的一些固有功能块外,E DM 公司还利用CFC 创建了自定义的功能块,如图2所示
。
图2 卷取机张力控制功能块
在该功能块上,将各种用于张力控制的参数作
为输入,根据张力控制原理,在块内进行计算后,
输出传动转矩及张力。
4 控制应用
SI MOVERT MASTER DRI VE 张力卷取机控制系
统在实际生产中得到了很好的应用,在恒速状态下
张力控制精度达到1%(指卷取15圈以上的平均
值),轧机以正常加速度加速(10s ),速度高于额定速度50%,测定张力精度为2%,由此反映了自动转矩控制过程中,通过各种参数优化配置、数据网络高效稳定传输,很好地实现了轧制过程中卷取机张力恒定控制。
运行SI MOVIS 工程工具软件,可以得到现场实际力矩控制波形
,如图3所示。
图3 卷取机张力控制实测波形
图3中,转矩为设定值的百分数,100%=
16384,标定比率为010********。基频以下,Φ恒定,电流I sq 和转矩成正比,根据卷径的变化,通过预设转矩设定值的变化,使在恒定的预设定点上转矩的变化是卷径变化的函数,卷径不断增加,转矩跟踪设定值增加,在加速过程中,卷取机加速时,由于本身G D 2
将产生大的张力变化,大的过渡张力变动在产品质量上是不允许的。因此要进行动态转矩补偿,图3中转矩设定值的尖峰状波形为动态补偿,作为转矩设定值输出。
另外,SI MOVERT MASTER DRI VE 张力卷取机控制系统采用的是转子磁场定向矢量控制,磁通和转矩完全解耦,电机转矩与I sq 成正比,转矩的脉动特性决定于I sq 的上、下限,系统中对其有严格的控制,其转矩脉动很小,现场实测其纹波小于1mm ,在低速下,该系统使电机工作在磁通过饱和
状态来增加每安培电流产生转矩的能力,提高电机出力,因此,转矩死区也很小,约1ms 。
(下转第131页)
?721?第2期 马美娜:SI MOVERT 卷取机张力控制系统
①查询键盘输入的I O 口,响应标定操作;②控制电机的启停,正反转,加速和减速,蠕动泵的启停和加减速,以及电磁阀的开和关;③对液晶屏的初始化以及输出数据;④DA 和AD 的转换
控制板主程序流程,包括初始化、标定位置(即键盘查询部分)、滴定模块、中断服务4个部分,如图3所示
。
图3 主程序流程
由流程可知,参数标定和滴定模块是互斥的,
在滴定过程开始后,不能进行标定操作,标定过程结束以后,才允许滴定的开始。在现场,标定的工作一般在监控系统启动前进行,标定完成后参数不再改变。如果有特殊的情况,也必须停止系统监控,
溶液循环和布料进给。标定需要人工来完成。
C51上电时,内部寄存器以及数据区的系统状态变量需要初始化。液晶作为可编程外设,C51设置通讯寄存器。最后把存储器中的标定参数读到数据区中,为标定的计算做准备。
6 结 语
本文介绍了织物丝光的工艺流程,提出了控制pH 浓度的方法来达到对织物的优化。本系统已经
通过实验室的设备检测,达到了实时监测的目的。系统还需改进如使用更优化的控制算法,包括模糊控制和自适应控制,改进pH 值的检测方法,使用更先进的光谱检测以简化滴定检测过程中复杂的操作过程,提高系统的可靠性和精度,大幅提高系统实时性。参考文献:
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[4] 徐晓峰1碱液浓度监控系统设计[D]1武汉:华中科技
大学,20031
(上接第127页)5 结 语
目前,分卷机组已投产使用两年,ST MOVERT 矢量控制的高动态响应特性已在平整分卷机组中获
得了良好的应用,实际生产中,张力卷取机的动态要求确实较高,必须随时响应开卷机或平整机的变化,特别是速度参数与加速度参数的匹配。传动参数根据控制原理、控制工艺设定优化后,系统运行的稳定与否,主要取决于CPU 响应、数据传递,一旦响应滞后或传输故障,可能引起类似卷取机飞车的严重事故。因此,自动控制网络系统对SI MO 2
VERT 卷取机张力控制系统的高品质控制也具有重
要位置。参考文献:
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中文摘要写作须知
中英文摘要是论文的高度浓缩,它既要简练,又要包括文中的主要精华。一般叙述性摘要
应有200字左右的信息量。它应包括写作的目的、手段、方法、结论等实质性内容。摘要应独立成篇,不要含有公式、图表等,也不要用“本文”的字样,应采用第三人称,不要分段。
?131?第2期 董 威等:丝光工艺中碱液浓度控制系统设计
恒张力控制系统
第一章设计说明 课题简介 设计一个恒张力收盘控制系统，就是要控制卷取物体时保持物体相互拉长或者绷紧的力。张力应用于最广泛的造纸、纤维、塑料薄膜、电线、印刷品、磁带等轻工业中，带材或线材的收放卷张力对产品的质量起着至关重要的作用。在收卷和放卷的过程中，为保证生产的质量及效率，保持恒定的张力是很重要的。本系统采用人及交互式的控制方法，由使用者输入设定张力值，通过磁粉制动器、传感器、转换芯片与单片机组成一个闭环系统，使张力恒定在设定值，达到恒张力控制的效果。 设计目的 通过本次课题设计，应用《单片机原理及应用》等所学相关知识及查阅资料，完成恒张力收盘控制系统的设计，以达到理论与实践更好的结合、进一步提高综合运用所学知识和设计的能力的目的。通过本次设计的训练，可以使我在基本思路和基本方法上对基于MCS-51单片机的嵌入式系统设计有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。 设计任务 在本次课程设计中，主要完成如下方面的设计任务： 1、设计单片机系统原理图（A0，PROTEL/CAD或手画）； 2、编写系统程序（主程序+子程序）； 3、写设计说明书；（设计说明，程序流程图，程序）； 4、答辩（十九周周四下午两点）； 设计方法 由按键驱动单片机中断，进入按键及显示程序，通过使用者输入数据并通知在LED上显示，输入数据储存在相关区域内备之后使用，返回到主程序后单片机接受由力传感器产生的经AD转换芯片转换后的数字力信号，通过与之前设定值的比较计算，得出控制信号，经DA 转换芯片变为模拟电压信号输入磁粉制动器控制端。若没有键盘中断，则如此往复运行信号检测、运算、输出程序达到动态平衡。
印刷机操作规程
印刷机操作规程 一、塑料凹版印刷机的印刷工艺流程 二、薄膜放卷T张力控制T印刷第一色T干燥T套印第二色T干燥T套印第三色T干燥T套印第四色T干燥T牵引T收卷 三、？ 四、二、塑料凹版印刷机的操作程序 五、1、准备工作 六、①检查印刷机周围是否有灰尘、垃圾以及同印刷无关的杂物，检查通风排气设施是否完好。 七、②检查原辅材料是否备足，是否符合印刷要求。塑料薄膜的印刷，要求待印基材膜符合以下要求：表面光滑平整，无明显僵块、黄黑点、孔洞，五过多的皱褶；待印基材薄膜的平均厚度误差应在10%以内（1m印刷宽度时），平均厚度误差的计算公式可参见干式复合基材膜的要求；在印刷压力下，待 印基材膜的伸长率应在1%以内；待印基材膜的表面张力应》40dyn/cm;事先了解基材薄膜同印刷油墨之间的亲和性情况，对于易与印刷墨中溶剂溶解和 溶胀的薄膜，印刷速度和油墨的浓度可大一些。涂布基材膜涂布层印刷时，应了解涂布树脂同油墨的附着力如何。 八、③检查版辊质量。注意后一套色的版辊应略大于前一色，如：第二色版辊的周长应大于第一以版辊周长1%至少应当稍大或相等，绝对不可比第一色小，否则无法套印正确。检查版辊图案、色标情况。 九、？ 十、④检查印机传送、送料、走料、干燥、上墨、牵引和卷取各部分是否有
卡阻现象，润滑部分注入润滑油，油路是否顺畅，仪器仪表是否完好。如设 备上有油墨黏度自动控制仪的话，应调节印刷油墨的黏度在14~18s的设定 值上，并在其中倒入混合溶剂，同墨槽用墨泵相连接。检查电脑自动对版装置。十一、⑤调配好油墨，选择同打样色标一样的原色油墨。 十二、？ 十三、2、装版 十四、装版时要注意版子的左右面，卡紧锥体时不能过紧，防止把铜版辊胀裂，过松，印刷时会“逃版”。按照印刷色序来安装版辊。里印刷的印刷色序是金银墨-黑墨-原青-原黄-原红-白墨。正印刷时刚好相反：白墨- 品红墨-黄墨-青墨-黑墨-金银墨。 十五、？ 十六、3、上刮墨刀 十七、刮墨刀一般采用薄钢片，厚度在~之间。刮墨刀同印辊接触点切线之间的角度在15° ~45°之间，小于15°，油墨不易刮净；大于45°,对印版和刮刀的损伤都比较重，易把印版镀铬层刮坏。刮墨刀压力不易过大，太大，易损坏印版；过小。不易刮净油墨。刮墨刀使用旧了的时候，可以用280~400 目油石，从左向右均匀地沾上机油研磨，或者用800目以上金相砂皮纸沾上机油把刮墨刀连同刀架一起卸下后夹在夹具上均匀研磨，防止刮刀伤害人的 手指。 十八、？ 十九、刮墨刀与硬刀衬片重叠后置于上下夹持板中间，用螺栓栓紧。操作时螺栓要从中间向左右两端对称的拧紧，以免刀片弯曲。刮墨刀伸出硬刀衬片的长度为
卷取张力原理
直流调速器卷取张力控制原理 卷取张力控制原理卷取机的卷取张力由卷取电动机产生。电动机力矩为： 式中Km——比例系数，常数 ∮——磁通量； I枢——电动机电枢电流。 卷取张力T与电动机力矩的关系为： 式中 D——带卷直径。 带卷速度为： 式中行电——电动机的转速； i——电动机至卷筒的速比。 将式2-2、式2-4代入式2-3得： 电动机电枢电势E为： 或 式中K。——比例系数，常数； ∮——磁通量； n电——电动机转数。 将式2-6代入式2-5则得：
其中： 欲使詈=常数，若E不变，口亦不变，则张力T与电动机电枢电流k成正比。换言之，在保持线速度钞不变的条件下，一定的电枢电流珠表示一定的卷取张力T。张力控制的实质在于，若卷取线速度不变，采用电流调整器使电枢电流保持恒定，就可以保持张力恒定。 怎样才能保持卷取线速度不变呢?由于卷取线速度口与带卷直径和带卷转速的乘积Dn成正比，欲使口不变，随着卷径D的变化，带卷转速必须相应变化。一般采用电势调整器调节电动机的磁通量①，以改变电动机转速，使卷取线速度保持不变，这就是卷取机的速度调节。 卷取机的速度调节除了补偿卷径变化外，还应包括根据工艺要求，对机组速度进行调整。一般来说机组速度的调节，可采用改变电压(降压)的方法，从基数咒基往下调；而卷径变小时，调速则采用改变激磁(弱磁)的方法，从基速孢基往上调。这样就可必最大机组速度'Ornax和最大卷径D。诅x时的转速为基速挖基。因此，调激磁的调速范围应保证满足下式： 式中 nrtmx、咒基——分别为卷筒的最大转速、基速； D、d——分别为带卷的外径、内径。 综上所述，电枢电流j枢与卷取张力T成比例；磁通量①与卷径D成比例。在电器上采用电流调节器和电势调节器来实现恒张力控制。 上述电势电流复合张力调节系统，用改变磁通的方法来适应卷径的变化，以保证卷取线速度，从而实现恒张力控制。卷取机处于弱磁条件下土作，不能充分利用电动机力矩；由于电动机磁通的调速范围往往受到限制，不能满足卷径比的要求，在此情况下不得不增加电动机容量。近年来出现的最大力矩张力调整系统，基本上克服了电势电流复合张力调整系统的缺点。 电动机力矩M为： 电动机电势E为： 电动机功率N为：
卷取恒张力控制
酸洗线卷取机恒张力控制原理及实现方法 摘要：卷取机张力的稳定性直接影响到清洗线产品的质量，卷取机的恒张力控制是卷绕自动控制系统中的关键技术。本文首先描述了实现恒张力控制的原理，通过分析选取了适合的控制方法。并结合意大利Ansaldo 全数字直流传动装置SPDM给出了一种具体的实现方法，这种方法搭建的系统在实际应用运行稳定，清洗效果良好。 关键词：张力控制最大力矩法全数字直流调速装置SPDM Abstract: The stability of the wind reel’s tension will influence the quality of the acid cleaning‘s product directly. The way of constant tension control to the wind reel is a key technique of the automatic taking-up equipment. At the beginning of this paper, we describe the principle of tension control. Then we choose a better control method based on analyze. And then we give a implement method use the Italian Ansaldo’s whole digit direct current timing equipment SPDM. The acid cleaning system based on this method worked steady and the wash effect is good. Key words: tension control; maximal moment method; whole digit direct current timing equipment SPDM. 1、概述 近年来，市场上对铜带的需求有增无减，国际市场上铜产品价格呈强劲上涨趋势。用户对铜带产品表面的光洁度要求越来越高，同时企业对清洗的效率也提出了更高的要求。传统的清洗方式已不能满足企业的需要。铜带清洗的质量一方面取决于工艺，另一方面也与卷取机张力有密切的关系。一般来说，卷取机张力的稳定性直接影响带材的质量和成品率。尤其在带材被拖动动态升降速的过程中，更要保持张力的恒定以免出现断带。传统的卷取机张力控制装置为模拟系统，其张力控制精度低，大约在±5%左右，而且由于调试困难，实际上往往难以达到。当前普遍采用全数字直流调速装置来实现恒张力控制。意大利Ansaldo 全数字直流传动装置SILCOPAC D在冶金领域有着广泛的应用。它有许多优异的性能如具有电流、速度、电势环的自整定功能，可以通过串行总线进行大量的数据交换，可以通过软硬件设定系统功能，满足用户多种需要等。磁场控制由一个可控硅控制的调压器作为电机的励磁控制，励磁控制模式可以是恒压控制、恒流控制以及自动弱磁升速控制。利用SILCOPAC D可以方便的实现卷取机的恒张力控制。本文的研究基于铜带酸洗线设计，主要讨论使卷取机张力恒定的控制原理并结合Ansaldo直流调速装置（SPDM）说明其实现方法。 2、卷取机恒张力控制原理 保持张力恒定通常采用间接张力控制方式。所谓间接恒张力控制方式，就是只给定张力设定值，不用检测器采集张力的实际值，对张力不形成闭环控制，而是通过对开卷机电流或磁场的控制来间接实现对张力进行恒定控制的方法。 2.1 常用间接张力控制法 通常采用的间接张力控制方式有2种：比例控制方式和最大力矩控制方式。为了说明这两种方式的差别，进行以下推导。下图为卷取机示意图：
张力控制系统
张力控制系统MAGPOWR （美塞斯MC01/400/830/1898）往往是张力传感器和张力控制器的一种系统集成，目前主要应用于冶金，造纸，薄膜，染整，织布，塑胶，线材等设备上，是一种实现恒张力或者锥度张力控制的自动控制系统，其作用主要是实现辊间的同步，收卷和放卷的均匀控制。 工作原理 这种控制对机器的任何运行速度都必须保持有效，包括机器的加速、减速和匀速。即使在紧急停车情况下，也应有能力保证被分切物不破损。张力控制的稳定与否直接关系到分切产品的质量。若张力不足,原料在运行中产生漂移,会出现分切复卷后成品纸起皱现象;若张力过大,原料又易被拉断,使分切复卷后成品纸断头增多。 一套典型的张力控制系统主要由张力控制器，张力读出器，张力检测器，制动器和离合器构成。根据环路可分为开环，闭环或自由环张力控制系统；根据对不同卷材的监测方式又可分为超声波式，浮辊式，跟踪臂式等，下图为一个典型的闭环张力控制系统。 人工控制 MAGPOWR <1ll人工张力控制系统是适合于收卷，点到点和一些特定的放卷应用场合使用的低成本解决方案. 我们的手动电源供应器可以让f~ 淌除剩磁，15可以通过莫独特的皮向电流性能而用到制动器或离合器的完整的功率范围。该系统最适合应用于: ( 1 )需要自然锥角的收卷场合 ( 2 )卷装成形保持不变的点到点应用场合 ( 3 )从满卷到卷芯的放卷过程中允许有少量张力变化的场合 人工电源供给采用电流调节方式，当离合器或制动器从环境温度变化到工作温度时，莫输出仍保持不变。 可选用带有跳结器的90VDC 和24VDC 电压供给，额定电流可以调节，还可匹配磁粉制动器满足榕的应用需求。 可选安装方式DIN 标准导轨(C E) .撞墙式安装，印刷电路板。 张力控制系统(3张) 控制方式
卷筒纸印刷机张力控制研究
收稿日期:2007210224 基金项目:北京市教育委员会科技发展计划面上项目资助(K M200510015008) 作者简介:孙玉秋(1963-),女,哈尔滨人,硕士,北京印刷学院副教授,主要从事印刷技术和印刷过程控制技术的教学和研究。 卷筒纸印刷机张力控制研究 孙玉秋 (北京印刷学院,北京102600) 摘要:针对卷筒纸印刷生产的特点,阐述了张力控制的目的和影响张力的主要因素,分析和研究了纸带张力控制机理。通过对罗兰卷筒纸印刷机纸带张力控制系统实例,详细剖析了张力控制系统的控制规律和控制回路。说明了张力控制系统中采用的P I D 控制规律的优点,并得出纸带张力控制系统的影响因素和控制中需要解决的相应问题。 关键词:卷筒纸印刷机;纸带;张力;控制算法 中图分类号:TTS803.6 文献标识码:A 文章编号:1001-3563(2008)03-0090-03 R e se a rch of W e b P re ss T e n s ion C on t ro l SUN Yu 2qiu (Beijing I nstitute of Graphic Communicati on,Beijing 102600,China ) A b s t ra c t:The pur pose of tensi on contr ol and main fact ors influence tensi on were exp lained according t o the characteristic of web p ress .The mechanis m of tensi on contr ol was analyzed and researched .The ten 2si on contr ol rule and l oop were analyzed with instance of Roland web p ress .The advantages of P I D contr ol in tensi on contr ol syste m were exp lained .The influencing fact ors and p r oble m s needed t o be s olved in tape ten 2si on contr ol syste m were put f or ward . K e y w o rd s:web p ress;tape;tensi on;contr ol arith metic 张力控制系统主要是为了使纸带展开过程中张力保持恒定,通过对纸卷设置制动器并对这个制动器进行必要的控制实现。张力控制系统的制动器大都采用磁粉制动器,通过对其激磁电流的控制就可以做到:在机器的印刷速度恒定时,保证料带张力稳定在设定的数值上;在机器启动和刹车期间(就是在加速和减速时)可以防止料带过载和随意松开;在机器的印刷速度恒定期间,随着纸卷尺寸不断地减小,为了保持料带的张力恒定需使制动力矩相应地变化。本文主要针对卷筒纸印刷机给纸张力的控制进行详细探讨。 1 卷筒纸印刷机张力控制目的和影响因素 卷筒纸印刷机是以卷料形式供应承印材料的印刷机。卷筒纸印刷机已经非常广泛的应用在报纸、书刊、精美产品的印刷中卷筒纸印刷生产主要是应用在报纸、画册、图书等印刷工作中。中国目前使用的卷筒纸印刷设备大多数是进口产品,无论是商业卷筒纸还是报纸卷筒纸的印刷生产一般都是采用各种品牌的国外先进印刷机实现。其中主要有瑞士维发(W I 2 F A G )、德国曼?罗兰(MAN ?ROLAND )、高宝(K BA )、海德堡 (HE I D E LBERG )、美国高斯(G OSS )等产品。 为了实现卷筒纸印刷工作,纸带在进入印刷装置之前必须保持平整、蹦紧程度适中,就是要保持一定的走纸张力。纸卷在输送纸带的过程中,使纸带处于拉紧状态的力称为张力。在印刷过程中假如纸带处于无约束状态自由展开,则纸带就不能完成印刷工作。纸带张力的大小直接关系到卷筒纸胶印机图像转移的状态。在印刷过程中纸带的张力需要恒定不变和大小适当。如果张力大小不合适,就会造成一系列工艺故障。如纸带飘移、起皱褶、破口或撕裂、套印不准、天头、地脚位置不准等,从而造成纸带浪费,影响机器运转效率,增加劳动强度,而最终影响生产质量。当纸带张力过大时,印刷网点会产生一定的变形,纸带在纵向会打皱、甚至发生横向断裂;当纸带张力过小时,会造成印迹模糊、套印不准、横向皱褶;当纸带张力不稳时,也会造成套印不准、重影、纵向皱褶等印刷故障,影响印刷生产。因此卷筒纸印刷机在印刷过程中,纸带必须具有一定的张力,以便控制纸带的运动,并保证纸带在印刷过程中张力大小恒定不变[1-2]。 影响纸带张力变化的原因很多,各种因素的影响结果也不尽相同。纸卷在制造、运输和使用过程中形状的变化会引起纸 9包装工程 P ACK AGI N G E NGI N EER I N G Vol .29No .32008.03
卷取机卷轴速度控制系统
内蒙古科技大学 过程控制课程设计论文 题目：卷取机卷轴速度控制系统
引言：.............................................. 错误!未定义书签。1系统分析.......................................... 错误!未定义书签。 工艺过程分析.................................... 错误!未定义书签。 控制目标及任务：................................ 错误!未定义书签。2工艺设备及控制系统设备简介........................ 错误!未定义书签。 卷取机组成...................................... 错误!未定义书签。 电气传动系统配置................................ 错误!未定义书签。 直流调速.................................... 错误!未定义书签。 交流调速.................................... 错误!未定义书签。 3、自动化控制系统组成、功能及设计思路.............. 错误!未定义书签。 3、1自动化控制系统组成、功能.................... 错误!未定义书签。 3、2卷筒速度控制思路由来及控制框图.............. 错误!未定义书签。 4、卷轴速度控件说明及其主要控件型号简介............. 错误!未定义书签。 SIEMENS T400 简介.............................. 错误!未定义书签。 Ⅱ型热金属检测器................................ 错误!未定义书签。 概述......................................... 错误!未定义书签。 灵敏度....................................... 错误!未定义书签。 环境温度..................................... 错误!未定义书签。 、传输距离................................... 错误!未定义书签。 输出形式..................................... 错误!未定义书签。 检测温度..................................... 错误!未定义书签。 光电码盘........................................ 错误!未定义书签。 简介......................................... 错误!未定义书签。 电机转速测量方法............................. 错误!未定义书签。 西门子6SE70变频器............................. 错误!未定义书签。 5、计算卷筒转速的数学公式........................... 错误!未定义书签。 5．1假设条件.................................... 错误!未定义书签。
凹版印刷机张力控制的原理介绍
凹版印刷机张力控制的原理介绍 食品、药品、服装、衣料、香烟等包装所使用纸、玻璃纸、塑料薄膜、铝箔等，其自身特点，多使用凹版轮转印刷机印刷。近年来印刷多样化及印刷高速化，特别是下道工序设备对尺寸精度要求，以及为节约材料，提高成品率等。张力控制方法被广泛利用。当前国外对张力控制利用上已趋于成熟，使用非常普遍。 一、凹印特点 目前，印刷主要应用版式有凸版、平版和凹版三种，凹版特点是图文部分凹下，把版面全部浸入墨盘，然后用刮刀将多余油墨刮掉，将残留凹下部分油墨转移到被印刷物上方法，就是凹版印刷。 凹版印刷特点： 积版面凹部油墨能够转移出充足油墨，到有层次印刷品，印刷品浓淡是由版深浅表示，印刷物具有立体感，细小线条也能清晰印出来，能够自由广泛选择和使用各种版材。 二、凹版张力控制 叙述这一问题之前，应对何为张力控制有所了解，目前，使用凹印机需要适用张力控制原理主要有两个部分： 第一部分是从给料到给料牵引辊。套印误差，即多色印刷各色间套印精度差。印刷机机构位置关系正确，误差是材料伸长或缩短引起，容许范围内控制一定伸长量，张力控制是最有效。 第二部分是从收料牵引辊到收料后各部，应注意对收料卷松紧、齐整、可靠等因素进行张力控制。 给料轴到给料牵引辊之间张力控制作法： 牵引辊动作把印刷材料以一定速度、张力从给料轴拉出并送入印刷部，这部分张力要大于印刷部张力，通常用连给纸轴上制动器来控制张力。众所周知，作业同时卷径逐渐变小。近年来高速化，使用材料多样化，卷径变化大。过去所使用手动式机械式制动器不可能到高品质印品。选用自动控制方式，特别是使用张力测量表用数据管理成为必要做法。其检测方法有弹簧摇动辊式和微变位式检测。机械式制动器从很早就被使用，价格便宜，但把握力矩值不准确。逐渐有其它形式出现。磁粉制动器是利用磁粉作为摩擦介质电流产生制动力，其转矩－－-电流特性直线性好。被广泛使用。气压制动器，有印刷机械使用较多，但力矩特性非线性及磨损大因素。也逐渐被大容量磁粉制动器所取代。 给料张力控制问题，给料张力由以下因素决定： 厚度不均引起拉伸变化； 材料打滑和偶被挂住变慢； 料卷未装好，材料及轴偏心； 翻转装置旋转中产生周速变化； 接纸时压辊和裁刀反作用力；
卷取机结构
4.42.3 卷取机结构 4.42.3.1 卷取机机架卷取机机架采用厚钢板焊接成分体机架由多个横梁把合形成机架助卷辊架的回转轴轴承座焊在机架内侧助卷辊的驱动气缸支承座用高强度螺栓在机架横梁上助卷辊驱动液压缸的活塞杆头与辊架及液压缸支座之间的连接采用锥套和锥轴以免产生间隙同时可以减少冲击减少机件的磨损卷筒支承座用螺栓把合在机架上两边有止口,用垫块及斜楔的修配来保证卷筒的理论位置并承受张力以保证卷筒不被拉斜机架上设有安全销以便助卷辊在打开和闭合状态可以与机架销住保证检修时的人身安全 107 武钢 1580mm 热连轧机总说明书 4.42.3.2 助卷辊助卷辊是实心锻钢辊辊体表面堆焊硬质合金层从而提高了辊子表面硬度增强了耐磨性防止擦伤带钢表面辊子由电机通过十字头万向接轴传动助卷辊的打开和抱拢将使万向接轴长度发生变化从而在万向接轴花键处生产磨擦力该磨擦力作用到过渡接轴上从而保护了电机助卷辊驱动液压缸内装有位移传感器以控制助卷辊与卷筒间隙并且通过伺服控制实现助卷辊跳过带钢头部的功能辊架采用铸焊接结构 4.42.3.3 活动支承用于支承卷筒卸卷端采用了液压缸驱动连杆来带动的夹钳式结构型式夹钳支承臂与卷筒支承套接触的表面堆焊不锈钢活动支承的支承臂上装有水平垂直调整的偏心轴通过偏心的旋转来调整支承臂与卷筒支承套的接触即可保证卷筒的水平度又可保证与轧制线的垂直度 4.42.3.4 卷筒是四棱锥链板式结构分三级涨缩涨缩是由旋轴密封供油的液压缸来实现卷筒传动是通过两级速比的变速箱实现的第1级为1:1.5第二级为通过液压缸驱动拨叉进行变速速比1:3.3 扇形板材料为耐热不锈钢X22CrMoV12卷筒轴为高级合金钢50CrMo4锥心轴连杆销轴为不锈钢3Cr13 4.42.3.5 机架可以通过横移液压缸移出轧线可以在线外进行检修机架在底座上的滑板上滑动夹紧液压缸将机架固定在底座上 4.42.4 控制 概述活动支承在卷取时处于支承位置带钢进入卷取机时根据带钢厚度助卷辊由液压缸推动调整辊子与卷筒之间的间隙间隙值根据精轧后的带钢的实测厚度设定间隙值=zxtR1助卷辊z=1.5R2R3 108 武钢 1580mm 热连轧机总说明书 卸卷小车升降缸退回到下极限位置接近开关发出信号卸卷后卷筒直径再扩大到标准直径3个助卷辊闭合卸卷小车返回到卷取机内准备下一次卸卷助卷辊z=1t为带钢厚度实际设定间隙值的大小由装在控制液压缸内的位置传感器测得卷筒的胀缩由胀缩液压缸驱动卷筒直径的大小由装在卷筒附近的超声波传感器测得当带材卷取1~2圈后卷筒过膨胀开始卷取的3~5圈内助卷辊实现AJC自动跳步控制带钢头部咬入夹送辊时夹送辊控制液压缸液压系统中的压力传感器发出带头位置信号带钢头部到达每个助卷辊时助卷辊跳起跳起距离由装在助卷辊控制液压缸内的位置传感器测得带钢头部通过助卷辊后助卷辊按设定压力压紧压力由液压系统中的压力传器测得卷取3~5圈后№1№2№3助卷辊打开卸卷小车从下极限位置高速上升到待机位置待机位置由计算得出当卷取即将终了时№1№3助卷辊压紧带钢尾端助卷辊位置由计算得出带钢尾端在指定位置(厚钢板在5点钟位置薄钢板在7点钟位置)自动停止准确停车由装在电机尾端的电磁制动器MB和旋转编码器PLG控制卸卷小车从待机位置低速上升托住钢卷并达到设定压力
张力控制系统中的张力控制与变频
张力控制系统中的张力控制与变频
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张力控制系统中的张力控制与变频 1.力控制原理。以造纸机的张力控制为例，在图1a)所示的张力控制示意图中，传动电动机M的张力实际值是位于它前面的张力传感器的实际值。通过检测该处的张力情况，来控制传动电动机M的速度，从而形成一个张力闭环。电动机M的速度加快，则纸幅拉紧，张力的实际值就会上升；相反，速度降低，则纸幅松垂，张力的实际值就下降。 在这里，纸幅张力的设定值为T设定，实际值为T实际，经过张力控制器（T-控制）的PID调节器后，再乘以3%的偏移量，作为该传动点速度设定值的一个组成部分。原来传动的速度设定值（V设定）加上该组成部分，就是速度环（V-控制）的输入值，然后即可进行速度控制。在这里设置3%偏移量的目的就是通过传动速度的改变而使张力得到有效的控制。
图1 张力控制示意图 在图1b)所示的张力控制原理中，T-控制就是张力控制模块的实现，包括自动和手动两种方式。张力控制模块投运前需先检测判定现在的张力实际值是否在可投运的范围之内，否则就不能投运，此时按手动投运按钮或当自动投运信号为“1”时，即进入张力控制模块的循环中。张力PID模块的退出，它的条件为相关部位检测到断纸信号或按手动退出按钮。 2.力控制软件流程。这里以某一点的张力控制为例，采用plc语言编程进行张力软件的设计，其示意如图2示。由此可以推广到多点张力控制中去。 ①读取张力设定值。张力设定值的输入可从工艺控制台上进行，并可通过脉冲开关的动作对设定值微调，以符合实际纸幅稳定运行的需要。 ②读取张力实际值。张力实际值的产生是从PLC的模拟量板中获取的，调用相应的功能块程序。本过程读取张力的模拟量值后，在输出端得到标准化的量值，并可通过“高限”和“低限”参数来设置量程。从模拟量输入板读出的模拟量值首先变换为右边对齐的定点数（以标称范围为基础）。 ③张力控制投入判断。张力控制是否投入取决于工艺的需要和纸幅是否已经上卷，纸幅是否断裂，在其他逻辑块中进行手动按钮投入或自动信号投入的设定，以及自动退出。因此这里需要判断张力控制是否投入，如已投入，则进入张力PID控制模块，否则就只显示数值和
工程应用1 基于PLC的恒张力控制系统
工程应用1 基于PLC的恒张力控制系统 一、项目目的 1.了解电线自动化生产线张力控制系统； 2.掌握电线自动化生产线恒张力控制系统工作原理； 3.掌握S7-300PLC编程软件平台、STEP7的程序结构和编程方法； 4.培养学生逻辑思维能力、创新能力、分析问题与解决问题能力 二、硬件系统设计 1. 硬件系统组成 硬件系统由编程计算机(上位机)、S7-300PLC控制器(下位机)和电线生产线（被控对象）等组成，编程计算机(RS232通讯口)和S7-300PLC控制器(DP通讯接口)之间通讯采用PPI通讯方式。 2. 恒张力控制原理 恒线速度恒张力调节系统以牵引机的速度为全线的基准速度，实现前后张力分段。收线机为卷取张力调节系统，放线机为开卷机张力调节系统，前后张力方向相反。 开卷机由欧陆514C致力调速板控制，形成一个张力、电流双闭环调速系统，它按照牵引机速度进行调节，如图1所示。开卷机张力给定，张力反馈信号和开卷机电流、张力双闭环调节系统构成了开卷机的调速系统，随着生产的进行，开卷机上的铜线盘半径不断减小，相应的电机转速必须逐渐增大才能保持电线上的张力恒定，但实现裸铜线的线圈半径检测很困难于是我们采用电缆张力负反馈，这样根据张力反馈信号的大小来调节开卷机的转速，在整个过程中开卷机随着牵引机的速度转动，从而使电缆张力保持恒定。 图1恒张力系统示意图 3.定义I/O口地址分配表 分析与恒张力控制相关的生产线设备（开卷机、牵引机），分配PLC输入、输出信号地址。 4.设计出硬件系统接线图
三、PLC控制程序设计 1. 模拟量闭环控制系统的组成 典型的PLC模拟量闭环控制系统如图2所示， 图2模拟量闭环控制原理图 在过程控制中，按照偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器是应用最广泛的一种自动控制器。 2. S7-300PLC实现闭环控制的方法 S7-300PLC的FM355是智能化的4路通用闭环控制模块，可以用于化工和过程控制，模块带有A/D转换器和D/A转换器。 除了专用的闭环控制模块，S7-300PLC也可以用PID控制功能块来实现PID 控制。但是需要配置模拟量输入模块和模拟量输出模块。 系统功能块SFB41可用于CPU314的闭环控制。SFB41“CONT_C”(连续控制器)的输出为连续变量。可以用SFB“CONT_C”作为单独的PID恒指控制器。控制器的功能基于模拟信号采样控制器的PID控制算法。 3．程序要求 (1)按下开卷电机起动按钮，开卷电机起动，经过P参数和I参数设定的PID 控制器控制电线的张力达到要求的恒定值。 (2)按下牵引电机起动按钮，牵引电机起动，通过调节控制牵引电机的变频器的给定值调节牵引电机的转速，要求PID控制器自动控制开卷机的转速保持电线的张力维持恒定值。 (3)按下停止按钮，系统停止运行。 4程序设计提示 (1)生产线启动过程应先起动放线机，再起动牵引电机 (2)PID控制方式中的P参数和I参数的数值多为经验值，可通过多次试验得出合适的设定值。 四、预习报告设计要求 1. 实验前，根据控制内容设计出系统的接线图、程序流程图、时序图； 2.设计出控制程序，并尝试创新出其他的电线生产线恒张力控制功能。 五、系统调试及问题分析
SIMOVERT卷取机张力控制系统
控制工程C ontrol Engineering of China Mar .2005V ol.12,N o.2 2005年3月第12卷第2期 文章编号:167127848(2005)022******* 收稿日期:2004208209; 收修定稿日期:2004210210 作者简介:马美娜(19682),女,辽宁东港人,工程师,硕士,主要从事工业企业自动化等方面的研究工作。 SIMOVERT 卷取机张力控制系统 马美娜 (本溪钢铁公司热连轧厂,辽宁本溪 117000 ) 摘 要:论述了西门子SI M OVERT M ASTER DRI VE 在本钢热连轧厂平整分卷机组卷取机控 制上的应用,重点分析了SI M OVERT M ASTER DRI VE 交流矢量控制中卷取机张力恒定控制原理及自动转矩控制特点。在卷取张力控制中,由于采用了西门子全数字多处理控制系统SI M A 2DY N D 与主传动相联的SI M O LI NK 网络,通过Profibus DP Lan 网络联接的P LC S imatic S7系统以及与管理系统相联接的以太网通讯完成各种数据快速传输,使得SI M OVERT M ASTER DRI VE 高精度高质量的转矩动态控制效果满足了精品板材的生产工艺要求。关 键 词:张力;自动转矩控制;矢量控制中图分类号:TP 273 文献标识码:A SIM OVERT Reel T ension C ontrol System MA Mei 2na (H ot S trip M ill of Ben G ang ,Benxi 117000,China ) Abstract :The application of SI M OVERT M ASTER DRI VE for reel tension control is discussed.The princple for the constant tension control in the SI M OVERT AC vector control and the automatic torque control are analyzed in detail.The high quality and accuracy dynamic torque is satis fied for the need of the fine strip because of all data quick delivery by SI M ADY N D ,including SI M O LI NK,Profibus and ETHERNET 1K ey w ords :tension ;automatic torque control ;vector control 1 引 言 本钢热连轧厂于2002年6月引进的平整分卷机组是由意大利MI NO 公司设计安装的。其电气自动控制部分由意大利E DM 公司完成,采用西门子的“SI MOVERT MASTER DRI VE ”可调速矢量控制传动系统。 平整分卷机组从工艺上是对板材的再加工,一方面可以根据用户需求生产出大小不同的钢卷;另一方面是对钢卷的平整重卷,使生产出来的钢卷更具精品质量。在生产过程中,卷取机与开卷机之间必须保持恒张力。特别是进行平整时,由于带材存在弹性变形,很可能因为张力的波动,影响带材断面尺寸改变或使带材产生波浪形裂边,严重时断带。张力波动,还可能造成带材在卷筒上的层间串动。可见,卷取机张力控制系统调节品质的好坏,直接影响带材的产品质量。 SI MOVERT MASTER DRI VE 卷取机,除了具有 高动态响应精度及在每个方向上精确的电机速度控制外,其恒张力控制的良好效果保证了板材平整及分卷的质量。 2 控制原理和特点 1)张力控制原理 平整分卷机组中,卷取机 采用SI MOVERT MASTER DRI VE 交流调速矢量控制方式。矢量控制原理的出发点是,考虑到异步机是一个多变量、强耦合、非线性的时变参数系统,很难直接通过外加信号准确控制电磁转矩,但若以转子磁通这一旋转的空间矢量为参考坐标,利用静止坐标系到旋转坐标系之间的变换,可以把定子电流中的励磁电流分量I sd 与转矩电流分量I sq 变成标量独立开来,进行分别控制。这样异步机与直流电动机有相同的转矩产生机理,即回到磁场与其相垂直的电流I sq 的积为转矩这一基本原理进行张力分析。 张力T 和电动机转矩之间关系为 M =DT Π2i (1)
热轧地下卷取机自动控制原理
热轧地下卷取机自动控制原理 单位：热轧分厂电气点检一班 岗位：电气值班点检 姓名：郑涛
热轧地下卷取机自动控制原理 【摘要】本文以我公司热轧卷取机为对象,分析讨论了热轧薄钢板在传统卷取过程存在的问题、卷取机的主要设备组成、卷取过程的工艺分析以及卷取机AJC踏步控制特点，反映了热轧在卷取机实施AJC踏步控制后，由此大大提高了带钢表面质量。 【关键词】卷取机助卷辊 AJC控制 1.带钢卷取发展及问题 热轧带钢是重要的工业原材料，广泛应用于汽车、电机、化工、机械制造、建筑、造船等工业部门，此外还有大量的热轧带钢用于冷轧原料及制造焊管和冷弯型钢等。因此，在国民经济中占有重要的地位。 自从20世纪20年代第一卷热轧钢卷在Armgo Butler热轧厂生产出来，金属带材的生产出现了新的领域。令人吃惊的是，人们对卷取技术似乎一直不太关注。直到客户对钢材的外观质量与表面质量提出要求时，卷取技术才纳入工程师们的研究范围。这是因为，卷取技术作为生产工艺中的最后一道工序直接影响产品的质量。在历史上，由于卷取技术的原因，曾出现过高达10％次品率。为了解决卷取技术中的难题，各个国家都花费了大量的物力、财力进行技术研究及技术改造。然而，卷取过程中造成次品的原因一般都不能很好解释(人工操作的随机性与次品率有相关性)，原因就是人们缺少直接检测和分析的手段，人们唯一能进行的就是对卷取过程中的张力进行分析。经过几十年的知识积累，人们已总结了最优的卷取策略及卷取工艺的特点。我们知道，一张纸如果没有绷紧，是没有办法卷紧的。如果张力不恰当，纸卷的边缘将不齐，纸卷有的紧有的松散。张力过大，纸张容易拉断。在冶金行业中，对薄钢板的卷取，也同样有相同的问题，并且有其特殊性。如果张力过小，钢卷会在自身重量下松散，
张力控制原理教程
10本文从应用的角度阐述了当前技术条件下，矢量变频技术在卷取传动中运用和设计的方法和思路。有较强的实用性和理论指导性。 关键词： 张力变频矢量转矩卷径 引言： 在工业生产的很多行业，都要进行精确的张力控制，保持张力的恒定，以提高产品的质量。诸如造纸、印刷印染、包装、电线电缆、光纤电缆、纺织、皮革、金属箔加工、纤维、橡胶、冶金等行业都被广泛应用。在变频技术还没有成熟以前，通常采用直流控制，以获得良好的控制性能。随着变频技术的日趋成熟，出现了矢量控制变频器、张力控制专用变频器等一些高性能的变频器。其控制性能已能和直流控制性能相媲美。由于交流电动机的结构、性价比、使用、维护等很多方面都优于直流电动机，矢量变频控制正在这些行业被越来越广泛的应用，有取代直流控制的趋势。 张力控制的目的就是保持线材或带材上的张力恒定，矢量控制变频器可以通过两种途径达到目的：一、通过控制电机的转速来实现；另一种是通过控制电机输出转矩来实现。 速度模式下的张力闭环控制 速度模式下的张力闭环控制是通过调节电机转速达到张力恒定的。首先由带（线）的线速度和卷筒的卷径实时计算出同步匹配频率指令，然后通过张力检测装置反馈的张力信号与张力设定值构成PID闭环，调整变频器的频率指令。 同步匹配频率指令的公式如下： F=（V×p×i）/（π×D） 其中：F 变频器同步匹配频率指令V 材料线速度p 电机极对数（变频器根据电机参数自动获得）i 机械传动比D 卷筒的卷径 变频器的品牌不同、设计者的用法不同，获得以上各变量的途径也不同，特别是材料的线速度（V）和卷筒的卷径（D），计算方法多种多样，在此不一一列举。 这种控制模式下要求变频器的PID调节性能要好，同步匹配频率指令要准确，这样系统更容易稳定，否则系统就会震荡、不稳定。这种模式多用在拉丝机的连拉和轧机的连轧传动控制中。若采用转矩控制模式，当材料的机械性能出现波动，就会出现拉丝困难，轧机轧不动等不正常情况。 转矩模式下的张力控制 一、转矩模式下的张力开环控制
变频器在卷染机恒张力恒线速度控制中应用方法
变频器在卷染机恒张力恒线速度控制中应用方法 一、前言卷染机适合目前市场对多品种小批量织物的染色需求，可间歇式生产，发展前景看好应用越来越广泛。卷染机控制方面要求具备自动记道、自动计数、自动换向、自动掉头、自动停车、防坠液等功能，在整个工艺过程中，要求保证布匹的张力和线速度恒定，因此对系统的自控控制水平要求较高。国内较为传统的卷染机大部分采用双直流电机控制，只能达到近似的恒张力控制效果，也有采用单变频器的卷染机，放卷采用异步电机直流制动的方式，收放卷用接触器在变频器和直流制动之间进行切换，以上这些方案，分析其原理，都是在较大误差情况下的一种近似结果，因此控制效果不尽如人意。进口的高档卷染机，有的采用伺服控制，有的是用价格昂贵的工程型变频器来实现，效果较为理想，但是对于国内的用户来说，成本压力很大。本文以一个工程实例来说明采用科创力源张力控制专用变频器精确并巧妙的完成卷染机的工艺要求。CLM158巨型卷染机技术指标：◆门幅：1800--3600mm；◆最大卷径：1500mm；◆车速：20--150m/min；◆最高温度：98℃；◆张力调整范围：300~1000N；图1是卷染机工作的示意图，这是一个典型的中心卷曲控制系统。未染色的布匹首先通过上布电机卷曲到其中的一个辊筒上，在辊筒的传动轴上安装有计数用的接近开关，此时控制系统计下整卷布的道次，上卷完毕，采用人工的方式把布匹的一头卷到另外一个辊筒上面，待包覆紧密即可正常开始工作。此时两个辊筒朝着同一个方向运转，控制的要求是保持布匹上的张力恒定，保持布匹在染液经过的时间一致，也就是线速度恒定。这是个没有线速度反馈的驱动系统，但线速度又实实在在的随着辊筒的半径的变化在变化。因此，控制系统需要适应这种独特的要求。科创力源CM60-T变频器为卷染机的高性能控制提供了理想的驱动平台。在各个卷染机厂家以及最终用户处的实际使用情况表明，采用CM60-T控制的卷染机，兼顾了控制性能和成本之间的要求，为该行业的产品升级换代提供了优秀的解决方案。下面结合用于平幅丝绸棉布尼龙人造及合成丝等织物的CLM158 巨型恒张力卷染机的工程实例说明CM60-T高性能矢量控制变频器在该行业的应用。二、采用张力控制专用变频器的卷染机电气系统卷染机的控制可以分为温度控制和传动控制两部分，本文重点描述的是关系到张力以及线速度控制的驱动部分控制。该卷染机的控制系统以西门子作为控制器，采用触摸屏作为人机界面，它们主要完成的是张力，线速度的设定，布的厚度的测量以及相关逻辑动作的控制。变频器和PLC之间采用485通讯。采用通讯方式的好处是可以随时知道变频器主要变量的信息，减少接线，使得整个系统看起来很精简。两台完全一样的变频器，它们均工作于闭环矢量控制模式，由于卷染机在接近满卷时候会较长时间工作在很低的频率下（1~3Hz）,采用较高线数的编码器有助于提高在低转速工况下的控制性能，同时考虑散热，需要采用变频专用电机。上布时刻，PLC记录下该布卷在辊筒上面的总圈数，然后由操作工测量该布卷的直径，把这个值输入到HMI，PLC根据直径和总圈数，可以精确计算出来单层布的厚度。采用这种方法获得布厚，误差很小。布厚通过485通讯传送到CM60-T张力控制变频器，作为控制的最基本参数。同时针对每种织物，染色所需要的张力以及染色速度，也在HMI上面设定好，然后通过PLC传递给变频器。CM60-T的功能十分强大，除了具有常规的惯量补偿，卷径计算，摩擦力补偿，锥度计算等张力控制功能之外，还有一个为了线缆、印包等行业收卷控制的自动换盘设计的功能：预驱动。该功能的作用是根据线速度和卷径的关系，自动计算出所匹配的角速度。利用这个功能，我们首先可以实现卷染机控制要求中的恒定线速度控制。其原理是：根据设定的线速度以及布匹的初始直径，布匹的厚度，我们可以得到一个匹配的电机旋转速度，当直径变化的时候，辊筒每旋转一圈，变频器会自动减去一层布的厚度，从而得到一个新的直径，通过这个新的直径，变频器又能够计算出所需要匹配的线速度，如此周而复始，可以确保布匹线速度的恒定。恒张力的控制，则是利用矢量控制变频器的转矩控制功能，实时的根据张力的设定值，锥度，补偿量以及卷轴直径计算出所需要的转矩，从而达到间接的