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，找出能应用于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

搜集关于张力控制的产品、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于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又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，由于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)用变频器做恒张力控制的实质是死循环矢量控制，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，为了保证恒张力，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，

精度高于机械式控制器，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。SDC与各个电机驱动器进行小间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于络筒机、络丝机以及需要恒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于无捻粗纱生产，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：

图 1 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：

图 2

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，又要4

3 1

左图：1—放线轴

2—喂线轮

3—张力传感器

4—收线轴

让线滑过。要拿捏合适，才能产生既有阻尼有张力又能卷绕的工况。

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于恒张力控制系统，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恒定。

A

B

图 3

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，从而达到系统恒张力运作的目的。

3.3 BOSENSE

3.3.1 公司简介