张力控制系统,新型恒张力控制系统

新型的恒张力控制系统，采用的是直接转矩控制模式，在该系统中不需要用卷径测量环节与张力测量环节，用计算的方法得到卷径信息和转矩信息，实现恒张力控制模式。

关键词：转矩控制；卷径计算；恒张力控制

1.引言：在现代的工业生产中，特别是造纸，纺织，金属制品的生产过程中，利用张力调节收卷机的速度最为普遍。在以往的转矩控制模式中，由于收卷轮的半径是在逐渐增的大，很难保证其收卷张力是恒定的，产品质量得不到保证。所以，只有在收卷过程中采用恒张力控制模式才能够确保产品高质量。

2.系统介绍

本文论述的是一种大型捻股机的卷绕系统, 利用的是变频控制器的直接转矩控制模式,实现恒张力卷绕控制,无须张力检测与卷绕直径检测，无须松紧架同步装置。控制所需要的力矩与卷绕直径直接通过可编程控制器（PLC）内部计算获得, 不需要时时检测卷径的一种简单的方法。

在一般的变频控制过程中，变频器的工作模式是速度控制模式，为了确保恒定的张力，装置中就一定要有一个张力检测部件。而这个检测部件的任务就是把检测到的张力反馈到变频装置中，进行PID调节。恒张力控制就要求有恒定的转矩，但是在收卷过程中，其收卷轮的半径是在不断地增大的，这就要求电机的转矩也是在逐渐增大的（转矩等于张力与半径的成绩）。通过卷径计算，得到卷径的即时数据。再根据张力基本恒定，可得到即时电机的转矩。其基本特点就是：一方面通过卷径计算，转矩计算，通过PLC，把这个不断变化的转矩传送给变频器。另一方面是利用速度限幅，来控制变频器的输出频率，使电机的线速度稳定，从而达到张力恒定的目的。

在所构成的应用系统中, DP通讯在PLC和变频器之间实现转矩给定和速度限幅的信息的传递。

3.卷径与转矩的计算

(1) 卷径计算

在工作过程中，假设拉出来的丝很细（0.22mm），在缠绕时所产生的缝隙可以忽略不计。而根据体积不变原则，在工作中的某一时刻，收线轮上的线的体积为：

在系统中，随着收线长度的增加，其收线轮的半径是在逐渐增加的。要保证张力恒定，就要求力距的变化与卷径的变化成正比。

所以，在某一时刻，其力矩的大小就可以通过这个式子在可编程控制器内计算出来，再把这个数值通过DP通讯送到变频器。

4.应用实例

在大型的的捻股机的收卷过程中，为了更好的提高产品质量，其收卷电机采用的是力矩控制模式。该系统中，触摸屏，可编程控制器与变频器之间的连接如图2所示。在这个系统中，我们可以在显示屏上设定电机的张力大小和速度限幅的频率，PLC把这两个数字量读入，通过力矩计算，把张力变成模拟量信号给定到变频器。那么，变频器在执行这一指令时，电机就是在力矩恒定的状态下工作的。当收卷轮的卷径增大时，PLC就通过卷径计算，力矩计算。把新的模拟量信号传送到变频器，变频器又执行这一新的指令。这样通过不间断的计算，收卷电机的转矩在随卷径的增大而增大，就可以保证收卷电机的张力恒定。

5.结束语

利用转矩控制模式卷绕与速度控制模式卷绕相比,转矩模式要来得简单, 这首先表现在转矩模式卷绕省掉了松紧架同步环节。利用可编程控制器内部强大的计算能力，来计算卷径和力矩, 又省掉了卷径检测环节与张力检测环节,进一步简化了系统硬件构成。恒张力控制模式与变张力控制模式相比，恒张力控制模式所生产的产品质量比变张力控制模式下生产的产品质量有大幅度的提高，所以，恒张力控制模式更适用于成品的卷绕。DP总线的使用,使得变频器和可编程控制器之间的信息交换方便快捷。

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恒张力控制系统配套：磁粉制动器、磁粉离合器、自动张力控制器、张力检测器等。