張力控制在造紙工業、膠粘帶生產、電線電纜制造、包裝業、紙張加工業、薄膜生產、印刷工業等行業廣泛應用。在以上行業的生產中要保證產品的質量必須要保證所生產的產品的張力恒定。

張力控制系統的組成(見附圖):

張力控制原理

1)牽引部分:牽引一般采用速度控制的動力機構,他的主要任務是牽引著產品向前運行。

2)張力檢測部分:它處于牽引和放卷或收卷之間,當生產的產品經過張力檢測部分時,他能檢測出動態瞬時的張力的大小。它是對張力直接進行檢測,與機械緊密地結合在一起,是沒有移動部件檢測方式。通常采用兩個張力傳感器配對使用,將它們裝在檢測導向輥兩側的端軸上。原料通過檢測導向輥施加壓力,使張力傳感器敏感元件產生位移或變形,從而檢測出實際張力值。

3)張力放大器:是將張力檢測部分檢測出的實際張力信號通過張力放大器放大,由于張力傳感器檢測出的信號非常小,應用在工業控制上無法使用,所以需要將張力檢測出來的信號放大成的0-10V或4-20MA標準信號,供給PLC及其他工控產品運用。

4)PLC及顯示設定:當將張力信號轉變成標準信號便于PLC接收,信號進入PLC后與顯示設定值進行比較,由PLC對張力檢測信號進行運算,再將運算后的標準信號送到執行部分。

5)磁粉放大器:接收由PLC送來0~10V 電壓信號,輸出電壓:0~24VDC,電流:≤4A,可直接驅動執行機構磁粉離合器/制動器,由于磁粉離合器/制動器所需的電流及電壓較大必須采用放大器。

6)磁粉離合器/制動器:是最后的執行機構,產品上的張力大小完全由磁粉離合器/制動器產生。

張力控制的主要方式

張力控制方式一般分為開環控制方式和閉環控制方式兩種。開環控制是直接用具有類似卷繞特性n=kD(n 為轉速,k為常數,D為卷輥直徑)的電動機來傳動卷繞機構,采用PLC直接運算獲得近似的恒張力運行,他是沒有張力檢測環節,開環控制隨機性差,控制精度低。閉環張力控制有張力檢測環節控制,在實際生產過程中,將被調量即張力進行反饋給PLC,與給定張力相比較,然后利用差值由PLC進行運算調節,對被控對象進行調節,使輸出張力滿足實際需求,這種控制方式稱為直接張力閉環控制,這種方法不必考慮各種補償,可以消除穩態誤差,控制精度較高。

張力控制系統應用性能分析

張力控制系統通常包括張力檢測機構、張力控制器、張力調節機構等。根據張力檢測方式和應用場合的不同,張力控制系統可有多種具體應用方案,對其應用性能分析如下:采用張力傳感器直接檢測方式,直接測定原料的實際張力值,然后把張力值采用張力信號放大器轉換成張力信號反饋給PLC,通過此信號與控制器預先設定的張力值對比,由PLC計算出控制信號,自動控制執行單元調節實際張力值與預設張力值相等,以達到張力穩定目的,它是目前較為先進的張力控制方法。

本文介紹了張力形成及張力控制的有關問題,對實際工程的應用具有一定的參考價值 。