张力控制一套完整的张力控制系统由什么构成？

张力控制系统

美塞斯MC15 MAGPOWR4008301898张力控制系统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。

张力控制系统扩展： 张力控制是指能够持久地控制原料在设备上输送时的张力的能力。

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。

速度控制和张力控制的区别

首先，控制的着眼点不同。

速度控制主要追求速度的同步，依据的公式是v=l*n；张力控制追求的是转矩的稳定，依据的公式是T=F*R。

其次，控制所追求的效果有区别。

这个从上面的公式就可以看出来。

张力控制系统的重要作用

在工业生产的诸多行业，经常会遇到卷绕控制问题。

如在纸张、纺织品、塑料薄膜、电线、印刷品、磁带、金属带线材等的生产过程中，带料或线材的开卷、卷取张力对产品的质量至关重要，为此要求进行恒张力控制，即在卷绕的过程中使产品承受最佳张力，且自始至终保持不变。

若张力过大，会造成加工材料的拉伸变形；张力过小，会使卷取的材料的层与层之间的应力变形，造成收卷不整齐，影响加工质量。

在带材卷取系统中，张力控制系统占有重要的位置，而且它相当复杂。

张力控制器的主要应用

手动张力控制器是根据收料或放料卷径的变化，人工调整离合器或制动器的励磁电流，从而获得一定的张力。

半自动张力控制器又称卷径式张力控制器，控制器能自动检测出收料或放料的卷径，并根据设定的目标张力及测量卷径，自动调整离合器或制动器的励磁电流来控制卷料的张力。

全自动张力控制器能测量卷料的实际张力，并根据设定的目标张力及实测张力经PID运算后自动调整离合器或制动器的励磁电流来控制卷料的张力。

全自动张力控制器具有极高的张力控制精度，适用于对张力控制精度要求较高的场合使用。

张力控制器有哪些故障及解决办法

自动张力控制器接线图，连接方法介绍，张力控制系统配套仪器除了张力控制器外，还有张力传感器、磁粉 制动器、磁粉离合器等重要元件。

张力控制器接线注意事项说明： 1、输入信号线、开关量输入与输出端子、输出电源等弱电线应当远离仪器电源线、动力电源等强电线，以避免产生信号干扰等情况。

2、注意，输入信号、开关量输入输出端子、输出电源等弱电端子一定不要接强电，否则将会烧毁整个仪器。

3、按正确的接线图将张力传感器信号接好，如果需要接双只张力传感器时，必须注意信号极性不能接错，否则显示的测量值将会不精确的。

4、如果仅接单只张力传感器的话，未接张力信号的输入端子必须要短接。

5、张力传感器屏蔽线一定要接SG端子。

一套完整的张力控制系统由什么构成？

首先你这个问题涉及的技术点比较广，我只能按控制方式给你解答： 除手动控制张力外，张力自动控制有两个途径。

控制电动机的输出转矩或控制电动机的转速。

??? ①开环转矩控制。

??? a．张力开环控制。

变频器仅根据输出频率或转矩控制张力的控制方案是张力开环控制系统。

由于没有张力测量信号，因此，称为张力开环控制。

采用转矩控制模式指变频器控制电动机的转矩，而不是转速，因此，输出频率随被输送物的速度而变化。

??? 由于输送材料的张力只来源于收卷轴的转矩，因此，可用收卷轴的转矩控制材料张力，即T=FR。

根据张力，计算出电动机转矩，用于控制变频器的电流环来控制电动机输出转矩。

这种张力开环控制系统常用于对张力控制精度要求不高的场合。

??? b．张力开环控制的实现。

张力开环控制系统由下列功能模块组成。

??? i．张力设定。

张力的设定值与被输送材料、卷曲成型的要求等有关。

张力锥度用于控制张力随卷径的增加而递减，改善收卷成型的效果。

??? ii．卷径计算。

用于计算并获得卷径的信息。

用被输送材料的线速度计算卷径时采用线速度输入功能模块；用厚度累计计算卷径时采用厚度累计计算卷径的有关功能模块。

??? iii．转矩补偿。

电动机的输出转矩在加减速时有一部分用于克服收（放）卷辊的转动惯量。

变频器中的惯量补偿是设置合适参数自动根据加减速速率进行转矩补偿的。

它使系统在加减速过程中仍可获得稳定的张力。

摩擦补偿用于克服系统阻力对张力产生的影响。

??? c．张力开环控制方式。

图6-29是张力开环控制系统基本结构。

这种控制方式也称为卷径检测方式。

即在收卷和放卷时自动检测卷筒外径，以控制收卷和放卷的转矩。

常用两种方式检测卷筒外径。

??? 图6-29??? 张力开环控制 ??? i．利用设置在卷轴上的接近开关检测卷轴转速，根据转速和卷轴轴径和材料厚度计算卷径厚度，从而获得卷筒外径。

它根据接近开关每输出一次脉冲，表示卷轴旋转一周，因此，卷径是原卷径加2倍材料厚度计算。

??? ii．利用设置在卷轴上的接近开关及检测进给辊转速的旋转编码器进行计算。

即卷筒旋转周期随卷径增加而增大，而安装在直径固定的进给辊上的旋转编码器的脉冲输出在恒速下不变化的原理。

当卷轴转一周时，根据进给辊输出的脉冲数计算当前卷径。

只要进给辊和材料间没有滑动，该方式计算的精度优于根据厚度累计计算的方式。

??? ②闭环速度控制。

??? a．张力闭环控制。

用张力作为反馈信号，组成张力闭环控制系统。

其速度控制模式指变频器根据张力反馈信号调节变频器输出频率。

这里，速度控制模式可工作在无速度传感器矢量控制、有速度传感器矢量控制和U/f控制三种模式的任何一种。

??? 它通过被输送材料线速度与实际卷径计算出匹配频率设定值f1，并通过张力（位置）反馈信号进行PID运算产生频率值f2，则最后输出频率是f= f1+f2。

这里，PID控制的输出作为反馈控制信号，线速度与实际卷径计算获得的频率信号是前馈控制信号，当卷轴辊的线速度随卷径增大而与材料的线速度不匹配时，就会输出一个校正信号，及时降低变频器的输出频率。

??? 张力闭环控制系统能够使张力稳定在PID控制器的设定值。

当用张力（位置）反馈信号，例如张力摆杆、浮动辊作为反馈检测元件时，改变PID控制器的设定不一定能够改变实际张力的大小。

改变张力需要更改张力机械的配置，例如张力摆杆或浮动辊的配重。

??? 不论采用张力开环控制还是闭环控制，系统加、减速时，系统需要提供额外转矩用于克服整个系统转动惯量。

如果不补偿，将出现收卷加速时张力偏小，减速时张力偏大，放卷加速时张力偏大，减速时张力偏小的现象。

??? 张力闭环控制系统常用于张力控制精度要求高的应用场合。

例如造纸、纺织等卷取微张力控制场合。

??? b．张力闭环控制的实现。

张力闭环控制系统由下列功能模块组成。

??? i．PID控制器。

用于检测张力反馈信号，并经PID运算输出频率信号f2。

??? ii．线速度输入。

它有两个作用： ??? 根据线速度计算匹配的频率设定值f1； ??? 根据线速度计算卷径。

??? iii．卷径计算。

用于计算实际卷径。

变频器根据线速度和实际卷径获得变频器的匹配频率。

用线速度计算卷径时，如果计算所得卷径与实际卷径有偏差，则说明线速度有偏差，因此，可通过卷径计算结果修正线速度输入。

需注意，根据线速度和实际卷径获得的变频器匹配频率不是变频器的实际输出频率。

变频器的实际输出频率是线速度和运行频率计算卷径时用到的运行频率。

??? iv．第二组PID控制器。

为提高张力控制的精度，可设置两组不同PID控制器参数。

当第一组PID控制器参数不能满足控制精度时，改用第二组PID控制器参数进行控制。

例如，在卷径较小时用第一组PID控制器参数，随着卷径的增大，改用第二组PID控制器参数，实现全程的高精度控制。

??? 图6-30是张力闭环控制系统基本结构。

它通过张力检测器检测张力，并用反馈控制使张力实际值与设定值保持一致。

因此控制精度提高。

??? 图6-30??? 张力闭环控制 ??? ③放卷基本结构。

放卷结构分单轴放卷机构、同时多轴放卷机构、积极式放卷机构、逆转驱动放卷机构等类型。

图6-31是它们的机构图。

??? 单轴放卷机构在卷轴上设置制动器，随着卷径的减小，只需要减小相应制动转矩，即可获得一定张力。

这种机构也可在卷轴和制动器之间增设齿轮、皮带轮等增减速机构。

??? 图6-31??? 放卷机构 ??? 同时多轴放卷机构用于将多个卷轴上的材料同时放卷。

例如层压机、浆纱机等设备。

为对所有放卷设备进行张力控制，要求对各制动器的转矩进行控制并保持均匀。

??? 积极式放卷机构和逆转驱动放卷机构是附带电动机的放卷机构。

积极式放卷机构用于卷筒较重，或使用自动续料装置时，希望控制备用卷筒转速与使用中卷筒放卷速度一致的场合。

它们需要主动放卷，以修正机械损耗，实现惯性补偿。

??? 逆转驱动放卷机构用于需要材料可逆收卷和放卷的场合，及为防止卷筒停止时材料松弛需要低速逆转驱动的场合。

??? ④收卷基本结构。

收卷结构分小容量收卷机构、中容量收卷机构、电动机直接收卷机构、压辊直接收卷机构、多轴同时收卷机构、多轴选择收卷机构等。

表6-9是收卷机构结构及其特点。

??? 表6-9??? 收卷机构结构及其特点 ??? 类型机构结构特点? 小容量收卷机构 　 ? ? ?①离合器和制动器大。

发热与其滑动转速和传送转矩之积 成正比 ?②对放卷制动器，卷径越大，转矩也越大，滑动转速越小。

因此，发热基本恒定 ?③对离合器，卷径越大，转矩也越大，滑动转速越大，因此， 发热越大。

为此，需要较大型号的电动机 ?④放卷动力=0. 0167 fv。

其中，f是张力，N;v是线速度， m／min?? 电动机直接收卷机构 ?①用直流电动机和伺服电动机的转轴直接收卷 ?②根据卷轴比（最大直径／最小直径），电动机型号有较大 变化 ?③由于电动机输出转矩与离合器相比较小，因此，为保证所 需收卷转矩，常设置减速器 ?④当减速器的速比较大时，减速器效率的下降会导致张力 很大波动，不利于用转矩控制方式实现张力控制 ?⑤本收卷控制方式适用于相对张力较小、速度较大的收卷 过程? 中等容量收 ?卷机构 　 ? ? ?①须采用带滑动转速控制功能的张力控制装置，控制收卷 电动机转速来使收卷离合器滑动转速大致保持一致 ?②可降低离合器的滑差功率 ?③随卷轴比的变化，电动机型号有较大变化 压辊直接收卷机构??? ?①利用压辊将收卷轴的圆周压在底辊上 ?②利用离合器控制底辊上的驱动转轴，以获得恒定的张力 ?③驱动电动机型号不随卷轴比变化而变化 ?④滑动转速不随卷径变化，因此，离合器滑动损失较小? 多轴同时收卷机构 　 ? ? ?①用一台收卷电动机进行收卷的驱动 ?②各收卷筒需安装离合器 ?③适用于纵切机（切割薄膜制造带子）和分离器（多层薄膜 分离后卷取）的应用场合? 多轴选择收卷机构 图6-32所示是多轴选择收卷机构? ?①可分为离合器和制动器设置在回旋臂机构和静止架两种 ?②为保证周速一致，对收卷进行预驱动控制 ?⑤其他控制。

根据传送材料的不同，需要驱动多个从动辊时，因受从动辊机械损耗影响，越是前部的张力越大，为此应根据材料的伸缩情况对各从动辊进行控制。

例如，采用后段辊比前段辊逐渐提高驱动的微调变速器；用伺服电动机驱动各从动辊，设置各比率，达到后段电动机比前段电动机逐渐提高驱动的方法等。

不同传送材料的延伸率不同，一般在0.1%～5%。

这种后段辊按顺序提高其驱动的控制称为拉伸控制。

??? 图6-32??? 多轴选择收卷机构 ??? 当材料要求其实际张力必须小于卷轴加减速时产生的张力及卷架和从动辊机械损耗引起的张力时，应采用松紧调节辊机构进行控制。

它根据松紧辊的恒定位置，对各电动机进行转速控制。

材料张力是松紧调节辊质量的一半。

??? ⑥张力控制器用执行机。

??? a．磁粉离合器和制动器。

常用的张力控制器用执行机是磁粉离合器和制动器。

磁粉离合器和制动器的工作原理与磁粉测功机类似。

传动体和从动体之间填充磁粉，励磁线圈通电后使磁粉磁化，将传动体的转矩传递到从动体，作为离合器使用。

如果从动体固定，则传动体的转矩被消耗，可作为制动器使用。

磁粉离合器和制动器具有下列特点。

??? i．励磁电流与传送的转矩之间大致成正比，如图6-33所示。

??? ii．传送转矩可控制在额定转矩的3%～100%范围内。

空转时转矩在1%以下。

??? iii．采用小型磁粉离合器和制动器可传递非常大的转矩。

??? iv．与电动机电枢控制方式比较，磁粉离合器和制动器的励磁电流小，可使装置小型化，并降低成本。

在规定滑差功率下运行，磁粉的使用寿命约5000～8000h，并可连续滑动运行。

??? V．磁粉离合器和制动器的额定转矩可在0.5～4000N·m范围内选用。

??? vi．根据其结构，可分为伸出轴型和空心轴型两类。

根据其冷却方式，可分为风扇冷却式、强制风冷式、水冷式和散热块式等类型。

??? vii．其传送转矩不随输出转速和滑动转速变化，可保持不变。

??? 图6-33??? 磁粉离合器和制动器特性 ??? 图6-34??? 磁滞离合器和制动器特性 ??? b．磁滞离合器和制动器。

对小型应用，也可选用磁滞离合器和制动器，其特点如下。

??? i．励磁电流与传送的转矩之间大致成正比，如图6-34所示。

??? ii．额定转矩范围较小，在0.003～10N·m。

??? iii．它的结构与磁粉离合器和制动器类似。

但没有需要更换的零部件。

??? iv．磁滞离合器由内外连成一体的第一转子构成磁极，与圆筒状第二转子（未磁化的永久磁铁）之间产生转矩的传递。

当第一转子与励磁线圈固定在一起时，组成磁滞制动器。

??? V．其传送转矩不随输出转速和滑动转速变化，可保持基本不变。

??? vi．在规定滑差功率下可连续滑动运转，没有机械磨损。

??? vii．与电动机比较，控制功率小，控制装置可小型化。

??? ⑦伺服电动机、矢量变频器／电动机。

伺服电动机及矢量变频器／电动机选用和设置注意事项如下。

??? a．设置伺服电动机及矢量变频器／电动机为转矩控制模式，才能使输出转矩与输入信号成正比。

当输入信号是与收卷卷径成比例时，就可获得恒定的张力控制。

??? b．电动机标称输出功率与额定转速、连续运转的输出功率有关。

在收、放卷过程中，卷径增大后转矩也要增大。

在最大卷径时，输出转矩也应最大，因此，当卷径比变大时，需大容量电动机。

但如果输出功率恒定，有时也需要降低电动机容量。

??? c．张力控制时，应根据连续运转时转矩来选用电动机的转矩。

不应根据短时间内的最大转矩来选用。

??? d．与AC伺服电动机比较，矢量变频器／电动机的转矩控制范围小，因此，不适用于转矩比（卷径比*最大张力／最小张力）较大的应用场合。

??? e．对高转速应用，不宜选用AC伺服电动机。

与磁粉离合器和制动器比较，AC伺服电动机输出转矩非常小。

用于驱动卷轴时，需设置减速器。

减速比不能过大，否则不能正确进行张力控制。

??? 图6-35显示AC伺服电动机和矢量变频器／电动机的输出转矩与转速的关系。

??? 上述电动机与磁滞离合器和制动器相同，没有机械磨损，可免于维修。

??? 带电动机放卷机构可用于制动和驱动，因此，可简化结构。

但难用于变速比较大的减速器，只适用于低转矩放卷。

可与磁粉离合器和定滑动控制配合，用于高转矩收卷。

??? 图6-35??? 不同电动机的输出转矩与转速关系 ??? 图6-36??? 转矩电动机输出转矩特性 ??? f．转矩电动机是特殊设计的交流箱式电动机，具有随转矩增加，输出转矩减小的下垂特性，见图6-36。

对于卷径比较小的应用，可实现恒定转速的收卷运转。

也可使用滑动式简单电压调谐器实现收卷。