真空镀膜机卷绕张力控制系统的研究及设计
张力控制系统的研制资料
基于PLC的张力控制系统的研制——任胜乐，卢华，王永章，富宏亚摘要：纤维卷绕张力是在这影响直接卷绕产品的质量复合材料的模制技术的一个重要因素，并且张力控制是在纤维缠绕技术的关键技术。
本文介绍了一种闭环张力控制系统与可编程逻辑控制器（PLC）与功能模块作为控制核心，将交流电（AC）伺服电机作为执行元件和半径，下面的设备来完成实时半径赔偿。
张力控制系统的机理进行了分析和数值模型建立。
涡旋的半径的补偿技术是分析。
实验结果表明，该系统可以很好地胜任具有控制精度高，反应速度快。
关键字：张力控制，PLC，数控绕线机;交流数字伺服电机复合材料纤维的组件绕组具有某些优点如低体重，高强度和高耐腐蚀性，并且它们被广泛应用于航空，航天业。
许多研究表明，不适当的或不稳定的紧张导致的强度损失20％-30％的纤维缠绕组件。
一个理想的张力控制系统应提供稳定，在卷绕过程中张力可调。
与卷绕机的发展，张力控制器有，到目前为止，经历了三个发展阶段，即机械张力控制器，电气张力控制器和电脑张力控制器。
与发展电子技术和的外观微处理器较高的性价比，电脑张力控制器投入使用。
微处理器成为控制系统的核心从而减少了的电路的数目电子控制系统，这大大简化了系统，提高了它的可靠性，并使得有可能先进的控制方法的应用。
因此，这种类型的控制器被广泛使用。
张力控制技术日趋成熟和规范在一些发达国家得到改善。
然而，中国的纤维缠绕产业起步晚，而且与西方国家相比仍然落后。
机械张紧器，具有精度低，响应速度慢，占国产应用张紧器的主要部分，并不能满足张力的要求。
因此，本文提出了一种基于PLC的张力控制系统。
1设置了该系统计划1.1建设系统卷绕张力控制系统一般包括三个主要部分，即退绕，处理器和卷绕器，它也可以包括测量和控制部件，辅助输送装置和一个载荷传感器。
开卷的络筒机和类型可能是其中的两个驱动器类型，表面驱动器或中心的车程。
面的驱动装置，一个涡旋件或皮带被设置卷绕材料的表面上，驱动力通过摩擦产生的。
卷绕式镀膜机张力控制的改进及Matlab仿真(1)
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟卷绕式镀膜机张力控制的改进及Matlab 仿真(1)卷绕式镀膜机传动系统有交流电机驱动方式和直流电机驱动方式两种，直流电动机由于转矩特性好、调速容易，在卷绕式镀膜机卷绕系统中应用广泛。
在卷材张力值较小运行时，传动系统出现运行不稳定的现象。
本文对引起不稳定的因素进行了分析，此原因为直流电动机电枢电流不连续。
用Matlab对分析的结果进行了仿真。
运行结果表明，串入续流电抗器后，卷绕系统运行稳定。
卷绕式镀膜机是在真空环境下在卷材上镀制铝、SiO2、氧化铟锡等的真空应用设备。
由放卷辊放出的原膜经放侧导辊、张力检测辊、在中间辊上进行处理，经收侧导辊、张力检测辊，由收辊收卷。
在设备工作过程中收卷卷径越来越大，放卷卷径越来越小，在卷材卷径变化时卷材张力的变化范围有严格的要求。
张力控制的好坏同膜的跑偏量、暴筋的产生等密切相关。
张力过小则引起膜的松弛，有可能将膜卷绕到其他辊子上；张力过大可能使膜断裂，或质量等级降低。
因此张力控制的好坏直接关系到该机的正常使用。
1、原系统硬件组成直流电机调速系统具有调速范围大、精度高、速度调节平滑等特性，在国外的卷绕式镀膜机设计中大多使用直流电机调速系统，国内某真空公司生产的卷绕式镀膜机系统也由直流电机调速系统组成，如在系统中电机的配置为：收、放卷电机为：Z2- 52 7.5KW 220 V/1500 rpm；测速电机：CYT4.5/5.5- 15 1500 rpm/55 V，中间辊电机为：Z2- 523 kW 220 V/750 rpm ；测速电机CYT4.5/5.5- 101000 rpm/55 V。
其卷绕系统的指标为：跑膜速度V= （60~300 m）/min，张力连续可调，卷径最小为100 mm，最大为650 mm，卷径变化为（100~650）mm。
真空镀膜机控制系统的设计
图3：自动控制系统模块的功能仿真zoom out(2)
由于此程序较长，具体的程序设计见附录。
3.2
参数设定是在镀膜机工艺运行以前完成的，参数的调用时在工序流程模块中的第十个状态(state10)完成的，如下图4所示的设计原理框图，它由操作者根据镀膜工艺的要求事先设定，再通过设置数据，包括镀膜的时间、氩气流量、氮气流量、靶电流大小、靶的选取模式，在运行时调用这些参数进行工艺设计。
y(4)=>cs5); --con1的映射
u3: sram1 port map(cs=>cs1,wr=>wrt,adr=>ca,din=>dint,
dout=>douts1,clk=>clkj); --sram1(时间)的映射
u4: sram1 port map(cs=>cs2,wr=>wrt,adr=>ca,din=>dint,
con2完成的是对工艺运行层数的控制，其中包括镀膜自动运行层数(“b”)和设置参数层数(“a”)的控制，“s”是对“a”和“b”的选择，当s=“0”时，选择的是设置参数层数(“a”),当s=”1”时，选择镀膜自动运行层数(“b”)；“s”是由控制运行时间的SRAM和decoder所确定的。
1)con2的VHDL描述
entity con2 is
port(a,b:in std_logic_vector(3 downto 0);
s:in std_logic;
c:out std_logic_vector(3 downto 0));
end con2;
architecture bhv of con2 is
begin
真空卷绕镀膜机开卷张力控制系统研究
Zhao Yang1, 2* , Fan Duowang1, 2, Kong Linggang1, 2, Li Yanzhe2
( 1. State Green Coating Technology and Equipment Engineering and T echnology Research Centre, Lanzhou 730070, China; 2. Education Ministry Key Laboratory of Opt Electronic Technology and Intelligent Control Lanzhou Jiaotong University , Lanz hou 730070, China)
设计, 虽然这种方法设计较为复杂, 但是其控制稳定 性很好, 同时省去了张力辊和相应的张力检测元件, 简化了辊组的复杂程度。
间接张力控制系统主要需要解决张力给定和张 力控制两方面的问题。其中开卷张力的给定值可以
通过不同材料的相关系数求得, 而张力控制可以通 过调节变频器的电流给定值来实现。以下就对这两
间的关系。如图 3 所示, 取 1 点和 2 点进行分析, 其
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真空科学与技术学报
第 31 卷
两点的速度分别为 va 和 vb, 两点间的距离为 L , 且 vb> va , 在两点间带材的伸长量为 L 。
图 3 开卷区运动分析 Fig 3 Schematics shawing the drawing and
磁通 ∃ 恒定, 若保持 % q/ D 恒定, 就可以实现恒定张 力控制。而在基速以上, 电动机处于弱磁工作状态, 则应在限幅范围内, 转矩设定点和电机电流之间相
真空镀膜机电气控制系统 毕业答辩
3、真空镀膜机的整体方案设计
3、真空镀膜机的整体方案设计
真空镀膜机主要由镀膜系统、真空系统、卷绕系统、电 控系统及辅助部件构成，简图如上图所示。
1、镀膜系统是用于完成基材镀膜的地方；
2、真空系统主要是为镀膜部分制造一个高真空的环境，为 得到良好的蒸镀效果；
3、电气控制系统主要来控制真空室中机械泵、扩散泵等的 启停、相应阀门的开关量以及相应泵的指示灯和故障告警 等，它是真空镀膜机的一个重要环节；
2、设计任务
本控制系统主控单元采用PLC通过上位机设置对纸张力、电 机速度、蒸发舟的状态和蒸发量等工艺要求参数的控制。实现 以下几个主要功能： 1、PLC能与上位机进行通信，接受上位机参数的设置； 2、进行机械联动及电机转速检测控制； 3、进行张力的自动控制，找出影响张力的物理因素； 4、对蒸发舟的状态检测和控制，也就转化为对镀膜厚度的自 动 控制； 5、具有对变频控制器输入控制。
真空镀膜机的电气控制系统
指导老师：李聪
自动化与电气工程学院 电传1002 黄瑶妹
目录
1
研究背景和意义
2
设计任务
3
系统整体设计方案
4
系统设计具体的方法
5
总结
1、研究的背景和意义
真空镀膜的优点比化学镀膜多的多，主要有： 1、真空镀膜不会损坏薄膜材料； 2、镀制出来的成品寿命比化学镀膜多出好几倍。 3、可以镀制各类金属或者非金属的材质，种类丰富； 4、镀膜过程都是在真空环境下，出现较少的杂质，环境污染小； 5、符合当代绿色发展的要求。
名称 型号 功率
机械泵1 2X-70A 5.5KW
机械泵2 2X-70A 5.5KW
罗茨泵 ZJP-600
7.5KW
卷绕镀膜的研究分析
卷绕镀膜的介绍和应用
1、介绍
卷绕镀膜是由于大面积柔性金属聚合物薄膜和纸张镀膜的需求而应运而生的。
卷绕系统需要提供一个柔性基片，可以从一根轴上解开并缠绕到另外一根轴上，类似于磁带的工作。
利用滑动密封使基片从客气到真空再到空气，并能保持真空状态。
在真空区域中，两个缠绕周中间的部分基片，在一个具有制冷的轴表面伸开，暴露在蒸发源的蒸发区域，基片以事先设定好的速度运动，保证在短暂的时间里面完成金属化（薄膜沉积）。
目前所用的基片的宽在2.5m，运动速度达到10m/s。
一般可以用电阻和电感以及坩埚加速蒸发，如果速度大于5m/s时需要用到电子枪蒸发。
比较典型是蒸发铝金属，需要用到丝状铝链接的补充蒸发掉的铝。
2、工作应用的领域
聚合物卷绕镀膜的基本应用包括食品封装、封盖、电容用薄膜、窗口以及一些装饰薄膜。
在制造标签以及一些礼品包装需要的纸张和板也要镀膜。
每年全世界大约有超过100亿m2的聚合物薄膜和纸张镀膜，基本上都是铝薄膜。
包装占到了约60%，其余的大部分用于制造电容。
一些通常应用需要制备不同的金属、合金、氧化物、氮化物、
卤化物，沉淀在各种基片上，如聚合物、金属、纸、织物上，要么单层薄膜要么多层薄膜。
例如：饮料盒以及可用于微波包装上的聚合物薄膜，要求抗气体穿透，需要制备SiO、SiO x、Al2O3等薄膜，密封聚合物的空隙。
其他的卷绕薄膜的应用，如光学上的干涉光片、柔性印刷电路、磁记录薄膜以及显示用的透明导电薄膜等。
卷绕张力控制系统的建模及张力观测器的设计
卷绕张力控制系统的建模及张力观测器的设计
卷绕张力控制系统的建模：
1. 对于卷绕系统中的驱动和卷取部分，可以建立一个传感器为输入，输出为高精度电机转速和电机转矩的传递函数模型。
2. 对于张力感知系统，可以通过负载单元和力传感器建立一个力传递函数模型，将输出转化为张力信号。
3. 将以上传递函数模型组合在一起，可以建立卷绕张力控制系统的整体传递函数模型，从而实现对系统的建模。
张力观测器的设计：
1. 设计接近式张力传感器：通过安装在卷绕轴承处，测量轴承支撑轮轮轴的位移，进而计算轮轴上的张力值。
2. 设计压电式张力传感器：通过利用压电效应原理，将轴承支撑轮施加的压力转化为电信号，测量轴承支撑轮轴承的张力值。
3. 设计毫米波雷达式张力传感器：通过使用毫米波技术，测量工作区域内物体的距离，并通过信号处理计算出轴承支撑轮上的张力值。
4. 将张力传感器的输出信号与卷绕系统输入信号进行比较，通过PID控制算法实现对张力的精确控制。
卷绕线张力控制系统的建模与研究
ｌ 引 言
自动卷绕线控制 系统中 ， 使系 统稳定运行 ， 力控制 要 张
精度是较为关键的一点。因为许多 因素如 ： 收卷和放卷直径 的不断变化 ； 卷筒纸 的质量 ； 环境的温度湿度 ； 纸带的速度变 化等都会导致纸张张力不稳定 ， 而使 系统工作技术指标超 从
２ 自动卷 绕线 的构成
维普资讯
第５ 第 期 ２卷 ２
文章编号 ：０６— ３ ８ ２ ０ ）２— ３ ８一 ４ １０ ９４ （０ ８ ０ ０ ２ ｏ
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２８ 月 ０ 年２ ０
卷 绕线 张 力控 制 系统 的 建模 与研 究
张 涛 ， 小惠 ， 劲松 臧 杨
（ 常州大学城轻工学院 ， 江苏 常州 ２ ３ ６ １ １４） 摘要 ： 自动卷绕线控制系统 中， 张力控制是十分重要 的一环 ， 控制的好坏直接影响到产 品质量及生产效率 的高低。建立张力 控制系统的模型能从理论上对其进行深入地研究 ， 为先 进控制算 法的引入奠定理论 基础。以放卷张力控 制系统为研究对 象， 在深入分析 自动卷绕线张力控制系统放卷部分受力情况的基础上， 推导 了放卷张力系统的数学模 型， 并指出张力系统状 态方程 的建立方法。在对张力控制系统控制策略研究 的基础上 ， 利用 Ｓｍｕｉ ｉ ｌ ｋ仿真平台建立了放卷张力 ＰＤ控制系统的仿 ｎ Ｉ 真模型 ， 并给 出了相应的仿真结果 ， 张力控制系统 的分析与研究提供 了必要的理论依据 。 为 关键词 ： 张力控制 ； 建模 ； 放卷 ； 卷绕线 中图分类号：Ｍ９ １ Ｔ ２ 文献标识码 ： Ｂ
Ｍ ｏ ｌ ｆＵｎｗｉ ｄ ｎｇ Ｔｅ ｓｏ Ｃｏ ｒ ｌｏ ｉ ｄｉ ｙ ｔｍ ｄｅｉ ｏ ｎｇ ｎ ｉ ｎ ｉｎ ｎｔｏ ｆＷ ｎ ｎｇ Ｓ ｓｅ