张力控制系统介绍
张力控制系统类型与原理
张力控制系统类型与原理1.张力控制系统的类型：（1）张力控制系统可以分为闭环控制和开环控制两类。
闭环控制是通过测量张力信号，并根据信号与给定值之间的差异进行反馈调整，从而实现张力的精确控制。
闭环控制系统可以进一步分为单点调节和多点调节两类。
单点调节是指在整个张力控制系统中，只对一个点进行测量和调节。
多点调节是指对多个点进行张力测量和调节，从而更精确地控制张力的分布。
开环控制是根据张力的经验数值进行控制，缺乏对实际张力的测量和反馈，因此控制精度较低。
（2）在闭环控制中，根据传感器的位置和张力调节位置的不同，可分为两种控制方式：①高速控制方式：传感器安装在张力调节位置之前，这样可以使系统对速度的变化更加敏感，适用于对速度较高的工艺，例如纺织品的绕线操作。
②低速控制方式：传感器安装在张力调节位置之后，这样可以更精确地调节张力，适用于对速度较低的工艺，例如纸张的抄造过程。
2.张力控制系统的原理：（1）传感器测量张力信号：根据不同的控制方式，传感器可以安装在张力调节位置的前后。
传感器通过测量物体所受到的张力大小，将其转换为电信号输出，并传送给控制器。
（2）控制器对信号进行处理：控制器接收传感器输出的电信号，通过放大、滤波等处理，得到一个与实际张力相关的数字信号。
（3）张力调节装置：根据控制器输出的信号，调节张力装置以实现需要的张力。
张力调节装置通常包括电机或气缸等控制元件，并通过调整传送装置的速度或张力装置的力来改变张力。
（4）闭环控制：如果采用闭环控制方式，控制器会将实际测量到的张力信号与设定值进行比较，计算出误差，并根据误差调整控制信号，以实现张力的精确控制。
闭环控制系统通常具有较高的控制精度，能够适应不同工艺的要求。
总结：张力控制系统通过传感器对物体的张力进行测量，并根据测量结果调整张力装置，以实现张力的控制。
控制系统可以分为闭环控制和开环控制两类，闭环控制通常具有较高的控制精度，能够适应不同工艺的要求。
张力控制系统分析
1 引言20世纪60年代，特别是80年代以来，随着电力电子技术、现代控制理论、计算机技术和微电子技术的发展，逐步形成了集多种高新技术于一身的现代电气传动技术。
高精度、高可靠性的变频调速系统，凸显了交流异步电动机结构简单、价格便宜、工作可靠和维护方便等优点，为冶金处理线的张力控制技术的发展提供了强有力的保证。
2 带钢张力的作用采用张力控制防止带钢堆拉现象发生，同时，张力在生产过程中也发挥着十分重要的作用，主要表现在以下几个方面[1]：2.1 防止带钢跑偏在实际生产过程中，由于各种因素的影响，带钢在运行过程中容易发生跑偏，而且会随着运行而越来越严重。
为了防止跑偏，可以采用纠偏辊或八字辊，但这两种方法都有一定的时滞，有一定的局限性。
而适当调节张力值，维持张力稳定，带钢可以在一定的张力作用下平稳的运行，张力反映迅速，无时滞，所以是防止带钢跑偏的有效方法。
2.2 有利于控制带钢的板形板形是衡量带钢质量的重要指标，板形良好指的就是带钢的平制度好，如边部起浪，中部浪皱等，这主要是由于变形不均匀，使带钢中的残余应力超出了稳定所允许的拉应力。
当采用微张力控制时，使带钢沿宽度方向上的拉力不超过所允许的拉应力，由此来保持带钢板形的平直。
2.3 有利于控制加热面积的控制炉区的入口段是预热炉，里面没有炉棍，是一段悬空的带钢。
两边喷嘴加热带钢。
利用张力可以调节带钢的悬垂度，保证在预热炉内的带钢充分加热。
此外，张力在煅烧过程中可以适当调节张力辊电机的负荷。
可见张力控制对于正常生产是非常重要的的保证。
而通过张力产生的原理分析，我们可以找出控制或影响张力的有关原因。
3 带钢张力控制方案以冶金处理线的控制为例，介绍具体控制方案。
图1表示了一条简单处理线的主要传动设备，由开卷机、卷取机、活套和若干张力辊组成。
开卷机，卷取机，活套分别建立各段张力，张力辊根据工艺需要分断上下游张力。
处理段br2参与tm1(张力计)的直接张力控制，其他张力辊作为各速度区域(活套将全线分成入口、中部、尾部三段)的速度基准[2]。
张力控制原理介绍
第二章 张力控制原理介绍 2．1 典型收卷张力控制示意图22．2 张力控制方案介绍对张力的控制有两个途径，一是可控制电机的输出转矩，二是控制电机转速，对应这两个途径，MD330设计了两种张力控制模式。
1、开环转矩控制模式开环是指没有张力反馈信号，变频器仅靠控制输出频率或转矩即可达到控制目的，与开环矢量或闭环矢量无关。
转矩控制模式是指变频器控制的是电机的转矩，而不是频率，输出频率是跟随材料的速度自动变化。
根据公式F=T/R（其中F为材料张力，T为收卷轴的扭矩，R为收卷的半径），可看出，如果能根据卷径的变化调整收卷轴的转矩，就可以控制材料上的张力，这就是开环转矩模式控制张力的根据，其可行性还有一个原因是材料上的张力只来源于收卷轴的转矩，收卷轴的转矩主要作用于材料上。
MD系列变频器在闭环矢量（有速度传感器矢量控制）下可以准确地控制电机输出转矩，使用这种控制模式，必须加装编码器（变频器要配PG卡）。
2、与开环转矩模式有关的功能模块：1）张力设定部分：用以设定张力，实际使用中张力的设定值应与所用材料、卷曲成型的要求等实际情况相对应，需由使用者设定。
张力锥度可以控制张力随卷径增加而递减，用于改善收卷成型的效果。
2）卷径计算部分：用于计算或获得卷径信息，如果用线速度计算卷径需用到线速度输入功能部分，如果用厚度累计计算卷径需用到厚度累计计算卷径相关参数功能部分。
3）转矩补偿部分：电机的输出转矩在加减速时有一部分要用来克服收（放）卷辊的转动惯量，变频器中关于惯量补偿部分可以通过适当的参数设置自动地根据加减速速率进行转矩补偿，使系统在加减速过程中仍获得稳定的张力。
摩3擦补偿可以克服系统阻力对张力产生的影响。
3、闭环速度控制模式闭环是指需要张力（位置）检测反馈信号构成闭环调节，速度控制模式是指变频器根据反馈信号调节输出频率，而达到控制目的，速度模式变频器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V/F控制三种方式中的任何一种。
张力控制器基本介绍
上海宇廷电工系统化有限公司张力控制器基本介绍张力控制器（Tension controller）是一种由单片机或者一些嵌入式器件及外围电路开发而成的系统，是一种控制仪表，它可以直接设定要求控制的张力值，然后直接输入张力传感器的信号（一般为毫伏级别）作为张力反馈值，通过比较得出偏差后，输入到PID等控制器进行处理，最好输出给外围执行机构去控制，最终达到偏差最小，系统响应最快的目的。
工作原理：线圈静止型磁粉离合器和磁粉制动器是控制输入电流，达到改变输出转钜的自动化器件。
当线圈不通电时，输入轴旋转，磁粉在离心力的作用下，压附于夹环内壁，输出轴与输入轴没有接触，此时，为空转状态。
当线圈通电时，磁粉在磁力线作用下产生磁链，从而使输出轴与输入轴成为一刚体而旋转，并在超载时产生滑差，此时为工作状态。
从而达到传递扭矩的目的。
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。
接线方法：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。
张力绞车自动控制系统综述
间接 式 张力控 制 系统 ，在 无 反馈 控制 系
磁粉 离合器 的特 点主要有 ：
较 高 的 安 全 性 、 可 靠 性
统基础上，对部分 可确 定的扰 动进行相应补偿 ，
１．２．１可 实现线性调速
通过 分析 比较 ，液压 马达 驱动 方式 更 适 提高系统张力 的稳定性 。实 际工作 中，扰动具
高控制成本 。
向阀只起换向作用，在回收工况下 ，比例 换向
随着 液压 技术 不断 提高 ，液压传 动 驱动 ２．２ 开 环 张 力 控 制 系统
下的张力控制系统发展迅速。在大惯性负载张
阀工作于右位 ，出口比例溢流 阀提供较 小背压 ， 工作时 马达输 出转矩 由进 口比例溢流 阀压力值
由于 绞车 转 动速度 较 慢且 保持 稳定 、卷
复合控 制 系统 同时 包含 按偏 差控 制 的闭
可基本保持不变 。
变张力控制，均要求张力控制稳定性 高，抗干 环方式和按扰动或输入控制 的开环 方式。主要
１．２．３可 实 现 无 级 调 速
扰性能强，安全性高 ，实现上述要求 的关键在 设计理念为：针对主要可确定 的扰 动，采用补
与 传感 器及 控制 线路 配合 ，便 可 实现 无 于张力控制器的设计 ，根据 自动控制 原理 ，可 偿装置进行扰动控制 ；对于剩余偏 差，在扰动
闭环 张力 控制 按张 力 的偏差 进 行调节 ，
两者结合，以使系 统输 出张力保 持于期望值 内。 ３张力控 制方案
中得到广泛应用 ，但 同样 也具有部分缺点，例 形成张力反馈控制 ，任何属于 闭环范 围内的张
电液 比例 技术 是 目前大 负载 张 力控制 的
如 ：散热性能较差 、在滑差情 况下效率低 下、 力扰动，系统均可通过控制器作用得 到补偿 。 主要方式，其基本工作原理 如图 ３所示， 由图
卷筒纸胶印机技术讲座 第九讲 张力控制系统
２） 给 纸 送 纸 辊 到 第 一 印 刷 机 组
由 于 送 纸 辊 和 印 刷 机 组 滚 筒 线 速 度 的 差 异 ，其
张 力大于给 纸张 力。
３） 印 刷 机 组
印 刷 机 组 之 间 的 张 力 控 制 ， 主 要 是 通 过 调 整 印
刷 滚 筒 包 衬 及 控 制 水 量 来 调 整 纸 带 张 力 。 一 般 ， 每
页 纸 带 数 多 少 调 整 传 页 滚 筒 直 径 ， 以 保 证 纸 带 张 力
４）最 后 印 刷 机 组 到 冷 却 辊
稳 定 。 在 纸 带被 裁 刀切 断 以 后 ， 纸 带 张 力 即 消 除 了 。
印刷 完 的 纸 带 经 过 烘 干 ，部 分 水 分 蒸 发 ， 纸 带
包 衬 ，从 而 改 变 了滚 筒 的 线 速 度 。 从 第 一 印 刷 机 组
到 最 后 一 个 印 刷 机 组 ，逐 渐 加 大 线 速 度 ， 如 将 最 后
一
７ 一第 三 印 刷 机 组
８ 第四 印刷机组 一
１ 一 却 装 置 １ 一 页 机 １ 一 单 张 纸 机 Ｏ 冷 １折 ２ 裁 图 ９２ － ０ 典 型 水 平 Ｂ型 卷 筒 纸 胶 印 机 的 张 力 控 制 系统
有 一 定 量 的 收 缩 ，增 加 了 纸 带 张 力 。 烘 干 温 度 对 纸 带 张 力 的 提 高 有 重 要 影 响 。 张 力 变 化 与 烘 干 水 分 蒸 发 量 、 纸 带 原 有 湿 度 、纸 张 性 能 有 关 。 除 烘 干 影 响 张 力 外 ，冷 却 辊 的 线 速 度 也 直 接 影 响 该 段 张 力 的 变 化 。 冷 却 辊 的 线 速度 可 以调 整 ， 其 线 速 度 高 于 印 刷 滚 筒 线 速 度 的 差 值 ， 烘 干 温 度 决 定 该 段 张 力 大 ／ 。 该 段 张 力 应 该 比最 后 两 个 印 刷 机 组 Ｊ 、
第二章张力控制原理介绍
第二章 张力控制原理介绍 2．1 典型收卷张力控制示意图22．2 张力控制方案介绍对张力的控制有两个途径，一是可控制电机的输出转矩，二是控制电机转速，对应这两个途径，MD330设计了两种张力控制模式。
1、开环转矩控制模式开环是指没有张力反馈信号，变频器仅靠控制输出频率或转矩即可达到控制目的，与开环矢量或闭环矢量无关。
转矩控制模式是指变频器控制的是电机的转矩，而不是频率，输出频率是跟随材料的速度自动变化。
根据公式F=T/R（其中F为材料张力，T为收卷轴的扭矩，R为收卷的半径），可看出，如果能根据卷径的变化调整收卷轴的转矩，就可以控制材料上的张力，这就是开环转矩模式控制张力的根据，其可行性还有一个原因是材料上的张力只来源于收卷轴的转矩，收卷轴的转矩主要作用于材料上。
MD系列变频器在闭环矢量（有速度传感器矢量控制）下可以准确地控制电机输出转矩，使用这种控制模式，必须加装编码器（变频器要配PG卡）。
2、与开环转矩模式有关的功能模块：1）张力设定部分：用以设定张力，实际使用中张力的设定值应与所用材料、卷曲成型的要求等实际情况相对应，需由使用者设定。
张力锥度可以控制张力随卷径增加而递减，用于改善收卷成型的效果。
2）卷径计算部分：用于计算或获得卷径信息，如果用线速度计算卷径需用到线速度输入功能部分，如果用厚度累计计算卷径需用到厚度累计计算卷径相关参数功能部分。
3）转矩补偿部分：电机的输出转矩在加减速时有一部分要用来克服收（放）卷辊的转动惯量，变频器中关于惯量补偿部分可以通过适当的参数设置自动地根据加减速速率进行转矩补偿，使系统在加减速过程中仍获得稳定的张力。
摩3擦补偿可以克服系统阻力对张力产生的影响。
3、闭环速度控制模式闭环是指需要张力（位置）检测反馈信号构成闭环调节，速度控制模式是指变频器根据反馈信号调节输出频率，而达到控制目的，速度模式变频器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V/F控制三种方式中的任何一种。
张力控制原理介绍
第二章 张力控制原理介绍 2．1 典型收卷张力控制示意图22．2 张力控制方案介绍对张力的控制有两个途径，一是可控制电机的输出转矩，二是控制电机转速，对应这两个途径，MD330设计了两种张力控制模式。
1、开环转矩控制模式开环是指没有张力反馈信号，变频器仅靠控制输出频率或转矩即可达到控制目的，与开环矢量或闭环矢量无关。
转矩控制模式是指变频器控制的是电机的转矩，而不是频率，输出频率是跟随材料的速度自动变化。
根据公式F=T/R（其中F为材料张力，T为收卷轴的扭矩，R为收卷的半径），可看出，如果能根据卷径的变化调整收卷轴的转矩，就可以控制材料上的张力，这就是开环转矩模式控制张力的根据，其可行性还有一个原因是材料上的张力只来源于收卷轴的转矩，收卷轴的转矩主要作用于材料上。
MD系列变频器在闭环矢量（有速度传感器矢量控制）下可以准确地控制电机输出转矩，使用这种控制模式，必须加装编码器（变频器要配PG卡）。
2、与开环转矩模式有关的功能模块：1）张力设定部分：用以设定张力，实际使用中张力的设定值应与所用材料、卷曲成型的要求等实际情况相对应，需由使用者设定。
张力锥度可以控制张力随卷径增加而递减，用于改善收卷成型的效果。
2）卷径计算部分：用于计算或获得卷径信息，如果用线速度计算卷径需用到线速度输入功能部分，如果用厚度累计计算卷径需用到厚度累计计算卷径相关参数功能部分。
3）转矩补偿部分：电机的输出转矩在加减速时有一部分要用来克服收（放）卷辊的转动惯量，变频器中关于惯量补偿部分可以通过适当的参数设置自动地根据加减速速率进行转矩补偿，使系统在加减速过程中仍获得稳定的张力。
摩3擦补偿可以克服系统阻力对张力产生的影响。
3、闭环速度控制模式闭环是指需要张力（位置）检测反馈信号构成闭环调节，速度控制模式是指变频器根据反馈信号调节输出频率，而达到控制目的，速度模式变频器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V/F控制三种方式中的任何一种。
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欢迎！
机电工程学院··复合材料缠绕装备研究所武汉理工大学··机电工程学院
武汉理工大学
徐东亮
XDL556@
纤维张力微机控制系统的是实现纤维预制产品和缠绕制品生产过程的纤维张力全自动控制系统。
缠绕制品不同区段、不同缠绕层的预应力控制 多股纤维合并的总纤维张力大小控制
各股纤维张力的均匀性控制
大张力控制过程各级施加大小最佳分配控制
应用本系统可明显提高纤维制品的产品性能和生产效率。
系统组态灵活、功能强大、自动化程度高、操作简单、界面直观。
在尺寸公差控制、预应力施加、材料载荷均衡控制等高性能制品生产中发挥着重要的作用。
纤维张力微机控制系统的结构
合并后总纤维张力大小控制合并前
分纤维张力
均匀控制施加过程各阶段张力
最佳分配
通过简单的软件设置不动硬件即可实现任意指定纱团向任意工位供纱，自动完成纱团张力和总张力控制，不会对没有使用的纱团产生断纱误操强大的应用适应能力
作。
高度自动化
缠绕换层时张力系统自动更改张力设定；断纱自动检测并停机报警，给出断纱位置；自动记录张力数据、自动张力图形数据显示；缠绕启动时可自动启动张力控制系统。
完善的前后处理功能
一次性设定各层控制张力、设置控制过程具体功能、用户级图示可逆标定传感器；查看控制曲线、结果数据及其统计结果、打印生成美观、高效的产品控制结果报告；系统参数和张力设定文件的备份与恢复、控制结果数据备份保存和调入处理、处理方式依用户设定进行。
系统具有工厂级简单、明了的应用界面和研究级丰富、多功能界面。
控制窗口、字体等的大小可以随意调节。
灵活友好界面
典型设备
多工位高压气瓶缠绕机MCPM MCPM--5-1J 布带预浸机
同时预浸5条不同宽布带，
恒速、恒张力、恒胶量控制
I型微机张力控制系统J型张力微机控制纱架
A型微机张力控制机械结构I型微机张力控制机械结构
伺服电机张力微机控制系统力矩电机张力微机控制系统
生产数据系统
纤维张力微机控制系统的应用案例1
控制制品尺寸。
通过缠绕过程纤维张力的微机自动控制，使得不同批次生产的制品内部的应力水平和分布一致性大大提高，使得不同批次生产的制品固化后的尺寸变化稳定，达到控制制品尺寸的目的。
某碳纤维缠绕制品对尺寸有较高要求，在使用本系统前，同样模具生产的制品，其内径尺寸公差离散度大，次品率较高，制品尺寸控制一直不理想，应用本系统后问题得到很好解决，同时也提高了制品整体性能。
纤维张力微机控制系统的应用案例2
控制制品预应力水平。
通过缠绕过程各缠绕层纤维张力的微机自动控制，使得缠绕制品内部的应力水平和分布达到设计要求，实现制品内衬预压和缠绕纤维预拉的效果，通过缠绕张力的逐层递减控制，使得制品内外缠绕纤维层受力均匀，充分发挥内衬和各纤维层材料力学性能优势，达到较少材料获得较大载荷的能力。
某铝内衬碳纤维复合高压容器生产中，通过缠绕纤维张力的合理控制，使得不到2mm铝内衬外缠约4mm碳纤维缠绕层结构的6.8升压力容器，其爆破压力能达到100MPa以上，同时达到满足30MPa使用压力下的疲劳寿命要求。
END END！！。