全数字张力控制系统的研究
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。
全自动张力控制器 说明书
全自动张力控制器使用说明书()请务必在使用之前阅读5在打开控制器准备安装和接线之前要断开控制器电源至少要分钟。
正确的配置和安装是控制器正常运行的前提。
对以下几点要特别注意：●容许保护等级：保护接地，只有正确连接保护接地，才能减少外界电磁干扰。
●安装工作必须在无电状态下进行。
●与电网断开后，要等电容放电完毕，才可进行操作。
●不要让任何异物进入驱动器内。
●在使用前，要除去所有覆盖物，以防止装置过热。
●切勿在易燃易爆等危险环境中使用。
●请勿将该产品安装在高温、潮湿等恶劣环境下。
●请勿将产品直接安装在易受震动冲击的环境中。
系列张力控制器是一种高精度数字式可以自动控制卷材张力的自动控制仪器，它可以控制材料的放卷、送料、牵引及收卷张力。
1.1概述D/A 0.1%/●采用高精度转换器，输出精度可达，张力控制更精确。
●可以直接驱动磁粉（电磁）离合器制动器，也可控制变频、伺服等。
●可以接收单路或双路传感器输入信号，自动标定。
●外壳坚固美观，更具有很强的防电磁干扰功能。
接线安装方便。
自动调零，●人性化界面设计，操作十分方便。
●多行液晶显示，中英文菜单，编程简单，方便明了。
●内有密码功能，可以避免误操作改变设定参数。
●带有备份功能，可以将各种参数进行备份。
1.2功能及特点KTC2808●5)LCD 显示器(4)功能设置键(3)电源指示灯)手动控制模式键)自动控制模式键14)输出ON /OFF 键[1] 键锁定键:(1)(8(72) 键锁定指示灯)手动控制模式指示灯)自动控制模式指示灯)输出ON /OFF 键指示灯[2]监视显示切换键:(8)[3]输出ON /OFF :14键()[4]菜单切换键:(16)[5]自动控制模式11键:()[6]手动控制模式12键:()禁止变更设定。
用于显示的项目切换到监视显示器（7）上。
每按键一次，对控制输出进行ON /OFF .每按键一次,输出则重复进行ON --OFF -ON .读出菜单中存储的运行数据.按下自动控制模式键则切换到自动控制模式,LCD 显示器上按下手动控制模式键则在LCD 显示器上显示手动设定画面,手张力（N 或Kg /输出（%）切换一次示张力设定画面,自动控制模式指示灯(10)点亮.可利用数值设定刻度盘(16)进行张力定值的设定.动控制模式指示灯(10)点亮,随后可进行手动运转.1.3 操作界面1）壁挂式安装2）壁挂式安装的螺纹孔尺寸壁挂式安装面板镶嵌式安装的面板切口尺寸平面、立面安装定位孔4M-4244+3-0.5800.5+-172.52-41404-M4*12安装螺钉面板镶嵌式安装2.1 安装CPU 0.5~0.8Nm 系列张力控制器的工作电源为通电前要确认电源电压正确,以免损害控制器.[1]在张力控制器以外应安装急停电路，如果张力控制器出现故障，可以切断供电电源，以保证安全。
本科毕业设计PLC张力控制系统的设计5
绪论随着科学技术的不断进展，工业生产的自动化程度不断地提高，微处置器、运算机和数字通信技术的应用愈来愈普遍。
工业自动化的主要支柱之一——PLC 在工业生产上具有普遍的应用，如造纸业、纺织业、橡皮业、薄膜加工业等等。
而PLC张力控制在上述工业中具有关键的作用。
在一般的造纸厂、印刷厂、纺织漂染厂、食物厂等，当处置一些如纸张、薄片、丝、布等长尺寸材料或产品时，都会用上卷壳及滚筒组成的加工生产线，因此，放料作业的张力控制，便成为通用的基础技术。
张力控制的作用就是在料膜动态处置进程中，维持恒定的张力，抑制外来干扰引发的张力抖动。
以料膜为例，在放卷，收卷和供料进程中，料膜上要维持必然的张力（或称之为拉伸力），过大的张力会致使料膜变形乃至短裂，而过小的张力又会使料膜松弛，致使褶皱，或处置尺寸不准等弊病。
如此就要求在料膜的处置进程，要维持恒定的张力。
张力控制的作用就是在料膜动态处置进程中，维持恒定的张力，抑制外来干扰引发的张力抖动。
本设计利用了伺服电机，三菱变频器、普通电机、西门子可编程控制器（PLC）、角度传感器。
项目中对两部份张力控制所选用的电机不同，是因为考虑到了生产本钱的因素。
在卷膜传送部份，需要的控制要求高，因此选用在性能好但价钱高的伺服电机，而在卷纸回收部份，需要的控制要求比较低，因此选用了廉价但能知足生产要求的普通电机。
设计中的张力控制系统，在利用传感器上选择了角度传感器。
通过对传送卷膜、卷纸的可动辊与水平面的夹角的测量，来判断张力大小是不是发生转变。
把检测出转角的模拟量送入控制器——PLC中进行控制。
第一章：张力控制系统的初步熟悉张力控制系统概述1.1.1 张力控制在一般的造纸厂、印刷厂、纺织漂染厂、食物厂等当处置一些如塑料膜卷、纸张、薄片、丝、布长尺寸材料或产品时，都会用上卷壳及滚筒组成的加工生产线，因此，放料作业的张力控制，便成为通用的基础技术。
以料膜为例，在放卷，收卷和供料进程中，料膜上要维持必然的张力（或称之为拉伸力），过大的张力会致使料膜变形乃至短裂，而过小的张力又会使料膜松弛，致使褶皱，或处置尺寸不准等弊病。
张力机工作原理
张力机工作原理张力机是一种常用的力学测试设备，主要用于测量和控制材料或物体的张力。
它的工作原理可以简单地描述为：通过施加一定的力或负荷来拉伸或压缩被测物体，然后测量产生的应变，从而计算出张力的大小。
张力机的工作原理涉及到几个重要的组成部分，包括负载传感器、执行机构、控制系统和数据采集系统。
负载传感器是张力机中最关键的部件之一。
它通常采用应变片、电阻应变计或压力传感器等装置，用于测量被测物体在加载过程中的应变或变形。
当被测物体受到外力作用时，负载传感器会感知到应变信号，并将其转化为电信号输出。
执行机构是张力机中用于施加力或负荷的装置。
根据不同的测试需求，执行机构可以采用液压、气动或电动机械等不同的方式。
当执行机构施加力或负荷到被测物体上时，负载传感器会感知到应变信号的变化，并将其反馈给控制系统。
控制系统是张力机中的核心部分，它负责接收负载传感器的信号，并根据预设的测试参数进行控制。
通过控制系统，用户可以设定负载的大小、施加的速度、保持时间等测试参数。
控制系统会根据这些参数，通过执行机构施加相应的力或负荷到被测物体上，并实时监测负载传感器的信号变化。
数据采集系统用于记录和分析测试过程中的数据。
它可以将负载传感器的信号转化为数字信号，并将其保存在计算机或数据采集器中。
用户可以通过数据采集系统查看和分析测试结果，包括负载与应变之间的关系、应力-应变曲线等。
总的来说，张力机的工作原理是通过施加力或负荷到被测物体上，测量产生的应变，并根据应变计算出相应的张力。
它的工作过程涉及到负载传感器、执行机构、控制系统和数据采集系统等关键组成部分的协同工作。
通过科学准确的测试和分析，张力机可以帮助我们了解材料的力学性能，为工程设计和品质控制提供重要的依据。
基于伺服及PLC的收卷张力控制系统
基于伺服及PＬC的收卷张力控制系统———基于伺服及PLC的收卷张力控制系统［编辑简介］：本文介绍一种基于三菱mr-j2s伺服系统及三菱a系列plｃ系统的开环张力控制系统，经过试验,能够应用在０.1mm级材料的收卷上,而且收卷质量完全可以媲美闭环控制的质量。
文章对系统软硬件设计均进行了详细的描述。
[摘要］:［关键词］:伺服PLC收卷张力控制系统前言在实际生产中如果以中心收卷方式来收卷的话,收卷轴的直径是不断变化的。
不断变化的收卷直径引起角速度的变化，从而引起材料上张力也随之出现的波动:张力过小,材料收卷时会松弛起皱、横向走偏；张力过大则导致材料拉伸过度，在纵向上会出观张力纹甚至出现纵向隆起。
因此在收卷的过程中为保证生产效率和收卷的质量，张力控制系统就显得尤为关键。
张力控制模式一般有开环、闭环控制两种模式,其中开环控制模式没有张力检测和反馈环节。
设计、结构上相对简单但控制精度和稳定性较差。
闭环控制模式则一般有卷径检测装置和张力反馈环节，控制的随机性很强，具有较高的控制精度和响应速度，但系统的控制设计比较复杂而且元器件较多，在小型设备上的应用受到一定的限制。
本文介绍一种基于伺服系统及plc系统的开环张力控制系统，经过试验，能够应用在0.1mm 级材料的收卷上，而且收卷质量完全可以媲美闭环控制的质量，其系统构成如图1所示。
图1 系统构成框图选用伺服控制系统是基于它的转矩控制模式在收卷方面具有控制简单、精度高的特点。
在转矩模式下,不需要对收卷的速度进行控制，只需给出一个速度限制值即可使收卷轴的角速度根据转矩的大小而自动浮动,并实现恒线速度收卷。
同时伺服控制器的内部转矩检测功能可以精确的检测输出电流,从而实现转矩的高精度控制。
系统的转矩、速度指令及收卷的半径等参数通过ｐlc系统内部计算得出,使系统得到进一步的简化。
系统控制原理系统的控制模型如2所示，整个收卷系统主要由三菱mr-ｊ2s伺服系统、三菱a系列plc系统、ｐroface触摸屏构成。
数控开卷生产线带钢收放料张力控制技术分析
第58卷0引言在带钢开卷生产过程中,为了得到高质量的带钢产品,必须在入口张力辊与开卷机之间建立足够的带钢张力,能抵抗各种干扰并保持张力恒定。
如果张力波动,带钢开卷时会产生时紧时松的现象,造成钢卷层间窜动和推拉,很容易堆钢,甚至断带,无法进行生产。
在带钢收卷生产过程中,如果张力过小,钢卷会在自身重量下松散,钢卷在散开过程中由于相对滑动,会在钢板表面产生划痕,影响钢材的表而质量,或者由于钢卷的内层松散突出,无法包装:如果张力过大,在钢材卷取过程中,会使钢卷内卷产生滑动,由于滑动造成表面划痕,影响了钢材的表质量;更重要的是,由于张力过大,会造成钢卷内部应力过大,致使钢卷的内孔内陷或者整个内层卷突出(塔形),一旦发生这种情况,就会降低钢卷的等级。
综上所述,恒张力控制是收放卷技术的关键。
1带钢恒张力控制原理及算法1.1设计方案的确定恒张力控制是开收卷技术的关键。
收放卷应用领域不尽相同,但基本原理及机构相通。
图1为目前较为常见的收放料基本结构组成形式。
以卷取机为例,其中卷径D 、材料张力F 、转矩M 、产线速度V 的关系如图2所示。
如图3所示,冷轧带钢卷取过程中,在开始建立张力时,随着卷取机的卷径增加,卷取系统的带钢线速度、张力和卷取机的输出转矩都将会逐渐增大。
而从图4分析可知,随着张力建立起来之后,卷取传动电机的转速便随着卷径的增加而逐渐下降,从而保证卷取系统的带钢张力达到工艺设定值。
然而,在实际工业现场要求张力的设定值不能大于带刚的屈服极限,因此一般应按实际生产线中带钢的产品规格来综合考虑卷取张力大小的设定。
1.2电机转矩计算收稿日期:2023-06-10;修订日期:2023-07-18作者简介:张庆(1976—),男,高工,长期从事锻压装备设计研发数控开卷生产线带钢收放料张力控制技术分析张庆,张延伟(国机铸锻机械有限公司,山东济南250306)摘要:数控开卷收卷生产线是钣金加工中的重要装备。
收放料张力控制是数控开卷线的关键技术之一,对于保证带钢的稳定运行、提高生产效率和产品质量具有重要意义。
金属压力加工张力控制问题及对策分析
268管理及其他M anagement and other金属压力加工张力控制问题及对策分析马进喜（宿迁南钢金鑫轧钢有限公司，江苏 宿迁 223800）摘 要：对于金属压力张力控制问题来说，在具体生产的环节中应用有效的控制手段对其控制是提升其质量的基础。
基于此，为了将张力控制问题改善，本文结合实际，在探讨张力控制系统结构基础上，对强化金属压力加工张力控制要点进行讨论。
希望分析后，可以给相关领域的工作人员提供参考。
关键词：金属压力；加工张力；控制问题；对策；分析中图分类号：TG306 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）14-0268-2收稿日期：2020-07作者简介：马进喜，男，生于1987年，汉族，安徽阜阳人，大专，研究方向：金属压力加工。
根据大量的实践经验总结分析，金属压力加工产生效果非常好，实践应用价值很高，但是在具体的生产中应该做好张力参数的控制，必须要让该参数在合理的范围内，达到精确度的标准，才能保证加工效果合格，以提升生产的质量水平。
但是结合目前的实际情况，金属压力加工环节，张力控制还有着一系列的问题无法解决，导致加工质量出现严重的问题，因此，需要深入研究存在的问题，总结出有效的应对措施，以更好的提升金属压力加工的效果。
1 张力控制系统总体结构分析张力控制系统是轧制生产环节中的核心技术设备，其内部组成的复杂性较高，包含的技术种类也很多，这就导致带材压力加工的控制难度较高，所以本文具体分析张力系统总体结构，为金属压力加工质量的提升起到积极的促进作用。
图1 热轧精轧机结构图在上图中，数字A 代表回松装置B 代表代表双腔液压缸体、1代表液压压下系统、2代表双腔液压缸、3代表张力传感器、4代表减速机、5代表活塞杆端面齿轮 。
在工作中，开卷与卷取是同时开展的，且上图内的卷取辊与夹送辊组合形成的张力系统，可以实现全面的张力控制，以提升加工的效果和质量。
2 常见张力控制方法这种方法一般包含如下两种方式：首先是直接张力控制方式，在系统中通过应用张力传感器能够直接掌握张力技术参数，金属压力加工过程中，工作人员就能够完全的掌握各项技术参数，然后通过对于实际生产中检测获取的数据与事先工艺设计中的参数，两者对比分析确定偏差数值。
TC-02A张力说明书.pdf
2.2 安装
TC-02A张力控制器可采用水平安装、立面安装或屏式开孔安装方式:
123
自动运行 设定值 10 .0Kg 实际值 10 .0Kg 输出值 50 .0%
168
4-M4*12
安装螺钉
256 水平安装
172.5 立面安装
2~4mm 140
屏式开孔安装
4-M4 244+-0.5
进入零张力标定界面。
小提示：如果传感器发生了零点飘移（即无张力时，测量张力不为0），则应进行零张力标定，此时可进入818菜 单 选 择 “ 零 张 力 标 定 ” 或 在 主 界 面 长 按[ E s c键] 3秒 ， 快 速 进 入 零 张 力 标 定 界 面 。
2. 自动/手动切换键及指示灯 按此键可实现自动控制模式和手动控制模式的双向无扰切换。
数值设定旋钮
Set：确认键 Esc：取消键
▲+ ：递增键/菜单向上键 ▼- ：递减键/菜单向下键
OUTA：A轴输出指示灯 OUTB：B轴输出指示灯 ALM： 张力报警指示灯 COM： 通讯指示灯
1. Set/Esc 键: 用这两个键可以进行各种菜单的选择或设定的确认。 [Set键]: 进入下级菜单或确认执行。 [Esc键]: 返回上级菜单或确认返回。在主界面(即"手动控制"或"自动控制"画面),长按住3秒，可快速
TC-02A接收到上位机发送的有效命令,应答回送数据时COM灯点亮。
4
TENSION CONTROLLER TC-02A
第二章 安装与电气连接
2 实际值 10 .0Kg 输出值 50 .0%
154
60 147
228 245
单位:mm
浅谈卷取设备中张力控制系统发展现状
浅谈卷取设备中张力控制系统发展现状摘要：张力控制是纺织,造纸等行业应用最为广泛的一项技术，它实现的好坏直接关系到产品的生产效率的高低和质量的优劣。
本文对张力控制领域的间接法、直接法张力控制原理进行介绍，并梳理恒张力控制系统的国内外发展现状，为进一步研究提供了相关参考资料。
关键词：卷曲设备；张力控制；专利分析；技术发展一、引言张力控制,比较通俗的讲,就是要控制卷取物体时保持物体相互拉长或者绷紧的力。
早期的工业应用中,张力控制并未引起人们足够的重视。
直到人们对卷取材料的质量和表面质量提出越来越严格要求的时候,张力控制技术才逐渐被各国电气工程师重视起来,特别是张力应用最广泛的纤维、造纸、塑料薄膜、电线、印刷品、磁带等轻工业中,带材或线材的收放卷张力对产品的质量起着至关重要的作用。
二、张力控制系统的概念以及基本原理在纺织、造纸等轻工业行业中,在加工过程中或者是加工完成之后,最后的一道工序一般就是将加工物卷绕成筒状。
在这一过程中,卷绕的好坏将是决定产品质量的关键,卷的太紧,容易使织物变形,拉断,卷的太松又容易使卷取不紧凑,不利于搬运和运输,因而为了达到使卷绕紧凑,保证产品的质量,都要求在卷绕过程中,在织物上建立一定的张力,并保持张力为一恒定值,能够实现这一功能的系统,就叫做张力控制系统。
目前应用的张力控制系统,根据其测量控制的原理结构,主要有以下三种:1.间接法张力控制系统2.直接法张力控制系统3.兼有间接法和直接法的复合张力控制系统2.1间接法张力控制原理间接法张力控制,也就是通过调节驱动力的及时大小来实现张紧力的调节。
比较通俗的讲,是一个开环扰动的控制系统,即按照现场张力与实际设定值之间的偏差来进行调节,通过间接地改变张力执行部件的激励电流、磁场等电气参数来动态补偿现场的干扰量。
电动机通过减速机构输出控制收卷轴的卷取速度:卷取速度快,相应地张力就大,卷取速度慢,张力显示就小。
因而只要借助于一定的检测设备,检测出现场的扭转角速度或者是卷径,在保证电机激励磁通不变的情况下,动态修正激励电流即可以实现在卷径和速度变化情况下现场张力的恒定。
单片机张力检测控制系统本科 毕业设计
毕业设计（论文） 论文题目单片机张力检测控制系统
摘要
随着科技的发展，单片机在一些自动控制的生产系统中得到充分的应用，本课题主要 研究对象是车牌膜卷冲压的张力控制，通过我们苦苦的研究，终于找到一种比较好的解决 方法：通过传感器检测膜卷带转动的角度转化为电流信号 I(in)，将 4～20mA 电流信号 I(in) 转换为 A/D 转换器能接收的电压信号 U(in)；A/D 转换器将模拟电压信号 U（in）转化为 单片机处理器可以读写的数字信号 D0-D7，将此数字信号与给定线速度电流数字信号送给 单片机处理器，用预先汇编好 PID 算法程序进行处理，PID 算法是能自我调节增量式的自 动控制系统，以及用 8155 扩展输入输出口芯片进行扩展成一个输入口一个输出口，两个 IO 口都是用 2501 隔离芯片进行各种输出输入信号的光电隔离。然后将得出的增量式的数 字信号传送给 D/A 转换器，通过转换得到需要的电流信号，将电流信号通过放大器等模拟 芯片转换成电压信号，再将此电压信号用 XR101 转换成 4～20mA 的电流信号。将此模 拟电流信号驱动伺服电机控制器，再驱动伺服电机，使膜卷带保持恒定的线速度。 关键词：单片机；PID 控制
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全数字张力控制系统的研究-机械制造论文
全数字张力控制系统的研究
陈杰金霍览宇
（湖南机电职业技术学院电气工程系，湖南长沙410151）
【摘要】本文研究了国内外张力控制系统的数字化发展趋势，并分析对比目前市面上各种张力控制系统的特点和不足，提出了基于通用PLC控制器和变频器为核心的全数字张力控制系统设计方案。
关键词数字化；张力控制系统；PLC；变频器
※基金项目：湖南省2013年度教育厅科学研究项目（13C254）。
作者简介：陈杰金（1979.02—），女，吉林松原人，湖南机电职业技术学院电气系，讲师。
1 问题的提出
很多行业涉及到张力的控制，张力控制系统是以卷材为材料的生产机械上最重要的控制系统，在冶金、纺织、造纸、印染等许多行业应用广泛，各种产品如钢板、铝箔、布料、塑料薄膜、纸张等卷材，这些材料在加工过程中需要卷曲或者开卷等工序，如铝箔张力控制系统，铝带经过粗轧、精轧等多个工序，变为铝箔之后卷曲成一卷成品。
这个过程中张力的控制非常重要，张力过大、过小都会造成卷材质量问题，导致成品率低，比如在放卷、收卷以及过程中，都要保持一定的张力（或者称之为拉伸力），过大的张力会导致材料变形、甚至断裂，而过小的张力又会松弛，导致褶皱，张力控制不稳也会造成不匀、切断长度不稳定等现象，所以必须对张力进行控制，保持张力恒定。
由于张力会随着卷径而变化，而张力的变化对卷取效果会有很大影响。
因此说恒张力控制是高精度卷取控制的关
键环节。
在某些某冶金企业中仍有为数不少的卷取张力控制设备，其张力控制系统仍采用传统的模拟电子插板式控制系统，以分立的电子器件控制，设备老化，故障频发，急需进行控制系统的升级改造。
本文主要是针对这个问题，提出了基于PLC 和变频器为核心的恒张力的控制方案，以较低的成本和较好的控制效果，实现设备的价值再现。
2 国内外研究现状综述
目前高精度的张力控制均能采取闭环控制，通常根据控制方式可分为直接张力控制、间接张力控制和复合张力控制三种方式。
直接张力控制，是构建张力闭环控制系统，利用张力检测元件的检测信号与给定张力值比较，通过张力调节器，驱动执行机构，调节张力辊的位移，进而达到控制张力的目的；间接张力控制则是对卷取张力建模，通过对卷取机构的转矩方程进行静态、动态分析，确定影响张力的相关因素（如电流、卷径等），进而对这些因素进行反馈控制（如电流反馈、反电势反馈、卷径反馈控制等），从而达到恒张力控制的目的。
复合恒张力控制则是两者的结合。
在间接张力控制方式的基础上，增加一个张力闭环，形成三环控制系统。
近年来，国内外卷取张力控制现状主要有以下两个方面：（１）利用制动器（磁粉离合器）的励磁电流与输出力矩的线性关系，通过控制和调节磁粉离合器的励磁电流进而控制输出力矩，实现张力控制。
这种方式主要应用在轻工业如纺织、印刷行业等，代表产品有三菱张力控制器、华纳张力控制器等等，市场上产品丰富。
（2）通过标准工艺张力控制板及附带的控制软件，通过交直流传动装置，完成张力控制中的动态力矩补偿、卷径计算、恒张力控制等功能，进而实现恒张力
控制，这种方式主要应用于冶金行业。
代表产品有西门子T400张力控制工艺板。
目前张力控制设备的发展趋势是向功能多样化、产品系列化和微机化方向发展，集机、电、液一体。
随着智能控制理论的发展，新型张力控制系统也得到了应用，如模糊参数自整定PID张力控制，基于神经网络的张力控制系统，这也是张力控制设备发展的另一个方向。
3 方案设计
本系统主要以以高性能PLC和变频器为控制核心，以组态软件为监控层，在原张力控制系统基础上进行全数字化改造，采用间接张力控制方案，优化张力控制算法，优化设计锥度、卷径和动静态张力补偿以及速度和转矩的计算方法，克服建张阶段和加减速过程中的张力振荡，满足性能要求。
本接张力控制系统的优势在于不需要额外的张力检测元件，而是通过计算分析建立张力方程，确定张力与电枢电路、励磁、卷径直接的相互关系，提供一种经济实用的铝箔张力控制方案。
本论文要解决的两个关键问题：一是，间接张力控制（主要是通过卷径的实时检测和计算）；二是，张力控制系统的PLC变频控制统的硬件设计。
本系统采用速度模式张力控制。
速度模式张力控制通过调节变频器频率给定，进而调节电机运行速度，从而实现张力恒定控制。
因此根据反馈信号计算张力同步匹配的频率反馈信号，与频率设定值构成PID闭环，从而调整变频器输出，达到恒张力控制。
张力匹配频率的可以通过F=（V×p×i）/（π×D）计算得到（F为张力同步匹配频率指令，V 为卷取线速度，p为电机极对数，i为机械传动比，D为收卷卷径）。
因此要获取张力配套频率反馈，必须要计算出线速度V和实时卷径D的大小。
通过图1，可以分析线速度和卷径的计算方法。
在单位时间内测量辊走过的铝箔长度与卷取机收卷的长度是相等的。
假设单位时间内牵引电机运行转速为n1，测量辊的周长为C1，因此单位时间内，测量辊的走过的长度为n1C1；同样卷取机收卷的长度为i×n2C2（i为减速箱的减速比）。
由于n1C1=i×n2C2，即n1πD1=n2πD2/i；D2=n1×D1×i/n2；卷取电机的转速可以通过编码器测量n2=P2/Pn2（P2为编码器产生的脉冲个数，Pn2为编码器的线数）。
为方便计算，取n1=1，这样测量辊转1圈，也就是PLC每收到1个接近开关信号，此时根据：V=πD1；D2=D1×i×P2/Pn2进行计算，间接得到线速度和实时卷径。
本系统采用西门子S7-200PLC做控制单元，西门子MM440变频器为驱动单元，西门子TP177做操控单元。
PLC通过高速脉冲计算编码器反馈的数据，通过程序计算卷取线速度和实时卷径的大小，进而通过PID调节，输出频率指令，并通过模拟量模块，送给两台变频器，从而实现转速的自动调节，维持张力的恒定。
4 动态补偿
卷取机构在收卷过程中会存在大卷、小卷、加速、减速、停车、启动等不同工
科，为保证张力的平稳性，需要进行转矩的补偿。
卷取电机的转矩=静摩擦转矩(启动瞬间)+滑动摩擦转矩+负载转矩，本系统按照电机输出转矩的百分比，在启动瞬间进行静摩擦转矩的补偿；在速度变化时，根据加速度设置相应的补偿系数进行转矩补偿，稳定运行时根据不同速度，以收卷额定转矩为标准，在PLC 程序中进行分段补偿。
同时还要进行速度的限制。
如卷取机构在空芯卷径时的转速是最快的，可以根据空心转径D0、线速度的最大值、张力最大设定值和减速比，计算最高转速，并进行限制，这样可以避免飞车事故；同样，对于交流异步电机，变频器频率给定很低的时候会出现爬行等不稳定现象，当达到最大卷径时，电机转速最慢，因此要根据参数计算最低转速，并进行限制。
5 总结
本方案采用了速度模式张力控制，通过PID调节能够满足控制要求。
当然也可以采用转矩模式张力控制，目前市面上提供了很多高性能的矢量控制变频器，通过测速电机或编码器，能对电机的转矩做精确反馈，这里不再累述。
进行了变频收卷的改造后，收卷都很稳定，张力始终恒定。
而且经过PLC的处理，在特定的动态过程，加入一些动态的调整措施，使得收卷的性能更好。
由于采用通用的控制系统和方案，改造简便而且造价低，周期小，能够满足企业的需求。
参考文献
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［责任编辑：汤静］。