浅谈卷取设备中张力控制系统发展现状
恒张力控制系统在卷取机改造应用
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张力控制在卷烟机械中的应用技术研究
张力控制在卷烟机械中的应用技术研究随着人们对健康的关注不断增强，香烟竞争的激烈程度不断升级，卷烟机械的生产技术和科技含量也得到了极大的提高。
其中，张力控制技术是卷烟机械中应用最广泛，影响最为重要的一项技术。
本文将对张力控制在卷烟机械中的应用技术进行深入研究。
一、张力控制的概念张力指的是材料上的拉伸力量。
张力控制技术是指通过对纸张、烟丝等烟草卷制过程中的张力进行调控，从而保证卷烟质量的稳定性和一致性。
在卷烟制造过程中，张力控制技术的应用范围非常广泛。
如烟丝的加湿，烟草切片的切割，滚筒与刀轮间的张力控制等等，都需要进行张力的控制。
二、张力控制的方法张力控制的方法主要有两种：一是机械张力控制法，即通过机械系统对烟丝等物料进行张力调控，一般用于掌握材料的张力大小和稳定性；二是电子张力控制法，即采用电子系统对纸张和烟丝等材料进行调控，以保证拉伸力的均衡性和稳定性。
其中，机械张力控制法具有体积小、重量轻、自身阻力小等特点，但处理速度十分慢，适用范围也相对较小。
而电子张力控制法因为具有速度快、操作简便、控制范围广等优点，因此在卷烟机械中得到了更广泛的应用。
三、应用实例1.烟丝张力控制实例烟草制品的制作过程中，因为物料的质量、湿度、温度等特殊因素的原因，很容易使得烟丝的拉伸度量与拉伸力量之间发生不均衡，这样往往就会导致卷烟的各项性能出现问题。
为了保证各项物料经过加工后的拉伸均衡，制药工程师一般会在卷烟机械上设置张力感应系统，以检测物料的拉伸度量与拉伸力量之间的不均衡性，并通过电子系统进行自动调控。
这种方式对于卷烟品质的提高和改良效果是非常显著的。
2.烟膜张力控制实例卷烟制造过程中，烟膜的张力控制同样起到了至关重要的作用。
烟膜张力调控方式主要采用线性传感器进行检测，检测结果反馈到张力调控系统中，实现烟膜的均衡张力控制。
在生产过程中，如不同速度下张力随之自动调整，这样的处理方式可以保证烟膜的品质稳定性同时也能保持整体机械的稳定性，最终提高产品质量及制造效率。
卷绕系统中的张力控制研究
卷绕系统中的张力控制研究摘要：对卷绕系统中的收放卷张力控制进行了概述，针对张力的控制，提出了三种实用的解决方法，即应用张力传感器、超声波模块以及伺服电机，实现料带收放卷时的速度恒定，提高了产品质量。
最后对三种实现张力恒定方法的优缺点进行了比较分析。
关键词：卷绕系统；张力；控制在造纸、印刷、绷带、拉丝、轧钢等很多场合，为了提高产品的质量，要求保持材料张力的恒定，以纸卷为例，需要保持纸的张力恒定，也就是要保持纸的拉力恒定。
早期卷绕系统中的收放卷生产系统存在一些缺点，比如机械结构复杂、控制精度不高等，直接影响到工厂生产的正常效率和产品质量。
必须对卷绕系统的电气控制部分进行改造，使之具有先进可靠的控制和监测功能，以适应高效率安全生产的要求。
1卷绕系统中的张力控制概述张力控制广泛应用于各种卷壳及滚筒组成的卷绕生产线上,特别是印刷包装行业。
对卷绕机械来说,要实现良好的张力控制,建立一个数学模型进行分析是必要条件。
本文首先在物理定律的基础上给出一个比较精确的数学模型。
而对于一个性能优良的张力控制器来说,除了要采用更智能的控制策略外,良好的控制曲线设计可以取得事半功倍的效果,为此还给出了控制器的运行曲线,这些运行曲线在实际的运行中取得了良好的效果。
2张力控制的方法2.1张力传感器检测张力在简单的卷绕控制系统中，假设使用的执行结构是磁粉制动器(放卷侧)和磁粉离合器(收卷侧)，只需手动改变接在线圈两端的电压，磁粉磁化程度发生变化，固定部件与运动部件之间的摩擦力发生变化，引起了运动部件的运动阻力变化，同时卷绕系统的材料张力就得到改变。
当张力的精度要求高时，可通过张力传感器、PID控制器、磁粉制动器(或磁粉离合器)等组成闭环控制系统，或者是张力传感器、PID控制器以及变频器、电动机组成闭环控制系统，另外还可在卷绕系统中加入触摸屏用于全线生产速度和全部工艺参数的设定。
PID控制器可由PLC的内部模块或者PID指令设定。
变频器(Variable－frequencyDrive，VFD)是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
卷绕系统中的张力递减控制
卷绕系统中的张力递减控制一、引言卷绕系统是工业生产中常用的一种工艺流程，其主要作用是将物料卷绕成一定形状和规格的产品。
在卷绕过程中，张力递减控制是非常重要的一个环节，它直接影响到产品质量和生产效率。
本文将从卷绕系统的原理、张力递减的原因、影响因素以及解决方法等方面进行探讨。
二、卷绕系统的原理卷绕系统主要由卷取装置、张力控制装置和放料装置三部分组成。
其中，张力控制装置是保证卷取材料张力恒定的关键。
在卷绕过程中，放料装置将材料送入到卷取装置中，通过加速器带动轴芯旋转，使得材料被缠绕在轴芯上，并且通过张力控制装置来保证材料张力始终保持在一个恒定值。
三、张力递减的原因1. 材料本身特性：不同类型的材料具有不同的拉伸特性和表面摩擦系数，在经过长时间拉伸后会出现弹性变形和塑性变形现象，导致材料表面摩擦系数变化，从而引起张力递减。
2. 张力控制装置的不稳定性：张力控制装置在长时间运行后可能会出现故障或者误差，导致材料张力递减。
3. 卷取装置的设计和状态：卷取装置的设计和状态会影响材料在卷取过程中的张力分布情况，如果设计不合理或者状态不良好，就会导致张力递减。
四、影响因素1. 材料类型：不同类型的材料具有不同的拉伸特性和表面摩擦系数，会对张力递减产生影响。
2. 卷绕速度：卷绕速度越快，材料受到的拉伸程度就越大，容易出现弹性变形和塑性变形现象，从而引起张力递减。
3. 卷取轴芯直径：卷取轴芯直径越大，材料受到的压缩程度就越小，在卷绕过程中容易出现松弛现象，从而引起张力递减。
4. 环境温度和湿度：环境温度和湿度会对材料表面摩擦系数产生影响，从而影响张力递减。
五、解决方法1. 优化卷取装置的设计和状态：通过改变卷取轴芯的直径、改进加速器的结构等方式来优化卷取装置的设计和状态，从而减少张力递减。
2. 优化张力控制装置：通过使用高精度传感器、控制算法等技术手段来提高张力控制装置的稳定性和精度，从而减少张力递减。
3. 控制卷绕速度：通过降低卷绕速度来减少材料受到的拉伸程度，从而减少张力递减。
张力控制行业发展下的不足
张力控制行业发展下的不足就微控制器在行业中的设计和应用来说，没有哪个行业像工业自动化和控制领域发展得如此迅速。
由于中国及亚洲其它地区主要制造工厂自动化程度的提高，新技术被用来提高效率，因此对制造成本以及产品成本有重要的影响。
尽管集中控制可以改善任何特定制造工艺的整体可视性，但是可能并不适合那些响应延时和处理延迟会导致故障的一些关键应用。
在工控行业中，张力控制器起到了重要作用，在控制领域高速发展的今天，张力控制器发挥的作用越来越明显。
张力控制器通过控制张力来达到生产要求，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，但最好输出给外围执行机构去控制，能达到偏差最小，系统响应最快的目的。
张力力控制器还带有卷径推算功能，一般应用在卷取设备上，有放卷和收卷之分；另外还有锥度调节功能，可以在控制器内部直接设定一些工艺上要求的卷取锥度。
张力控制能够持久地控制料带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，它也有能力保证料带不产生丝毫破损。
但目前国内外现有的张力方式均为机械摩擦式，摩擦力大小调节采用机械弹簧、气压或液压，这些方式张力调节不准确，稳定性差，动静摩擦力不一，摩擦元件为易损件，噪音及震动大，摩擦发热严重，液压系统泄露污染环境，系统故障点多，维护及维修工作量大，更重要的是，这些张力方式均为被动式，在绕制过程中，若要停绕或退绕，箔带上的张力消失。
箔带张力不稳定会造成所绕制的线圈直流电阻不一，线圈外径超差，匝间松紧不一，而且由此还会引起箔带跑偏。
而在自动纠偏系统方面，国内目前使用接触式液压随动纠偏或光电开关量传感器检测并纠偏，这几种方式要么对较薄箔带不适用而且零位不准，要么存在纠偏死区大，精度不高，严重时造成线圈高度尺寸超差等质量问题。
因此，研究和设计新的张力控制系统和自动纠偏系统具有重要的现实意义。
重卷机组典型设备问题分析及处理
重卷机组典型设备问题分析及处理重卷机组是印刷和包装行业中常用的设备，它主要用于将印刷品或包装材料进行重卷，以便于后续的加工和生产。
在使用重卷机组的过程中，经常会出现一些设备问题，影响了生产效率和产品质量。
本文将针对重卷机组的典型设备问题进行分析，并提出相应的处理方法，以期能够帮助相关行业人士更好地解决这些问题。
一、张力控制不稳定重卷机组在进行重卷的过程中，需要对卷材进行张力控制，以保证卷绕的质量和稳定性。
但有时候会出现张力控制不稳定的问题，表现为卷材松紧不一，甚至出现松紧不均匀的现象，从而影响了重卷的效果。
造成张力控制不稳定的原因可能有多种，首先需要检查张力控制系统是否正常，包括张力传感器、张力控制器和张力调整装置等部件是否工作正常。
需要检查卷取和放卷装置是否平衡，是否造成了张力不稳定的情况。
还需要检查卷材本身的质量是否均匀，是否存在质量缺陷导致张力不稳定。
针对张力控制不稳定的问题，可以采取一些措施来加以处理。
首先是对张力控制系统进行维护和调整，确保各个部件工作正常。
其次是对卷取和放卷装置进行调整，使得卷材能够在重卷过程中保持平衡。
最后是对卷材的质量进行检查，如果存在质量问题，需要及时更换或修复。
二、切刀间歇性卡刀在重卷机组中，切刀是用来将卷材进行切割的重要部件，但有时候会出现切刀间歇性卡刀的问题，造成了切割不干净或者停机的情况，严重影响了生产效率和产品质量。
切刀间歇性卡刀的原因可能有多种，首先需要检查切刀本身是否正常，刀片是否锋利，刀口是否清洁。
需要检查切刀传动系统是否正常，包括传动带、齿轮等部件是否有松动或损坏。
还需要检查切刀的控制系统是否正常，包括切刀的动作是否稳定、控制信号是否准确等。
三、卷绕不平整重卷机组在进行卷绕的过程中，有时候会出现卷绕不平整的问题，表现为卷材边缘薄厚不一，或者出现松卷或翘边的情况，这会严重影响后续加工和使用。
四、安全保护系统报警在重卷机组的使用过程中，有时候会出现安全保护系统报警的情况，这可能是由于设备故障、操作不当或者安全保护系统本身存在问题造成的。
热轧卷取机张力控制系统
78C omputer automation计算机自动化热轧卷取机张力控制系统丛振华（北京首钢股份有限公司，河北 迁安 064404）摘 要：作为热轧工艺应用的重要设备，卷取机的规范化应用至关重要。
确保其张力控制系统的高效化建设，不仅有助于热轧工艺的高效化应用，更对热轧钢材的质量提升具有重大影响。
本文在阐述卷取机结构组成的基础上，对其张拉控制的流程进行分析；并针对性的指出热轧卷取机张力控制系统优化策略。
以期有利于卷取机张力控制的规范化，继而在提升热轧工艺应用水平的基础上，促进现代制造工业的进一步发展。
关键词：热轧工艺；卷取机；张力控制中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2019）02-0078-2收稿日期：2019-02作者简介：丛振华，男，生于1983年，吉林白山人，本科，工程师，研究方向：热轧生产线设备及工艺。
随着制造工业的不断发展，热轧工艺的应用逐渐成熟。
就热轧工艺应用过程而言，卷取机是其技术实现的重要支撑设备。
与传统钢材加工工艺相比，其不仅具有较高的轧制效率；而在在轧制钢材塑性和经济效益把控方面具有较为突出的应用优势。
当前环境下，其已广泛应用于建筑、机械制造、电机、化工等领域，对于工业生产效益的提升具有重大影响。
实践过程中，张力系统控制是卷取机应用的关键所在，然而受诸多因素影响，热轧卷取机的张力控制尚不完善。
基于此，本文就其张力控制的过程进行优化分析。
1 热轧卷取机的结构组成卷取机是热轧工艺应用的基本支撑设备。
从应用过程来看，其结构组成包含了现场热轧设备、后续工艺设备和辅助设备三个层级[1]。
在现场热轧设备中，输出辊道、侧导板、张力辊、切换版、倾斜板、地下卷取机、成型辊、卸卷及升降小车是其主要的组成结构。
而在后续工艺应用过程中，其不仅包含了样品翻转辊道、取样飞剪、开卷机等钢卷检查站设备；而且包含了较多的运输设备和标记包装设备，譬如运输辊道链、旋转台、升降台、喷号机、称重机和打捆机等。
张力控制技术调研报告
张力控制资料调研报告一调研目的掌握张力控制行业的最新动态，找出能应用于公司产品生产的技术，为无捻粗纱自动化研究项目以及后续相关研究奠定基础。
二调研内容搜集关于张力控制的产品、系统、原理等，并明确其应用领域。
三调研方式网络搜集资料四调研结果1 张力控制概念所谓的张力控制，通俗点讲就是要能控制电机输出多大的力，即输出多少牛顿。
反应到电机轴即能控制电机的输出转距。
真正的张力控制不同于靠前后两个动力点的速度差形成张力的系统，靠速度差来调节张力的实质是对张力的PID控制，要加张力传感器。
而且在大小卷启动、停止、加速、减速、停车时的调节不可能做到象真正的张力控制的效果，张力不是很稳定。
肯定会影响生产出产品的质量。
无论多么复杂的系统，其张力控制的原理都是大同小异的。
张力控制装置整体可以分为3部分。
1)张力/速度检测装置2)控制装置3)执行机构及驱动器在实际生产中，实现卷绕张力的方法主要有3种：1)直接法：直接采用张力传感器测量物料的张力，构成张力闭环控制；或者直接检测物料的线速度，构成速度闭环控制。
2)间接法：造成张力或者线速度变化的主要因素是物料卷经的变化，因此可以采用扰动补偿控制。
3)复合法：结合上述两种方法。
2 张力控制的分类2.1按控制方式分类1)闭环式全自动张力控制是由张力传感器直接测定料带的实际张力值，然后把张力数据转换成张力信号反馈回张力控制器，通过此信号与控制器预先设定的张力值对比，计算出控制信号，自动控制执行单元则使实际张力值与预设张力值相等，以达到张力稳定目的。
它是目前较为先进的张力控制方法。
2)开环式半自动张力控制又称卷径检测式张力控制，它是用安装在卷轴处的接近开关、检测出卷轴的转速，并通过所设定的卷轴直径初始值和材料厚度，累积计算求得收卷或放卷筒当前的直径，相应卷径的变化输出控制信号，3)以控制收卷转矩或放卷制动转矩，从而调整料带的张力。
此种张力控制不受外界剌激的影响，能实行稳定的张力控制。
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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。
例如，公告号为US396818
的专利，公开了一种收放卷设备的张力调节装置，通过设置联动刹车装置来控制电机的输出动力，进而实现间接张力控制。
2.2直接法张力控制原理
间接法张力控制系统,是通过针对现场的各种干扰因数,改变电动机的电气参数来达到张力恒定的目的。
然而实际运行环境中,张力控制的现场是十分恶劣的,各种干扰因数对系统的影响比较严重,因而就造成了间接法张力控制不能对这些
干扰要素动态的做出补偿,调整输出力矩,从而使控制精度不高,系统构建也显得
复杂,昂贵。
相比之下,采用直接法进行控制,能够取得比较好的控制效果。
应用
到张力控制中,就是通过张力检测元件,将现场织物的张力转化与之相应的电信号,并作为反馈信号接入到输入端,与设定的张力信号进行比较,运算,调节张力执行
部件,从而构成张力闭环的控制系统，这样能够对现场总的干扰因数做出电气上
的补偿,因而这类张力控制系统能够运行稳定,控制精度高,显著提高织物产品的
质量,在现实的工业生产中,此类控制系统得到了广泛的应用。
例如，申请号为CN200810120946.6的专利申请，公开了一种数字式自动布
匹整理机，是利用了压布传感器来检测布匹在收放时候的张力大小，通过通讯模块与控制器相连接，通过闭环反馈给控制器，控制器控制由液压升降系统的压力控制模块来调节布匹的收取张力，属于一种典型的直接张力控制系统。
三、恒张力控制系统的国内外发展现状
早期的张力控制系统,一般都是以模拟器件为主,系统复杂,调试困难,可设置选项少系统的控制精度不高。
随着电力电子技术,计算机实时控制技术,检测技术的发展,全自动张力控制系统逐渐由模拟控制转向数字化控制,并从单纯的单机单路控制转向一机多路控制,全面采用单板机、可编程序控制器(PLC)控制,目前以大规模集成电路,彩色液晶显示,多层菜单操作为主。
近年来,张力控制系统结合了最新的电力电子技术,检测技术,数字控制技术于一身,向着多功能,一体化,产品系列化的方向发展。
相对来说,国外张力控制系统设备不仅对于卷取过程中张力有严格精确的控制,而且对于初始建立张力、抛尾过程张力都有较好的控制,并且有友好的人机界面,完善的功能,如缓冲启动,防松卷功能、手动/自动控制、模式选取、控制参数的保存和调用、自诊断模式、多种通讯接口等,但是价格却相对昂贵。
国内的张力控制系统基本停留在手动随机、随时控制的水平上,有部分采用模拟检测、模拟放大控制输出的产品,可控性和人机界面差,控制精度不高,迫切需要更新换代。
目前国内的纺织业对低档织机的需求已经处于饱和状态，发展中高档织机已经成为各织机生产厂家的当务之急国产低档织机目前所采用的仍是机械卷取和机械送经。
机械卷取和机械送经是一种机械齿轮传动的卷布和送纱过程。
由于机械传动所固有的带隙缺陷,因此织物的纬密很难达到高度准确,而且采用机械送经无法消除织物的开车痕,这就使得织造的质量难以提高。
如果采用电子卷取和电子送经就会完全解决上述问题。
由于卷取和送经采用计算机控制,织造的精度会大大提高。
电子送经控制器通过开车痕补偿还能有效地解决织物的开车痕问题。
当改变织物的纬密或纱线的张力时,只要输入相应的参数即可,无须调整或更换机械部件。
因此电子送经和卷取可以在织机允许的车速和纱线状况下保证高质量的织造过程,并且使用灵活方便,这是非常具有吸引力的。
目前电子送经和电子卷取的研制才刚刚起步，相比之下,国外一些著名的织机生产厂商生产的织机在性能上己经达到较高的水平,例如意大利舒美特织机有限公司的天马超优秀织机、瑞士的苏尔寿系列织机、日本津田驹系列织机、还有比利时必佳乐系列织机、法国工CTS公司的RPOTNO系列织机等等。
这些织机都
实现了电子卷取和电子送经控制,具有较高的智能化控制水平,在国际织机市场上
占据着重要的地位。
但是进口一台国外的高档织机需要将近100万元人民币,国
内一般的纺织企业难以承担这种昂贵的价格。
目前国内研究的织机张力控制系统,通过电子送经、电子卷取来精确控制织
机经纱张力,能达到保证产品质量、简化工人操作程序的目的,大大提高了我国织
机的自动化程度和纺织产品的质量，提高了我国纺织品在国际市场上的竞争力。
四、总结
目前,国内许多卷取装置使用的织机多为机械式连动控制。
用该控制方式的
卷取装置转速低,生产过程周期长、操作复杂、控制精度低,不能够及时调整工艺
参数,也不能够进行高档织物的纺织。
目前,高档的卷取装置还依赖于从国外进口。
因此,进行该系统的研制是非常必要的。
张力控制是决定卷取装置生产质量和产
量高低的重要因素。
然而目前大多数张力控制的方法仍很落后,必然导致产量低、质量差、进行精确的张力控制方法的研究,使之可以大大的提高产品的生产速度
和提高产品的质量。
作者王迪对本文的贡献等同第一作者。
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