張力控制及多機聯(lián)動系統(tǒng)概述
為保證產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的效率及可靠性，目前國內(nèi)常成套進口整套控制系統(tǒng)。為幫助各廠家完善設(shè)備、提高效率、降低成本、提高產(chǎn)品競爭力，我們精心設(shè)計制作了一系列張力控制及多機聯(lián)動系統(tǒng)，針對目前國內(nèi)相關(guān)設(shè)備的設(shè)計、制造及進口設(shè)備、舊設(shè)備的改造更新，提出了現(xiàn)實張力伺服控制及多系統(tǒng)聯(lián)動的優(yōu)化方案。
1.張力伺服控制系統(tǒng)組成：
張力伺服控制系統(tǒng)常包含張力檢測單元、張力控制運算單元、張力錐度控制單元、伺服執(zhí)行機構(gòu)等。
力傳感器式張力檢測單元是通過檢測輪將卷料張力以微變形的方式反映到壓力傳感器上，然后通過應(yīng)變檢出裝置檢出張力，再將信號經(jīng)放大后送張力控制運算單元處理（如下圖）。由于傳感器自重及檢測輪及卷料的重量的存在,
力傳感器檢測方式
氣壓浮輥式張力檢測單元通過對連接在檢測輥浮動擺臂上的氣缸氣壓的調(diào)節(jié)來檢測卷料的張力，當(dāng)氣缸氣壓設(shè)定后，擺臂上的氣缸推力F1即為定值，如浮動輥上的卷料拉力2F（F為卷料張力）加擺輥重力的水平分量不能與F1平衡，則擺臂即偏離原來的位置，而使連接于擺臂端的電位器發(fā)生偏轉(zhuǎn)，忽略擺輥重力的影響，此偏轉(zhuǎn)即為實際張力與設(shè)定值的偏差。通過張力伺服系統(tǒng)控制糾偏后，浮動輥應(yīng)停流在圖示的平衡位置，此時，擺輥重力的影響亦自然消除，實際卷料張力與期望值相等。處于平衡態(tài)的該類系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生較強擾動時，如系統(tǒng)瞬間來不及發(fā)生反應(yīng)，則卷料上的張力波動可暫時因浮動輥的偏擺而得到有效緩解。在某些機構(gòu)中，圖中的氣缸可由彈簧及阻尼機構(gòu)替代，從而演化為下圖所示的模式。
氣壓浮輥式張力檢測方式
浮輥式張力檢測方式
3.張力運算控制單元及張力錐度控制單元
張力運算控制單元的原理框圖如下：
張力錐度及張力初
張力錐度及張力初值含義如圖，圖中F是卷料半徑最?。ǖ扔诰硇景霃剑r的實際張力，角α即為錐度角，當(dāng)卷料半徑卷至x時，實際張力f由下式得到：
f=F-（x-r）tgα
張力錐度角α的設(shè)置應(yīng)使卷徑達到最大卷徑R時張力值不出現(xiàn)負(fù)值為限。
如果采用恒張力控制，則張力錐度為零。
4.張力執(zhí)行機構(gòu)
在中高檔張力控制及多機聯(lián)動系統(tǒng)中，由于更高的速度及生產(chǎn)工藝對張力控制提出了更高的要求，使得磁粉離合器已不能勝任該類系統(tǒng)的執(zhí)行單元，目前進口的中高檔印刷機、分切機、復(fù)合機、印染機等均采用交、直流伺服系統(tǒng)。
MFC系列變頻器具有優(yōu)秀的寬調(diào)速特性及穩(wěn)速特性，它可驅(qū)動最普通的Y系列三相異步電機實現(xiàn)200倍以上的開環(huán)調(diào)速比，可以使您的設(shè)備從零速開始真正做到平滑升速，讓您的用戶一開機就能得到滿意的印刷包裝成品。在機器進入穩(wěn)態(tài)后，MFC的速度控制精度可達0.2%，即使出現(xiàn)外部因素強烈變動帶來100%的負(fù)載變化（即負(fù)載轉(zhuǎn)矩在零轉(zhuǎn)矩至滿轉(zhuǎn)矩之間突變），MFC控制下的速度變化率也不超過額定速度的±1.5% 。
MFC系列寬調(diào)速
MFC獨有的快速反應(yīng)性能亦是設(shè)備生產(chǎn)廠家期待已久的。通過簡單地改變升降速梯度，可使電機在0.1—0.2秒內(nèi)由零速度升到額定轉(zhuǎn)速，并且可以連續(xù)快速啟動、減速停機、換向，而且在整個過程中電機絕不過流！
MFC系列寬調(diào)速變頻器可廣泛應(yīng)用于復(fù)卷機、分切機、復(fù)合機、連續(xù)輪轉(zhuǎn)印刷機、多色連續(xù)印刷機、制袋機等。由于MFC系列寬調(diào)速變頻器所配的電機為Y系列電機，因而配套價格低廉，免維護性能好，與傳統(tǒng)的滑差電機或進口矢量變頻器相比，具有明顯的性能、價格優(yōu)勢。
下表是幾種主要控制模式變頻器的性能、特色比較：
系列寬調(diào)速矢量變頻器用作張力控制的執(zhí)行單元：
不同于普通的VVVF變頻器，MFC系列寬調(diào)速矢量變頻器可以象伺服系統(tǒng)那樣用-10V～+10V的設(shè)定電壓直接控制廉價的Y系列三相異步電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，并且在電機速度過零時穩(wěn)定運行實現(xiàn)平滑換向，同時，MFC系列變頻器具有很強
系列直流伺服系統(tǒng)/NC系列交流伺服系統(tǒng)用作張力控制的執(zhí)行單元：
SC系列直流脈寬伺服系統(tǒng)是一類高性能的直流伺服系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于各類要求快速相應(yīng)、精密跟蹤的執(zhí)行機構(gòu)中。NC系列感應(yīng)式交流伺服系統(tǒng)是基于交流調(diào)速原理的最新突破而開發(fā)的，它使廉價的感應(yīng)電機達到了無刷直流電機或同步電機構(gòu)成的交流伺服系統(tǒng)的運動指標(biāo)，并且NC系列交流伺服系統(tǒng)的價格相當(dāng)于同等伺服精度進口交流伺服系統(tǒng)價格的2/3～1/2，具有很強的競爭力。
8.多機聯(lián)動控制原理
多機聯(lián)動是基于對系統(tǒng)中的某一傳動機構(gòu)的速度進行跟蹤而實現(xiàn)控制的，跟蹤方式可以是多種多樣的，如速度直接跟蹤伺服、位置隨動伺服、通過張力伺服控制器進行速度跟蹤等。
下圖是簡單的速度-張力聯(lián)動系統(tǒng)的示意圖，該結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于真空鍍膜機、復(fù)卷機、印刷機、線纜設(shè)備等，是該類設(shè)備的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和技術(shù)關(guān)鍵。其中，電機M2為主傳動電機，對它的速度控制決定了整條生產(chǎn)線的走料線速度，M1為放卷電機，系統(tǒng)通過張力伺服控制器和引入的主線速度信號及通過計算或測量得到的放卷卷料半徑來控制電機的旋轉(zhuǎn)速度，從而實現(xiàn)對主線速度的跟蹤。M3為收卷電機，它與放卷電機的區(qū)別是引入了收卷張力錐度，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的初始張力、張力錐度、當(dāng)前主線速度及通過計算或測量得到的收卷半徑來計算、控制收卷電機的旋轉(zhuǎn)速度。M4是一個獨立的速度跟蹤部件，如在線纜設(shè)備中的排纜機構(gòu)，它實現(xiàn)速度跟蹤的方法是直接速度跟蹤，即根據(jù)收卷速度及跟蹤比例調(diào)節(jié)器進行線性跟蹤。如果M2電機的控制器為雙向驅(qū)動控制器，則整個系統(tǒng)成為可逆系統(tǒng)，即可正向走料也可反向退料。
在圖示聯(lián)動機構(gòu)正常工作時，主動放卷M1和收卷M3系統(tǒng)中常有一個是處于發(fā)電狀態(tài)的，聯(lián)動控制系統(tǒng)將其發(fā)出的電能以泵能方式回饋至公用的直流母線供處于電動機狀態(tài)的分系統(tǒng)使用，因而系統(tǒng)同時還具備很好的節(jié)能效果。
（轉(zhuǎn)載）
