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1、摘要I摘要张力控制是生产过程中极其重要的一环，良好的张力控制能够确保产品质量，提高生产效率。本文主要介绍了张力控制变频收卷的控制原理。此技术能够保证收卷的整个过程很稳定,避免小卷时张力过大；大卷启动时张力过小的现象。收卷中张力的控制就现在来说还是个难题，文章中基于建立的数学模型，介绍了变频收卷的原理,按照一定的控制策略进行数据处理，实时调整控制信号。通过PLC进行卷径的计算，改变变频器的输出频率，对电机进行控制。对收卷而言，随着卷径的逐渐增大，转矩的值也随之增大，变频器输出的速度将随之减少，符合收卷的基本原理，同时张力也在控制之中。系统实现了收卷张力的工艺定量化，完成了转矩和速度的自动跟踪转变
2、。为了改进系统的控制性能，我们必须改进控制的策略。在收卷系统中，传统的PI控制不能够很好地满足张力控制的精度，稳定程度。所以文章在最后提出了模糊自适应PID控制方法，应该是以后张力控制算法的主流研究方向。关键词关键词：变频器，收卷，张力控制AbstractAbstractIIABSTRACTGood tension control improves product quality and productivity。The article introduces the control principle of tension controlled variable frequency。This
3、technology makes the whole winding process stable and avoids the over tension of small winding and keep tension not getting too small in big rolling。The control of tension upon rolling-up is the conundrum at present。This article not only based the math model，but also introduced the project of invari
4、able tension control according PLC which calculated the rolling diameter and adjusted the output frequency of transducer。And then, control the induction machine，for the winding machine，we use the vector controls torque function to solve the problem of the constant speed system。The project achieved i
5、deal that tension upon rolling-up is quantitative and torque with speed automatic follow conversion。In order to improve the performance of project, we must modify the control strategy to meet the needs。In this system, traditional PI control can not satisfy the requirements the precision of tension c
6、ontrol and the stability of control system. Lastly, introduce the fuzzy learning PID which should be main control strategy in tension control。Key Words：Transducer，rolling-up，tension control目录III目录目录第 1 章 绪论.11.1 引言.11.2 收卷特性与力矩电机.11.3 变频器发展简介.2第 2 章 张力及其控制简介.32.1 卷绕系统的张力及其控制.32.2 张力控制的发展历史.4第 3 章 收卷
7、过程分析.63.1 收卷过程动态过程方程建立.63.2 张力控制的常用方式.7第 4 章 电机的选取.94.1 力矩电机和力矩控制器的发展.94.2 交流、直流电机控制方式的比较 .9第 5 章 张力控制变频收卷.115.1 变频器的控制原理.115.2 变频收卷的控制原理 .115.2.2 张力控制变频收卷的优点.115.2.3 变频收卷模型及其原理.115.3 控制系统实现的简单分析 .135.4 控制方案的实现.145.4.1 本系统可以实现以下的几个功能 .145.4.2 PLC 的作用.145.5 系统硬件概况图形如下 .155.6 变频器的选取及其控制模式的选取.155.6.1 各
8、种不同种类，型号的变频器的特点 .155.6.2 转矩控制方式 .165.6.3 矢量控制原理 .175.6.4 采用矢量控制方式的基本要领 .185.6.5 变频控制规律的分析 .185.7 可编程控制器（PLC）介绍.195.7.1 可编程控制器概述.19目录IV5.7.2 SIMATIC S7-200 简介.215.8 电机选型所需数据计算.225.9 调试过程.225.10 张力控制未来发展趋势.23致谢.25参考文献.26附录:转径计算部分程序.27参考文献5第第 1 1 章章 绪论绪论1.1 引言引言在塑料、橡胶、金属材料、纤维、造纸、及电线电缆、铜箔等生产加工时，卷绕是最后一道工
9、序，也是一个重要的工序1。随着产品的不断卷绕，卷筒的直径逐渐增大。而在这个过程中，要求时刻保持着一定的张力。因为张力过大，会造成产品厚薄不均，或是线径发生变化；而张力过小，将使卷绕的产品松驰。在收卷机的调速系统中，张力是变化的主要因素。随着产品卷绕时卷径的增大，卷绕的力矩随卷径增大而增加。而产品的主传动的速度是固定不变的，为了使产品在收卷的过程中能够保持恒定的线速度，就必须使用恒张力控制技术来控制收卷机。必须使卷盘转速随卷径的增加而降低，通常要求卷绕电动机的转速随卷筒直径的增加而减少2。1.2 收卷特性与力矩电机收卷特性与力矩电机卷绕过程中的恒张力的特性，叫做卷绕特性，即P=FV为常数(P：功
10、率；F:张力；V:线速度)3。但收卷辊从空盘到满盘的收卷过程中，卷绕直径是逐渐增加的，由于收卷张力要保持恒定，作用在卷盘上的卷绕力矩T必须随卷绕直径的增加而增大。卷绕特性要求收卷的线速度恒定，这样，收卷棍的转速就必须随卷径的增加而降低，以满足卷绕特性，保持线速度恒定。在工艺上往往要求张力是变化的，那么张力T就要根据工艺的要求而做出改变,一般情况保持恒定即可。反映卷绕过程中力矩和转速关系的曲线为一双曲线，称为卷绕特性曲线，如下图。图1.1 卷绕特性曲线 力矩电机的力矩与速度的特性很符合卷绕的特性曲线，在一定的系统精度要求下，往往选取力矩电机直接控制驱动收卷辊，也能有比较好的控制效果.但速度的范围会有一定的限制，从图1.1中可以看到在1/3到2/3的最大要求速度内有比较好的效果。也就是调速范围不是很大，在启动和停止的时候不一定能有好的控制效果，所以现在的控制往目录6往改用一般的电机，采用变频器控制。1.3 变频器发展简介变频器发展简介变频器的产生是现代电力电子技术、自动化控制技术和计算机技术高度发展的产物。自从二十世纪九十年代开始，变频器陆续进入
