无轴传动张力控制

什么是张力控制？最佳答案1.什么是张力控制：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。

2.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。

用变频器做恒张力控制的实质是死循环矢量控制，即加编码器反馈。

对收卷来说，收卷的卷经是由小到大变化的，为了保证恒张力，所以要求电机的输出转距要由小到大变化。

同时在不同的操作过程，要进行相应的转距补偿。

即小卷启动的瞬间，加速，减速，停车，大卷启动时，要在不同卷经时进行不同的转距补偿，这样就能使得收卷的整个过程很稳定，避免小卷时张力过大；大卷启动时松纱的现象。

二．张力控制变频收卷在纺织行业的应用及工艺要求1．传统收卷装置的弊端纺织机械如：浆纱机、浆染联合机、并轴机等设备都会有收卷的环节。

传统的收卷都是采用机械传动，因为机械的同轴传动对于机械的磨损是非常严重的，据了解，用于同轴传动部分的机械平均寿命基本上是一年左右。

而且经常要维护，维护的时候也是非常麻烦的,不仅浪费人力而且维护费用很高,给客户带来了很多的不便。

尤其是纺织设备基本上是开机后不允许中途停车的，如发生意外情况需要停车会造成很大的浪费。

在这种情况下，张力控制变频收卷开始逐渐取代传统的机械传动系统。

2．张力控制变频收卷的工艺要求* 在收卷的整个过程中都保持恒定的张力。

张力的单位为：牛顿或公斤力。

* 在启动小卷时，不能因为张力过大而断纱；大卷启动时不能松纱。

* 在加速、减速、停止的状态下也不能有上述情况出现。

* 要求将张力量化，即能设定张力的大小（力的单位），能显示实际卷径的大小。

3．张力控制变频收卷的优点* 张力设定在人机上设定，人性化的操作,单位为力的单位:牛顿.* 使用先进的控制算法:卷径的递归运算;空心卷径激活时张力的线性递加;张力锥度计算公式的应用;转矩补偿的动态调整等等.* 卷径的实时计算，精确度非常高，保证收卷电机输出转矩的平滑性能好。

10本文从应用的角度阐述了当前技术条件下，矢量变频技术在卷取传动中运用和设计的方法和思路。

有较强的实用性和理论指导性。

关键词：张力变频矢量转矩卷径引言：在工业生产的很多行业，都要进行精确的张力控制，保持张力的恒定，以提高产品的质量。

诸如造纸、印刷印染、包装、电线电缆、光纤电缆、纺织、皮革、金属箔加工、纤维、橡胶、冶金等行业都被广泛应用。

在变频技术还没有成熟以前，通常采用直流控制，以获得良好的控制性能。

随着变频技术的日趋成熟，出现了矢量控制变频器、张力控制专用变频器等一些高性能的变频器。

其控制性能已能和直流控制性能相媲美。

由于交流电动机的结构、性价比、使用、维护等很多方面都优于直流电动机，矢量变频控制正在这些行业被越来越广泛的应用，有取代直流控制的趋势。

张力控制的目的就是保持线材或带材上的张力恒定，矢量控制变频器可以通过两种途径达到目的：一、通过控制电机的转速来实现；另一种是通过控制电机输出转矩来实现。

速度模式下的张力闭环控制速度模式下的张力闭环控制是通过调节电机转速达到张力恒定的。

首先由带（线）的线速度和卷筒的卷径实时计算出同步匹配频率指令，然后通过张力检测装置反馈的张力信号与张力设定值构成PID闭环，调整变频器的频率指令。

同步匹配频率指令的公式如下：F=（V×p×i）/（π×D）其中：F 变频器同步匹配频率指令V 材料线速度p 电机极对数（变频器根据电机参数自动获得）i 机械传动比D 卷筒的卷径变频器的品牌不同、设计者的用法不同，获得以上各变量的途径也不同，特别是材料的线速度（V）和卷筒的卷径（D），计算方法多种多样，在此不一一列举。

这种控制模式下要求变频器的PID调节性能要好，同步匹配频率指令要准确，这样系统更容易稳定，否则系统就会震荡、不稳定。

这种模式多用在拉丝机的连拉和轧机的连轧传动控制中。

若采用转矩控制模式，当材料的机械性能出现波动，就会出现拉丝困难，轧机轧不动等不正常情况。

今日印刷 2020.1271文/刘云崇无轴传动系统的结构无轴传动技术又称为伺服传动技术，它是以相互独立的伺服电机驱动系统代替了原有的机械长轴传动。

通过网络、程序软件形成了内部虚拟的电子轴，各电子轴通过现场总线进行高速的数据交换传输，各个版辊随虚拟的电子轴运转，保证版辊相位严格同步。

采用无轴传动技术后，原来的机械长轴系统发展为图1所示。

每个机组均由一个电机驱动，各机组依靠装有控制软件和运动控制卡的控制器协调运动。

将其中一个机组定为虚拟主轴，其辊子的线速度作为本文以某印刷厂的表柔印刷机为研究对象，用德国力士乐无轴控制系统实现了机器开环张力控制和复卷控制。

分析了无轴印刷张力控制的两种主要方式和实现方法，为无轴印刷机控制系统的国产化实现奠定了基础。

在影响印品质量的众多因素中，印纸张力的稳定性是一个非常重要的因素。

只有保证印刷过程中印纸张力恒定且大小适中才能使印刷正常进行，以达到压力均匀适中、印品字迹清晰的效果。

若张力太小，印纸松飘，印出的字迹模糊不实（即墨虚），甚至纸张出现横皱纹；若张力过大，印纸拉的过紧，容易产生纵向皱纹甚至断纸。

机组式印刷机在印刷过程中的张力控制主要有收放卷张力控制和印刷过程中的张力控制两部分。

以往的张力控制系统是建立在机械长轴的基础上的，采用模拟量控制，在进行实时运算时的计算精度很低，使系统的控制精度低，动态补偿效果差，不能满足产品日益增长的高精度要求。

随着数控技术和数字伺服驱动技术的发展，以无轴传动技术取代传统的机械长轴成为一种趋势。

张力控制的手段和精度也随之有了极大的提升。

从结构上看它已不是自成一体系，而是无轴传动系统的一部分，在数字伺服驱动技术的支持下简化了控制器件，降低了成本；另一方面，提高了控制精度和控制的灵活性。

设备的速度，其他机组通过电子齿轮比的设定保证与虚拟主轴保持线速度一致。

印刷机的同步控制包括位置同步、速度同步以及电子凸轮的同步，SYNAX200系统中的运动控制器PPC-R22.1可不间断地计算产生虚拟主轴的位置，并通过光缆即时传送至各个驱动器IndraDrive C/M，从而实现印刷过程的同步运作。

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。

张力控制原理教程张力控制是一种常见的控制原理，广泛应用于工业生产中的张力控制设备。

本文将介绍张力控制原理的基本概念、应用领域以及实现方法等内容。

一、张力控制的基本概念张力控制是指通过对拉伸或收缩的材料施加力，使材料保持一定的张力水平。

张力控制的目的是确保材料在生产过程中的稳定运行，避免材料过松或过紧引起的问题。

二、张力控制的应用领域1.包装行业：在印刷、涂覆、贴合等过程中，需要对卷材进行张力控制，以确保产品质量和生产效率。

2.纺织行业：在纺纱、织造、印染等过程中，需要对纱线、织物进行张力控制，以避免出现断纱、断经等问题。

3.金属加工行业：在连续拉拔、连续铸轧、连续热轧等过程中，需要对金属带材进行张力控制，以保证产品的尺寸精度和表面质量。

4.纸张行业：在造纸、印刷等过程中，需要对纸张进行张力控制，以避免出现张力差、翘曲等问题。

5.电子行业：在印刷电路板、光纤制造等过程中，需要对薄膜、线材进行张力控制，以确保产品的可靠性和稳定性。

三、张力控制的实现方法1.传统方法：传统的张力控制方法主要通过机械装置来实现，如张力滚轮、张力锥轮等。

这些装置通过控制滚轮之间的接触压力来调节张力，但存在精度低、响应慢等缺点。

2.电气控制方法：电气控制方法通过检测材料的张力信号，并通过电动机或气缸等执行器来调节张力。

这种方法的优点是精度高、响应快，可实现自动化控制。

常见的电气控制方法包括PID控制、动态张力控制等。

3.光电控制方法：光电控制方法通过光电传感器检测材料的张力变化，并通过控制光源的亮度来调节张力。

这种方法可以较好地适应各种材料的张力控制，但对环境光线干扰比较敏感。

四、张力控制的关键技术1.传感器技术：张力传感器能够测量材料的张力，并将其转化为电信号。

关键是选用合适的传感器，如压电传感器、应变传感器等。

2.控制算法：张力控制的核心是控制算法，常见的控制算法有PID控制、神经网络控制等。

根据实际需求选择合适的控制算法，以实现稳定的张力控制。

标准张力控制控制方式
标准张力控制控制方式有以下几种：
1.直接张力控制：直接张力控制方式是通过直接测量和调节张力
来控制张力。

在控制过程中，控制系统通过传感器实时检测张力值，并根据设定的张力目标值和检测到的实际张力值之间的差值，计算出调节量，然后通过执行机构对张力进行调节。

这种控制方式精度高，响应速度快，适用于高速、高精度的张力控制场合。

2.间接张力控制：间接张力控制方式是通过控制与张力相关的其
他参数来间接调节张力。

例如，通过控制线速度、卷径等参数来调节张力。

这种控制方式结构简单，易于实现，但精度和响应速度相对较低，适用于对张力精度要求不高的场合。

3.补偿控制：补偿控制方式是通过补偿外部扰动或系统参数变化
来提高张力控制的稳定性。

例如，当外部扰动或系统参数变化导致张力波动时，控制系统可以通过补偿控制算法对扰动进行补偿，从而减小张力波动。

这种控制方式适用于存在外部扰动或系统参数变化的场合。

4.自适应控制：自适应控制方式是一种基于系统参数变化的控制
方式。

在控制过程中，控制系统能够自动适应系统参数的变
化，从而减小因参数变化引起的误差。

这种控制方式适用于系统参数变化的场合。

5.模糊控制：模糊控制方式是一种基于模糊逻辑的控制方式。

在
控制过程中，控制系统通过模糊逻辑规则对输入的变量进行处理，从而得到调节量。

这种控制方式能够处理不确定性和非线性问题，适用于复杂的张力控制系统。

以上是标准张力控制控制方式的几种常见类型，具体选择哪种方式需要根据实际应用场景和需求进行选择。

张力控制系统往往是张力传感器和张力控制器的一种系统集成，目前主要应用于冶金，造纸，薄膜，染整，织布，塑胶，线材等设备上，是一种实现恒张力或者锥度张力控制的自动控制系统，其作用主要是实现辊间的同步，收卷和放卷的均匀控制。

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，也应有能力保证被分切物不破损。

张力控制的稳定与否直接关系到分切产品的质量。

若张力不足，原料在运行中产生漂移，会出现分切复卷后成品纸起皱现象；若张力过大，原料又易被拉断，使分切复卷后成品纸断头增多。

一、标准变频器与收放卷变频器型号介绍尤尼康收放卷行业专用变频器，可以进行卷径计算。

AF201仅仅支持速度控制模式，AF202不仅支持速度控制模式，还支持转矩控制模式。

AF200标准产品不能进行卷径计算，收放卷行业专用变频器系列包括了标准产品的主要功能，还有行业特定的功能，可以进行卷径计算，有相应卷径计算功能码做相关设置，比如H0.00、H1.00、H1.24等等功能码。

AF201标准产品仅仅能做一个无速度编码器反馈的矢量控制，比如木工机械、音乐喷泉、扶梯、陶瓷机械、离心机、塑料吹塑机、细微拉丝机、磨床、雕铣机、跑步机、大圆机等等行业应用中。

AF202可以做有速度编码器反馈的闭环矢量速度控制，还能做转矩控制，设置PD.00=1变频器由速度控制模式变为转矩控制模式，这里可以设置P6.21作转矩给定或者张力给定及速度限定。

主要应用有：替换力矩电机、皮革机、鱼网编织机、浸胶机等等。

AF201收放卷行业专用变频器只能实现有位置摆杆或者浮动辊的速度控制，比较典型的行业应用是拉丝机速度控制。

AF201收放卷行业专用变频器可实现卷径计算、进行PID调节的复合控制模式实现恒定线速度收放卷控制。

应用行业主要有：双变频拉丝机、直进式拉丝机、层绕机、动力放线架、复卷机等等。

AF202收放卷行业专用变频器包含了AF201收放卷行业专用变频器的主要功能，不仅能做速度控制，还能做转矩控制，可以实现恒定转矩控制或者恒定张力控制。

第二章张力控制原理介绍2．1 典型收卷张力控制示意图浮动辊F牵引辊收卷图2 带浮动辊张力反馈收卷F牵引辊图1 无张力反馈32．2 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4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。