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基于PLC的张力控制系统的研制——任胜乐，卢华，王永章，富宏亚摘要：纤维卷绕张力是在这影响直接卷绕产品的质量复合材料的模制技术的一个重要因素，并且张力控制是在纤维缠绕技术的关键技术。
本文介绍了一种闭环张力控制系统与可编程逻辑控制器（PLC）与功能模块作为控制核心，将交流电（AC）伺服电机作为执行元件和半径，下面的设备来完成实时半径赔偿。
张力控制系统的机理进行了分析和数值模型建立。
涡旋的半径的补偿技术是分析。
实验结果表明，该系统可以很好地胜任具有控制精度高，反应速度快。
关键字：张力控制，PLC，数控绕线机;交流数字伺服电机复合材料纤维的组件绕组具有某些优点如低体重，高强度和高耐腐蚀性，并且它们被广泛应用于航空，航天业。
许多研究表明，不适当的或不稳定的紧张导致的强度损失20％-30％的纤维缠绕组件。
一个理想的张力控制系统应提供稳定，在卷绕过程中张力可调。
与卷绕机的发展，张力控制器有，到目前为止，经历了三个发展阶段，即机械张力控制器，电气张力控制器和电脑张力控制器。
与发展电子技术和的外观微处理器较高的性价比，电脑张力控制器投入使用。
微处理器成为控制系统的核心从而减少了的电路的数目电子控制系统，这大大简化了系统，提高了它的可靠性，并使得有可能先进的控制方法的应用。
因此，这种类型的控制器被广泛使用。
张力控制技术日趋成熟和规范在一些发达国家得到改善。
然而，中国的纤维缠绕产业起步晚，而且与西方国家相比仍然落后。
机械张紧器，具有精度低，响应速度慢，占国产应用张紧器的主要部分，并不能满足张力的要求。
因此，本文提出了一种基于PLC的张力控制系统。
1设置了该系统计划1.1建设系统卷绕张力控制系统一般包括三个主要部分，即退绕，处理器和卷绕器，它也可以包括测量和控制部件，辅助输送装置和一个载荷传感器。
开卷的络筒机和类型可能是其中的两个驱动器类型，表面驱动器或中心的车程。
面的驱动装置，一个涡旋件或皮带被设置卷绕材料的表面上，驱动力通过摩擦产生的。
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟卷绕式镀膜机张力控制的改进及Matlab 仿真(1)卷绕式镀膜机传动系统有交流电机驱动方式和直流电机驱动方式两种，直流电动机由于转矩特性好、调速容易，在卷绕式镀膜机卷绕系统中应用广泛。
在卷材张力值较小运行时，传动系统出现运行不稳定的现象。
本文对引起不稳定的因素进行了分析，此原因为直流电动机电枢电流不连续。
用Matlab对分析的结果进行了仿真。
运行结果表明，串入续流电抗器后，卷绕系统运行稳定。
卷绕式镀膜机是在真空环境下在卷材上镀制铝、SiO2、氧化铟锡等的真空应用设备。
由放卷辊放出的原膜经放侧导辊、张力检测辊、在中间辊上进行处理，经收侧导辊、张力检测辊，由收辊收卷。
在设备工作过程中收卷卷径越来越大，放卷卷径越来越小，在卷材卷径变化时卷材张力的变化范围有严格的要求。
张力控制的好坏同膜的跑偏量、暴筋的产生等密切相关。
张力过小则引起膜的松弛，有可能将膜卷绕到其他辊子上；张力过大可能使膜断裂，或质量等级降低。
因此张力控制的好坏直接关系到该机的正常使用。
1、原系统硬件组成直流电机调速系统具有调速范围大、精度高、速度调节平滑等特性，在国外的卷绕式镀膜机设计中大多使用直流电机调速系统，国内某真空公司生产的卷绕式镀膜机系统也由直流电机调速系统组成，如在系统中电机的配置为：收、放卷电机为：Z2- 52 7.5KW 220 V/1500 rpm；测速电机：CYT4.5/5.5- 15 1500 rpm/55 V，中间辊电机为：Z2- 523 kW 220 V/750 rpm ；测速电机CYT4.5/5.5- 101000 rpm/55 V。
其卷绕系统的指标为：跑膜速度V= （60~300 m）/min，张力连续可调，卷径最小为100 mm，最大为650 mm，卷径变化为（100~650）mm。
卷绕镀膜的介绍和应用
1、介绍
卷绕镀膜是由于大面积柔性金属聚合物薄膜和纸张镀膜的需求而应运而生的。
卷绕系统需要提供一个柔性基片，可以从一根轴上解开并缠绕到另外一根轴上，类似于磁带的工作。
利用滑动密封使基片从客气到真空再到空气，并能保持真空状态。
在真空区域中，两个缠绕周中间的部分基片，在一个具有制冷的轴表面伸开，暴露在蒸发源的蒸发区域，基片以事先设定好的速度运动，保证在短暂的时间里面完成金属化（薄膜沉积）。
目前所用的基片的宽在2.5m，运动速度达到10m/s。
一般可以用电阻和电感以及坩埚加速蒸发，如果速度大于5m/s时需要用到电子枪蒸发。
比较典型是蒸发铝金属，需要用到丝状铝链接的补充蒸发掉的铝。
2、工作应用的领域
聚合物卷绕镀膜的基本应用包括食品封装、封盖、电容用薄膜、窗口以及一些装饰薄膜。
在制造标签以及一些礼品包装需要的纸张和板也要镀膜。
每年全世界大约有超过100亿m2的聚合物薄膜和纸张镀膜，基本上都是铝薄膜。
包装占到了约60%，其余的大部分用于制造电容。
一些通常应用需要制备不同的金属、合金、氧化物、氮化物、
卤化物，沉淀在各种基片上，如聚合物、金属、纸、织物上，要么单层薄膜要么多层薄膜。
例如：饮料盒以及可用于微波包装上的聚合物薄膜，要求抗气体穿透，需要制备SiO、SiO x、Al2O3等薄膜，密封聚合物的空隙。
其他的卷绕薄膜的应用，如光学上的干涉光片、柔性印刷电路、磁记录薄膜以及显示用的透明导电薄膜等。
卷绕张力控制系统的建模及张力观测器的设计
卷绕张力控制系统的建模：
1. 对于卷绕系统中的驱动和卷取部分，可以建立一个传感器为输入，输出为高精度电机转速和电机转矩的传递函数模型。
2. 对于张力感知系统，可以通过负载单元和力传感器建立一个力传递函数模型，将输出转化为张力信号。
3. 将以上传递函数模型组合在一起，可以建立卷绕张力控制系统的整体传递函数模型，从而实现对系统的建模。
张力观测器的设计：
1. 设计接近式张力传感器：通过安装在卷绕轴承处，测量轴承支撑轮轮轴的位移，进而计算轮轴上的张力值。
2. 设计压电式张力传感器：通过利用压电效应原理，将轴承支撑轮施加的压力转化为电信号，测量轴承支撑轮轴承的张力值。
3. 设计毫米波雷达式张力传感器：通过使用毫米波技术，测量工作区域内物体的距离，并通过信号处理计算出轴承支撑轮上的张力值。
4. 将张力传感器的输出信号与卷绕系统输入信号进行比较，通过PID控制算法实现对张力的精确控制。
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
真空卷绕镀膜技术研究进展
本文从系统结构、参数控制和镀膜方式等综述了真空卷绕镀膜技术研究进展。
按结构可分为单室、双室和多室真空卷绕系统，后两者可解决开卷放气问题并分别控制卷绕和镀膜室各自真空度。
卷绕张力控制分锥度、间接和直接控制模型，锥度控制模型可解决薄膜褶皱和径向力分布不均的问题；间接张力控制无需传感器，可用内置张力控制模块的矢量变频器代替；直接张力控制通过张力传感器精确测量张力值，但需惯性矩和角速度等多种参数。
真空卷绕镀膜主要有真空蒸发、磁控溅射等方式，可用于制备新型高折射率薄膜、石墨烯等纳米材料和柔性太阳能电池等半导体器件。
针对真空卷绕镀膜技术研究现状及向产业化过渡存在的问题，最后作了简要分析与展望。
真空卷绕镀膜(卷对卷)是在真空下应用不同方法在柔性基体上实现连续镀膜的一种技术。
它涵盖真空获得、机电控制、高精传动和表面分析等多方面内容。
其重点是，在保证镀膜质量前提下提高卷绕速率、控制镀膜稳定性及实施在线监控。
卷对卷技术成本低、易操作、与柔性基底相容、生产率高及可连续镀多层膜等优点。
第一台真空蒸发卷绕镀膜机1935 年制成，现可镀幅宽由500 至2500mm。
卷对卷技术应用由包装和装饰用膜，近年逐渐扩大至激光防伪膜、导电等功能薄膜方面，是未来柔性电子等行业的主流技术之一。
目前，国际前沿是研究不同制备工艺下功能薄膜特性并完善复合膜层制备。
卷绕镀膜机有向大型工业化和小型科研化方向发展的两种趋势，国内兰州真空设备、广东中环真空设备等公司多生产大型工业卷绕设备，国外如TW Graphics 和
1、真空卷绕镀膜设备分类真空卷对卷设备由抽真空、卷绕、镀膜和电气。
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。
