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张力控制系统广泛应用于造纸、塑料、纺织等行业的生产线上,它要求控制系统能连续地控制料带在设备上运行时的张力,并且要在规定的速度范围内能有效控制,包括加速、减速及匀速运行。工业生产上常采用闭环张力控制系统,由张力传感器直接检测料带的实际张力值,然后把张力值转换成张力信号反馈给张力控制器,通过与预先设定的张力值进行比较,计算出控制信号,自动控制执行单元则使实际张力值与给定张力值相等,从而达到张力稳定的目的。
本课题来源于对我院电工电子实验示范中心的自动卷绕线的改造,该课题也是江苏省高校高新技术产业发展基金(JHZD05-037)资助项目。该系统是由PLC、张力控制器、变频器、数字直流调速控制系统等来构成的。各组成部分有不同的功能,通过它们的协调作用而构成了自动卷绕线系统。在自动卷绕线控制系统中,要使系统稳定的运行,张力控制精度是关键,张力过大会造成纸带的断裂,张力过小会使纸带产生皱褶,而张力的不稳定会使纸带跳动,影响收卷质量。而针对原卷绕线控制系统中存在的诸多问题,在深入研究其工作原理的基础上,提出采用直流调速器6RA70,S7-300 PLC和组态软件组成的基于Profibus—DP总线的控制系统来取代原系统。
该自动卷绕线控制系统具有良好的可扩展性,能够不断地随着科学技术的发展而进行补充和扩展,目前正积极与现代总线控制实验室、西门子可编程序控制器等实验室加强交流与合作,努力争取建立计算机集成制造系统中心,为自动控制技术的研究、推广以及在工业生产中技术转化提供可靠的技术支撑。
在吸取和借鉴国内外研究成果的基础上,本课题主要进行以下几方面工作,深入研究了收放过程的特性,讨论了张力控制系统的基本组成及数学模型,讨论了交流变频传动时张力控制策略,设计PLC控制系统和利用组态软件进行计算机监控。设计中放卷部分以磁粉制动器为张力执行部件,通过张力传感器构成闭环控制实现张力的恒定控制,并设计了以编码器和张力传感器为检测单元构成速度和张力双闭环控制,从而实现张力的恒定控制,并现场调试验证控制效果。