收卷方式来收卷的话，收卷轴的直径是不断变化的。不断变化的收 卷直径引起角速度的变化，从而引起材料上张力也随之出现的波动张力过小，材料收卷时会松 弛起皱横向走偏张力过大则导致材料拉伸过度，在纵向上会出观张力纹甚至出现纵向隆起。 因此在收卷的过程中为保证生产效率和收卷的质量，张力控制系统就显得尤为关键。张力控 制模式般有开环闭环控制两种模式，其中开环控制模式没有张力检测和反馈环节。设计结 构上相对简单但控制精度和稳定性较差。闭环控制模式则般有卷径检测装置和张力反馈环节， 控制的随机性很强，具有较高的控制精度和响应速度，但系统的控制设计比较复杂而且元器件较 多，在小型设备上的应用受到定的限制。 本文介绍种基于伺服系统及系统的开环张力控制系统，经过试验，能够应用在 级材料的收卷上，而且收卷质量完全可以媲美闭环控制的质量，其系统构成如制器在运转过程中将会根据实际负载电流的检测情况而自动调节角速度使线速度达到速度 指令值，在此过程当中并不需要计算收卷轴上产品的卷径大小，伺服控制器实际上控制的是收卷 轴的角速度。 内部数字采用无张力反馈的开环控制模式，系统必须要对收卷轴的速度张力进行实时 的计算及输出。 速度限制指令 伺服转矩模式下只需系统给出个的速度指令也就是收卷的最大线速度，伺 服控理，周期时。第条指令是设定分 辨率为，最后条指令是将模块通道的值分别送到的数据寄 存器上，这里实际上返回的是放卷收卷的转速信号。 控制程序 由于系统大小，伺服控制器实际上控制的是收卷 轴的角速度。 内部数字信号电机角速度线速度的关系图如图所示其中地址上，表示允许通道变换允许第条指令与第条指令是将通道的数值按次进行平均处系统给出个的速度指令也就是收卷的最大线速度，伺 服控制器在运转过程中将会根据实际负载电流的检测情况而自动调节角速度使线速度达到速度 指令值，在此过程当中并不需要计算收卷轴上产品的卷径里实际上返回的是放卷收卷的转速信号。 控制程序 由于系统采用无张力反馈的开环控制模式，系统必须要对收卷轴的速度张力进行实时 的计算及输出。 速度限制指令 伺服转矩模式下只需通道变换允许第条指令与第条指令是将通道的数值按次进行平均处理，周期时。第条指令是设定分 辨率为，最后条指令是将模块通道的值分别送到的数据寄 存器上，这字 值为。 在程序中的初始化语句如图所示。 图程序中的初始化的语句 其中为模块在系统中的位置号，第条指令是将进制数值放到 模块缓冲储存区地址上，表示允许，的性能规 格如表所示。其中数字输出值最大分辨率模拟输入值，而模拟输入值为伺服控制器 将旋转编码器脉冲转换后的电压值，上表中当电机速度为额定速度时，输入到系统中的数 以组传送的方式送到模块的内部软元件上为开始的输出编号，表示通道均允许 转换数值输出。 模数转换模块 伺服电机的转速信号是通过系统中通道模块来转换的图所示。 图程序中的初始化模块的语句 其中为模块在系统中的位置号，第条指令是将进制数 放到模块缓冲储存期地址上，表示允许模拟输出第条指令的是将进制数值模拟输出值最大分辨率数字输入值，其中模拟输出值为模块向伺服控制器输出 的扭矩转速等控制电压，而对应的数字输入值则通过程序内部计算后得出。 在程序中的初始化模块的语句如模转换模块 转矩速度模拟信号都是通过系统中的通道模数转换模块向伺服控制器输出的， 的性能规格如表所示， 表的性能规格 表的性能规格 其中过与相连。如图所示。由于系列中每点为个模块 位置号，因此在程序中的位置编号为在系统中的位置号为。 图系统采用三菱系列模块构建图 数主要伺服参数设定如表所示。 表转矩模式下的主要伺服参数设定 系统设计 系统采用三菱系列模块构建，其中及作为系统与伺服系统之 间的信息接口，触摸屏通并且伺服 系统将会根据检测的转矩电流大小负载而自动调节速度。模拟量速度限制电压与伺服电机速度的关系如图所示。 图模拟量速度限制电压与伺服电机速度特性 伺服参数设定 转矩模式下的低于时，系统将会无法准确地设定输出转矩。 在使用时，可以通过设定输出电压的极性来控制电机的正反转。 速度限制指令 当伺服电机处在转矩模式时，其最大角速度将会受到模拟量速度输入电压的限制，并低于时，系统将会无法准确地设定输出转矩。 在使用时，可以通过设定输出电压的极性来控制电机的正反转。 速度限制指令 当伺服电机处在转矩模式时，其最大角速度将会受到模拟量速度输入电压的限制，并且伺服 系统将会根据检测的转矩电流大小负载而自动调节速度。模拟量速度限制电压与伺服电机速度的关系如图所示。 图模拟量速度限制电压与伺服电机速度特性 伺服参数设定 转矩模式下的主要伺服参数设定如表所示。 表转矩模式下的主要伺服参数设定 系统设计 系统采用三菱系列模块构建，其中及作为系统与伺服系统之 间的信息接口，触摸屏通过与相连。如图所示。由于系列中每点为个模块 位置号，因此在程序中的位置编号为在系统中的位置号为。 图系统采用三菱系列模块构建图 数模转换模块 转矩速度模拟信号都是通过系统中的通道模数转换模块向伺服控制器输出的， 的性能规格如表所示， 表的性能规格 表的性能规格 其中模拟输出值最大分辨率数字输入值，其中模拟输出值为模块向伺服控制器输出 的扭矩转速等控制电压，而对应的数字输入值则通过程序内部计算后得出。 在程序中的初始化模块的语句如图所示。 图程序中的初始化模块的语句 其中为模块在系统中的位置号，第条指令是将进制数 放到模块缓冲储存期地址上，表示允许模拟输出第条指令的是将进制数值 以组传送的方式送到模块的内部软元件上为开始的输出编号，表示通道均允许 转换数值输出。 模数转换模块 伺服电机的转速信号是通过系统中通道模块来转换的，的性能规 格如表所示。其中数字输出值最大分辨率模拟输入值，而模拟输入值为伺服控制器 将旋转编码器脉冲转换后的电压值，上表中当电机速度为额定速度时，输入到系统中的数字 值为。 在程序中的初始化语句如图所示。 图程序中的初始化的语句 其中为模块在系统中的位置号，第条指令是将进制数值放到 模块缓冲储存区地址上，表示允许通道变换允许第条指令与第条指令是将通道的数值按次进行平均处理，周期时。第条指令是设定分 辨率为，最后条指令是将模块通道的值分别送到的数据寄 存器上，这里实际上返回的是放卷收卷的转速信号。 控制程序 由于系统采用无张力反馈的开环控制模式，系统必须要对收卷轴的速度张力进行实时 的计算及输出。 速度限制指令 伺服转矩模式下只需系统给出个的速度指令也就是收卷的最大线速度，伺 服控制器在运转过程中将会根据实际负载电流的检测情况而自动调节角速度使线速度达到速度 指令值，在此过程当中并不需要计算收卷轴上产品的卷径大小，伺服控制器实际上控制的是收卷 轴的角速度。 内部数字信号电机角速度线速度的关系图如图所示其中地址上，表示允许通道变换允许第条指令与第条指令是将通道的数值按次进行平均处理，周期时。第条指令是设定分 辨率为，最后条指令是将模块通道的值分别送到的数据寄 存器上，这里实际上返回的是放卷收卷的转速信号。 控制程序 由于系统采用无张力反馈的开环控制模式，系统必须要对收卷轴的速度张力进行实时 的计算及输出。 速度限制指令 伺服转矩模式下只需系统给出个的速度指令也就是收卷的最大线速度，伺 服控制器在运转过程中将会根据实际负载电流的检测情况而自动调节角速度使线速度达到速度 指令值，在此过程当中并不需要计算收卷轴上产品的卷径大小，伺服控制器实际上控制的是收卷 轴的角速度。 内部数字信号电机角速度线速度的关系图如图所示其中参数是传动比与最小 卷径的乘积，为常数。 图内部数字信号电机角速度线速度的关系图 比例系数的确定假设收卷轴最小直径为，伺服电机额定转速为，传动 比为，可以得到收卷轴空卷在额定转速下的速度米分钟。 假设我们速度限制值米分钟，可以计算出电机此时的转速为，由于电机额 定转速对应电压，则有系统中的内部数字值，因此可以得到在最大 限制速度下向模块输出的数字信号为。 此时将触摸屏上的米分钟数度设置值乘以，得到最大速度时的输入要求值为， 根据以上关系可以得出当输入要求值为时，速度内部输出数值为，这样就得到个比 例。有程序如图所示。 图速度处理程序 其中第段是做速度限制，第二段是计算向输出的数字信号值。 转矩指令 伺服转矩模式下，伺服控制器只控制输出转矩，张力属于间接张力控制。般张力曲线模型 有递减递增恒定等三种，但实际上无论那种模型，要完全符合是很困难的，因此根据不同 材料不同厚度等情况选取不同的收卷曲线，这就要求张力曲线是可调的。 由于本系统中张力是由转矩间接控制的，因此实际控制对象就变为控制转矩了。般认为收 卷电机输出实时转矩由下公式表示 式中实时转矩空载时的负载转矩系统阻尼转矩增加的负载惯量转矩。 般，均为常数，因此实际上变化的是收卷过程中逐渐增加的负载惯量转矩。因此在 转矩算法中必须要使收卷输出转矩随着卷径的增加而自动变化。 卷径的自动计算 设为线速度米分钟，为收卷轴直径，为收卷轴转速转分钟，为伺服电机 转速转分钟，为传动比，有 ∫∫ 线速度角速度 由于线速度是恒定的，故只需求出收卷轴的角速度即可计算出