第７期 申玉生等．张力控制方法 ４３３ 张力控制方法 申玉生 ，陶奇伟 ，赵国利 ，马巨龙。，郑学平 ，郭 鹏 ，高丽红。 （１．风神轮胎股份有限公司，河南焦作４５４００３；２．北京橡胶工业研究设计院，北京１００１４３） 摘要：介绍各类卷绕设备采用的张力控制方法。目前常用的张力控制方法主要有闭环控制一速度给定补偿、闭环 控制一控制电流限幅、直接卷取一控制电流限幅、切线卷取一控制电流限幅、直接卷取加闭环控制一控制电流限幅和切线卷 取加闭环控制一控制电流限幅６种。设备设计时应根据实际要求，选取适合的张力控制方法。 关键词：四辊压延机联动线卷绕装置；张力控制；闭环控制；速度给定补偿；控制电流限幅 中图分类号：ＴＱ３３０．４ ４；ＴＱ３３０．４ ９３ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００６—８１７１（２０１２）０７—０４３３—０３ 在橡胶行业有各类卷绕设备，大多数存在着 张力控制问题。张力控制是系统核心问题，特别 器输出作为速度给定补偿。 （２）带张力传感器的闭环控制，控制电流限 是恒张力控制是产品质量的可靠保证。张力控制 是通过张力控制系统采用各种方法以维持张力恒 幅。闭环调节，张力反馈由传感器提供，张力调节 器输出作为电流限幅控制，速度调节器因附加给 定饱和。 定。张力控制系统在连续生产线中是非常重要 的，是多台电动机联合控制的复杂控制系统。以 （３）直接卷取（主动卷绕），控制电流限幅。开 环控制，用于卷取和导开控制系统，力矩电流给定 四辊压延机及其联动装置为例，联动线共分为６ 个张力区，干燥装置、压延机和冷却装置之间为大 张力区，导开区、前储布区、后储布区和卷取区为 包括张力给定、惯量补偿和机械损失补偿综合后 输出控制电流限幅，速度调节器因附加给定饱和。 小张力区。卷取装置不但要求恒张力，而且还应 有一定的张力锥度控制，即在小卷径时卷取张力 要大些，随着卷径增大，张力应逐渐减小。 １ 控制方法 卷径值可通过外部检测器测量获得或通过线速 度／角速度比值计算得出。 （４）切线卷取（被动卷绕），控制电流限幅。开 环控制，用于卷取和导开控制系统（传动辊拖动卷 筒旋转），力矩电流给定包括张力给定、惯量补偿 和机械损失补偿综合后输出控制电流限幅，速度 张力控制一般分为闭环控制和开环控制两 种。闭环控制是利用张力传感器测得实际张力， 将其与给定张力比较，通过偏差输入比例一积分调 节器，使实际张力与给定张力相等，适用于高精 度、高速控制场合，具有控制精度高、实时性能好 等优点。开环控制又称补偿控制，即只是给定张 力值，不用传感器采集张力实际值，仅通过对被控 电流控制间接对张力进行恒定控制。 实现张力控制的方法主要有以下几种。 调节器因附加给定饱和。卷径值可通过外部检测 器测量获得。 （５）直接卷取加闭环控制，控制电流限幅。两 种调节形式同时起作用，用于卷取和导开控制系 统。直接卷取功能计算力矩电流给定包括张力给 定、惯量补偿和机械损失补偿；带张力传感器反馈 的闭环控制比较张力给定和张力反馈并通过比 例一积分运算调节器输出张力补偿信号；将两种调 节的输出综合后控制电流限幅，速度调节器因附 加给定饱和。卷径值可通过外部检测器测量获得 或通过线速度／角速度比值计算得出。 （６）切线卷取加闭环控制，控制电流限幅。两 （１）带张力传感器的闭环控制，速度给定补 偿。闭环调节，张力反馈由传感器提供，张力调节 作者简介：申玉生（１９６２一），男，山东鄄城人，风神轮胎股份 有限公司高级工程师，学士，主要从事轮胎生产及工艺技术管理 工作。 种调节形式同时起作用，用于卷取和导开控制系 ４３４ 轮胎工业 ２０１２年第３２卷 统（传动辊拖动卷筒旋转）。切线卷取功能计算力 矩电流给定包括张力给定、惯量补偿和机械损失 补偿；带张力传感器反馈的闭环控制比较张力给 定和张力反馈并通过比例一积分运算调节器输出 张力补偿信号；将两种调节的输出综合后控制电 流限幅，速度调节器因附加给定饱和。卷径值可 通过外部检测器测量获得。 ２控制原理 ２．１ 闭环控制－速度给定补偿 闭环控制一速度给定补偿的控制原理如图１ 所示。 ｌＮ Ｔ ＮＯ＋，主、 ： 婆 ：Ｈ ——］ —————］—＿］ＦｃＥＵＥＲＲＤＢＥＡＣＮＴＫ卜广—一 ＿＿— ￣ＴＡＰＥ 度Ｃ ｌ Ａ ｌＬＣ咂Ｃ Ｉ ＥＬ Ｌ Ｉ图１ 闭环控制一速度给定补偿的控制原理 图１中各参数意义如下。 ＳＰＥＥＤ ＲＥＧ：速度调节器。 ＣＵＲＲＥＮＴ ＲＥＧ：电枢电流调节器。 ＣＩ ＲＥＮＴ ＦＥＥＤＢＡＣＫ：电枢电流反馈（Ｉａ）。 ＴＡＰＥＲ：在导开或卷取中应用，张力给定 （Ｔｏ）随卷径变化进行修正。可以按线性也可以 按非线性进行修正。不使用该功能时，张力给定 直接进入比较端。 ＤＩＡＭＥＴＥＲ ＣＡＬＣ：由外部卷径检测器提供 的卷径值。 ＬＯＡＤ ＣＥＬＬ：张力反馈传感器（Ｔ），其值为 一个模拟量。 ＬＯＡＤ ＣＥＬＬ ＲＥＧ：张力调节器，接受来自 张力给定和张力反馈比较端的偏差信号，输出作 为速度给定（Ｎｏ）的速度补偿。 ２．２ 闭环控制－控制电流限幅 闭环控制一控制电流限幅的控制原理如图２ 所示。 图２中各参数意义如下。 ＳＰＥＥＤ ＲＥＧ：速度调节器，因速度附加给定 图２ 闭环控制－控制电流限幅的控制原理 （ＮｏＲｉｃ）处于饱和状态。 ＬＯＡＤ ＣＥＬＬ ＲＥＧ：张力调节器，接受来自 张力给定和张力反馈比较端的偏差信号，输出作 为电流限幅控制。 其余同图ｌ中各参数意义。 ２．３直接卷取一控制电流限幅 直接卷取一控制电流限幅的控制原理如图３ 所示。 １ Ｉ ｌＮ——————— ｕＲＲＥＮＴ １ｌ １ Ｌ＝］Ｌ＿—１』卜 －———］ＬＩＴ ＣＵＲＲＥＮＴ ｌ１ ＭＩ．—＿Ｌ—一ＤＩＡＭＥＴＥＲＩ厂—————一 ＮＬｉｎ Ｉ一—＿ＣＡＬＣＦ＝＝＝＝ ｌ ＿１Ｉ —］ＩＮ ～Ｔ０ ＩＮＥＲＴＬＡ￣ＺＡｃｃ Ｉ ｒｎＭｐ卜．，ｔ －ＤＷｅｉｄｎ ｔｈ ｙ ｌ １ 葛 ｊ ．ＬＯＳＳＫ ＬＫ Ｎ Ｎ 图３互接卷取一控制电流限幅的控制原理 图３中各参数意义如下。 ＯＭＥＧＡ ＣＡＬＣ：角速度给定，通过计算线速 度／卷径（实际测量或计算）得出。 ＤＩＡＭＥＴＥＲ ＣＡＬＣ：卷径值通过计算线速 度／角速度的比值获得或由外部卷径检测器提供。 ＴＥＮＳＩＯＮ ＲＥＦ：将张力给定转化相应的力 矩电流给定。 ＩＮＥＲＴＬＡ ＣＯＭＰ（惯量补偿）：与速度变化、 卷取机械加速时间、材料密度和带宽相关。 ＭＥｃＨＡＮＩＣ Ｌ０ｓｓ（机械损失补偿）：随速度 线性变化。 其余同图２中各参数意义。 ２．４切线卷取－控制电流限幅 切线卷取一控制电流限幅的控制原理如图４ 所示。 第７期 申玉生等．张力控制方法 ４３５ 为电流限幅控制。 其余同图４中各参数意义。 ２．６切线卷取加闭环控制一控制电流限幅 切线卷取加闭环控制一控制电流限幅控制原 理如图６所示。 图中各参数意义同图５。 Ｎ 图４切线卷取一控制电流限幅的控制原理 ＤＩＡＭＥＴＥＲ ＣＡＬＣ：卷径值由外部卷径检测 器提供。 Ｎ ｃｕＲＲＥＮＴｌ］ＬＩＭＩＴ— Ｉａ 云 ＤＩＡＭＥＴ ＣＡＬＣ ＥＥＤＢＡｃＫ广一Ｉ｝ 一 ｌ Ｔ 其余同图３中各参数意义。 ２．５直接卷取加闭环控制一控制电流限幅 直接卷取加闭环控制一控制电流限幅的控制 原理如图５所示。 ＮＯＲｉｃ ｗ＿ＥＫｒｙｌＬ．Ａ． ￣ＡＡｃｃＴＯｃｃＴ１ ＴＥＮＳＩｏＮ ｌ！ ＱＭ 匕 ｗ ｉ ｄ ｔｈ ＲＥＦ ｌ＋ 、 叫ＣＥＬＬｆ ＩｌＣＥＬＬ ＬＯＡＤ ＋ 『ＲＥＧ ｆ 图６切线卷取加闭环控制一控制电流限幅控制原理 ＝＝＝ １ ０Ｙ－Ｉ ＲＲ Ｉ—— ＩＮ＇＂＇ＣＩＪＩＲＥＰ （３举例 ｌ ＬｌＭｌｌ以四辊压延机及其联动装置为例，大张力区 可以采用闭环控制一速度给定补偿或闭环控制一控 制电流限幅这两种方法，卷取区可以采用直接卷 取一控制电流限幅或直接卷取加闭环控制一控制电 流限幅这两种方法，在实际应用中，都取得了较好 一网 ｆ 盘，Ｉ Ｌ＿／Ｌ ＣＯＬＫＭＨＯ－ ＳＰＡＮ ＩＣ一台黜 ｃ Ｔ０ｙ ＬＯＫＳ ＮＫ 图５直接卷取加闭环控制一控制电流限幅的控制原理 的张力控制效果。 图５中各参数意义如下。 ＤＩＡＭＥＴＥＲ ＣＡＬＣ：卷径值通过计算线速 度／角速度的比值获得或由外部卷径检测器提供。 ＬＯＡＤ ＣＥＬＬ：张力反馈传感器（Ｔ），其值为 一４ 结语 在不同设备中针对不同要求采用不同的张力 控制方案，可在张力达到工艺要求下，节省设备和 使用成本。因此针对目前较多的张力控制方案， 选取适合、经济的方法很重要，希望本文介绍的这 些张力控制方法有助于方案选取。 收稿日期：２０１２－０２—１３ 个模拟量。 ＬＯＡＤ ＣＥＬＬ ＲＥＧ：张力调节器，接受来自 张力给定和张力反馈比较端的偏差信号，输出作 一种用于轮胎硫化机蒸汽室的密封盘根 中图分类号：ＴＱ３３Ｏ．４ ７；ＴＱ３３６．４ ２ 文献标志码：Ｄ 强层贴在主体型芯与蒸汽室下半模相接触的外表 面，在提高密封盘根整体强度的同时，可有效防止 由青岛双星轮胎工业有限公司申请的专利 （公开号 ｃＮ ２０１５５２６９６Ｕ，公开日期 ２０１０—０８— １８）“一种用于轮胎硫化机蒸汽室的密封盘根”，涉 橡胶老化裂口，增加盘根使用次数，提高轮胎硫化 机硫化过程蒸汽室密封效果，稳定轮胎硫化工艺， 提高轮胎产品质量，降低轮胎生产成本。 （本刊编辑部 马 晓） 及密封盘根的主体型芯由胶料制成，纤维帘布加
