CN201616031U - 卷材张力测控实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种卷材张力测控实验装置，包括可纵向移动的左机架和右机架以及设在左机架和右机架之间的中间机架，左机架上设有放卷辊，右机架上设有收卷辊，中间机架上设有牵引辊，收卷辊和牵引辊分别由交流电机和直流电机驱动，还包括用于控制放卷张力的放卷张力控制器和用于控制收卷张力的收卷张力控制器，放卷张力控制器和收卷张力控制器分别线路连接PLC控制器，放卷张力控制器线路连接有可调节放卷辊转动力矩的磁粉制动器，磁粉制动器与放卷辊传动连接，收卷张力控制器线路连接有可调节直流电机转速的直流调速器。本实用新型解决了目前张力控制方法较为单一的问题，完全可以满足教师教学、学生实验的需要。
Description
技术领域
本实用新型涉及材料张力控制技术领域，尤其是一种卷材张力测控实验装置。
背景技术
张力控制，比较通俗地讲，就是要控制卷取物体时保持物体相互拉长或绷紧的力。当前在张力技术应用最广泛的纤维、造纸、塑料薄膜、电线、印刷品及磁带等轻工业行业中，带材或线材收放卷时的张力控制对产品质量起着至关重要的作用。在众多的轻工机械设备上，如分切机、印刷机、复合机等在卷材加工过程中，即收卷和放卷过程中，卷筒直径是处于变化状态的，直径的变化会引起张力的变化，张力太小，卷材容易松弛产生漂移；张力太大，则又会导致卷材表面起皱甚至断裂，因此在收卷和放卷的过程中，保持恒定的张力对产品至关重要。目前在企业生产中常用的控制方法有PID控制、直流电机控制、交流变频控制以及伺服控制等，但是这些控制一般都是采用单一的控制方法，或者某几种方法结合进行控制，没有将各种控制手段融合使用，因而难以满足教师教学、学生实验的需要。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种卷材张力测控实验装置，以解决目前张力控制方法较为单一的问题，满足教学、实验的需要。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种卷材张力测控实验装置，包括可纵向移动的左机架和右机架以及设在左机架和右机架之间的中间机架，左机架上设有放卷辊，右机架上设有收卷辊，中间机架上设有牵引辊，收卷辊和牵引辊分别通过交流电机和直流电机驱动而转动，本实用新型还包括用于控制放卷张力的放卷张力控制器和用于控制收卷张力的收卷张力控制器，放卷张力控制器和收卷张力控制器分别线路连接PLC控制器，放卷张力控制器线路连接有可调节放卷辊转动力矩的磁粉制动器，磁粉制动器与放卷辊传动连接，收卷张力控制器线路连接有可调节直流电机转速的直流调速器。
为准确测量放卷和收卷时的张力变化，所述的牵引辊两侧分别设置有放卷张力传感器和收卷张力传感器，放卷张力传感器将所测信号传输到放卷张力控制器，收卷张力传感器将所测信号传输到收卷张力控制器。
为防止卷材在放卷和收卷过程中产生纵向偏移，所述的放卷辊一侧设有放卷纠偏控制器，收卷辊一侧设有收卷纠偏控制器，放卷纠偏控制器和收卷纠偏控制器分别线路连接PLC控制器。
进一步地，所述的放卷纠偏控制器包括气动探边器和可推动左机架移动的液压油缸，收卷纠偏控制器包括光电探边器和可推动右机架移动的丝杆，丝杆通过伺服电机带动旋转。
为方便调节牵引辊转速，所述的交流电机线路连接有变频器，变频器连接PLC控制器。
所述的左机架、右机架以及中间机架上还设置有过渡辊。
本实用新型的有益效果是：本实用新型集PID控制、直流电机控制、交流变频控制以及伺服控制等于一体，将各种控制手段融入卷材张力测控过程中，改变了目前张力控制方法较为单一的状况，实现了张力测试的数字化控制，测控效果良好，满足了教师教学和学生实验的需求。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的电气控制原理图。
图中1.左机架 2.右机架 3.中间机架 4.放卷辊 5.收卷辊 6.牵引辊7.交流电机 8.直流电机 9.磁粉制动器 10.放卷张力传感器 11.收卷张力传感器 12.放卷纠偏控制器 121.气动探边器 122.液压油缸 13.收卷纠偏控制器 131.光电探边器 132.丝杆 133.伺服电机 14.过渡辊 15.固定板16.滑轨 17.滑轮
具体实施方式。
现在结合附图对本实用新型作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
如图1所示的一种卷材张力测控实验装置，包括左机架1和右机架2以及设在左机架1和右机架2之间的中间机架3，左机架1和右机架2下面均设有固定板15，固定板15上设有滑轨16，左机架1和右机架2通过滑轮17在滑轨16上可作纵向移动，左机架1上设有放卷辊4，右机架2上设有收卷辊5，中间机架3上设有牵引辊6，放卷辊4与牵引辊6之间、牵引辊6与收卷辊5之间分别设有若干个过渡辊14，过渡辊14分别设在左机架1、中间机架3以及右机架2上，收卷辊5下方的右机架2上设有驱动收卷辊5转动的直流电机8，直流电机8与收卷辊5的传动轴传动连接，牵引辊6下方的中间机架3上设有驱动牵引辊6转动的交流电机7，交流电机7与牵引辊6的传动轴传动连接，本装置的传动连接方式为链条传动，交流电机7还线路连接有变频器，中间机架3上位于牵引辊6两侧分别设有放卷张力传感器10和收卷张力传感器11，放卷辊4的转动轴上传动连接有可调节放卷辊4转动力矩的磁粉制动器9，直流电机8线路连接有可调节直流电机8转速的直流调速器。
为实现张力全面有效的控制，本装置还包括一套电气控制***，如图2所示的为本实用新型的电气控制原理图，控制***包括一台FXS2N系列的PLC控制器，PLC控制器线路连接有放卷张力控制器、收卷张力控制器，放卷张力控制器与磁粉制动器9线路连接，收卷张力控制器与直流调速器线路连接，PLC控制器还线路连接有可直观反映***所测数值的上位机，变频器也与PLC控制器线路连接，放卷张力传感器10将所测放卷张力信号传输到放卷张力控制器，收卷张力传感器11将所测收卷张力信号传输到收卷张力控制器，当放卷张力传感器10所测的当前放卷张力太小时，经放卷张力控制器的处理单元与***设定的张力值比较后，自动提高稳流电源的给定电压，使稳流电源的输出电流增大，从而加大磁粉制动器9上的制动力矩，在牵引辊6的牵引下，使放卷段张力增大，反之，当放卷张力太大时，可降低给定电压，使磁粉制动器9上制动力矩减少而使张力下降；当收卷张力传感器11所测的当前收卷段的张力太小时，经收卷张力控制器处理单元处理后，增大输送给直流调速器的电压，相应直流调速器的输出电压也增大，直流电机8的转速同步提高，因而卷材被拉紧，收卷张力提高，反之，当收卷张力太大时，则降低输送给直流调速器的电压，同步降低直流电机8的转速，使卷材放松而降低收卷张力。
由于卷材在收卷过程容易发生纵向偏移，为能及时检测到偏移现象并进行纠正，在放卷辊4一侧设有放卷纠偏控制器12，收卷辊5一侧设有收卷纠偏控制器13，放卷纠偏控制器12和收卷纠偏控制器13分别线路连接PLC控制器。其中放卷纠偏控制器12包括气动探边器121和可推动左机架1移动的液压油缸122，收卷纠偏控制器13包括光电探边器131和可推动右机架2移动的丝杆132，丝杆132通过伺服电机133带动旋转。当放卷段发生纵向偏移时，气动探边器121所测偏移值经PLC控制器处理后，PLC控制器发出指令，使液压油缸122启动，推动左机架1移动一定距离，以纠正偏移；当收卷段发生偏移状况时，光电探边器131将所测信号传输至PLC控制器，处理后，PLC控制器发出指令，伺服电机133启动，通过丝杆132作用使右机架2移动一定距离，以纠正偏移。
本实用新型将PID控制、直流电机控制、交流变频控制以及伺服控制等有机结合于一体，将各种控制手段融入本实验装置中，满足了教学和实验的需要，本实用新型实现了全方面的数字化控制，通过上位机对PLC控制器进行在线自动调整，并可现场数据采集，现场监控和参数设定，便于操作人员使用，实验结果可与仿真结果进行比较分析，可以验证张力***建模技术和张力控制精度。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种卷材张力测控实验装置，包括可纵向移动的左机架(1)和右机架(2)以及设在左机架(1)和右机架(2)之间的中间机架(3)，左机架(1)上设有放卷辊(4)，右机架(2)上设有收卷辊(5)，中间机架(3)上设有牵引辊(6)，收卷辊(5)和牵引辊(6)分别通过交流电机(7)和直流电机(8)驱动而转动，其特征是：还包括用于控制放卷张力的放卷张力控制器和用于控制收卷张力的收卷张力控制器，放卷张力控制器和收卷张力控制器分别线路连接PLC控制器，放卷张力控制器线路连接有可调节放卷辊(4)转动力矩的磁粉制动器(9)，磁粉制动器(9)与放卷辊(4)传动连接，收卷张力控制器线路连接有可调节直流电机(8)转速的直流调速器。
2.根据权利要求1所述的卷材张力测控实验装置，其特征是：所述的牵引辊(6)两侧分别设置有放卷张力传感器(10)和收卷张力传感器(11)，放卷张力传感器(10)将所测信号传输到放卷张力控制器，收卷张力传感器(11)将所测信号传输到收卷张力控制器。
3.根据权利要求1所述的卷材张力测控实验装置，其特征是：所述的放卷辊(4)一侧设有放卷纠偏控制器(12)，收卷辊(5)一侧设有收卷纠偏控制器(13)，放卷纠偏控制器(12)和收卷纠偏控制器(13)分别线路连接PLC控制器。
4.根据权利要求3所述的卷材张力测控实验装置，其特征是：所述的放卷纠偏控制器(12)包括气动探边器(121)和可推动左机架(1)移动的液压油缸(122)，收卷纠偏控制器(13)包括光电探边器(131)和可推动右机架(2)移动的丝杆(132)，丝杆(132)通过伺服电机(133)带动旋转。
5.根据权利要求1所述的卷材张力测控实验装置，其特征是：所述的交流电机(7)线路连接有变频器，变频器连接PLC控制器。
6.根据权利要求1所述的卷材张力测控实验装置，其特征是：所述的左机架(1)、右机架(2)以及中间机架(3)上还设置有过渡辊(14)。
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