CN202499584U - 放卷的张力控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及放卷的张力控制系统。本实用新型的放卷的张力控制系统，包括可编程逻辑控制器、张力传感器、变频器、电机、离合器、第一料卷和第二料卷。所述可编程逻辑控制器的输入输出端电性连接于变频器的输入输出端，所述张力传感器的输出端电性连接于变频器的输入端，所述变频器的输出端电性连接于电机的输入端，所述电机的输出端和可编程逻辑控制器的输出端电性连接于离合器的输入端，所述离合器的输出端连接于第一料卷和第二料卷的输入端，所述第一料卷和第二料卷的输出端电性连接于可编程逻辑控制器的输入端。本实用新型应用于纸巾机械开卷工艺中的恒张力放卷的张力控制系统。

Description

放卷的张力控制系统

技术领域

本实用新型涉及放卷的张力控制系统，具体涉及应用于纸巾机械开卷工艺中的恒张力放卷的张力控制系统。 

背景技术

一般情况下，纸尿裤机械设备上的料卷采用一用一备的工作方式，即采用两个料卷（第一料卷和第二料卷），当第一料卷放料时，第二料卷处于随时待命状态；当第一料卷用完，则马上自动或者手动切换至第二料卷工作，以确保机台不间断生产。整个机械设备约有10组一用一备的料卷。在上述过程中，放卷时须保证材料的张力恒定，才能确保材料不会被拉伸导致产品质量受损甚至材料被拉断。 

现有技术中，放卷的张力控制系统主要是由磁粉制动器、传感辊、电位器等组件构成。在给定张力值的基础上，如果放卷纸带张力发生变化，则传感辊中心的位置发生变化，从而带动电位器的阻值发生变化，使磁粉制动器的励磁电流变化，改变磁粉制动力矩从而达到张力恒定的目的。该系统具有以下缺点：磁粉制动器和离合器的工作原理是在磁场作用下，使转子和定子间的纯铁磁粉磁化，形成磁粉链对转子产生拉力，从而对纸带产生一定的阻尼转矩，形成印刷纸张的张力控制系统；由于纸带张力不断波动，磁粉链在磁力变化的作用下，始终处在相互摩擦的状态中，因此会不断产生热量，影响磁滞性能的稳定和印刷设备的正常工作，为此，设备还需要配备冷却系统，以防止磁粉使用过程中会生锈和老化，影响张力控制的稳定性；另外，磁粉制动器和离合器的结构比较复杂，磁粉装填量、转子和定子之间的间隙和磁通量呈函数关系，更换磁粉可能影响原来设定的磁性能指标，从而造成调整张力过程时纸张的浪费。 

为此，产生了一种改进的放卷的张力控制系统，通过变频器驱动异步电机拖动料卷实现放卷动作。该方案中，每个料卷需要配一台变频器和一台电机，即一用一备为一组，需要两台变频器。如图1所示，张力传感器的张力信号反馈至可编程逻辑控制器（PLC），并通过可编程逻辑控制器（PLC）内部的PID控制器和卷径计算输出速度给定信号至第一变频器和第二变频器；由第一变频器控制第一电机的转速、第二变频器控制第二电机的转速，进而实现第一料卷和第二料卷的恒张力控制。该方案的缺点是：每个料卷配备一台变频器和一台电机，成本较高；所有控制均通过可编程逻辑控制器（PLC）来实现，编程复杂，调试不方便，速度给定信号易被干扰。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种放卷的张力控制系统，采用单台变频器替代两台变频器的控制方案，有效的解决了背景技术中所述的改进后的放卷张力控制系统的缺陷，避免了如冷却系统等复杂的外设，并在最大程度节约成本的基础上提高张力控制的稳定性。 

为了解决上述技术问题，本实用新型的思路是，在现有技术的基础上，在电机后面增加离合器，通过离合器进行切换，即由一台变频器和一台电机拖动一用一备两个料卷，同时加装一个张力传感器将放卷张力反馈至变频器组成闭环控制系统实现高精度控制。 

本实用新型采用的技术方案是，一种放卷的张力控制系统，包括可编程逻辑控制器（PLC）、张力传感器、变频器、电机、离合器、第一料卷和第二料卷。所述可编程逻辑控制器（PLC）的输入输出端电性连接于变频器的输入输出端，所述张力传感器的输出端电性连接于变频器的输入端，所述变频器的输出端电性连接于电机的输入端，所述电机的输出端和可编程逻辑控制器（PLC）的输出端电性连接于离合器的输入端，所述离合器的输出端连接于第一料卷和第二料卷的输入端，所述第一料卷和第二料卷的输出端电性连接于可编程逻辑控制器（PLC）的输入端。 

进一步的，所述可编程逻辑控制器（PLC）与变频器之间的连接是使用硬接线，也可通过如ProfibusDP等总线的方式。 

本实用新型采用上述结构，具有以下优点： 

1. 本实用新型将背景技术中的由两台变频器+两台电机的成本降低为一台变频器+一台电机+一个离合器的成本，因变频器成本远高于离合器成本，故总体成本降低；

2. 本实用新型的张力传感器电性连接于变频器的输入端，其闭环张力控制直接通过变频器来执行，减少了可编程逻辑控制器（PLC）的编程量和中间环节，最大限度避免了干扰产生的影响，并提高了精度。

附图说明

图1是现有技术的放卷的张力控制系统。 

图2是本实用新型的放卷的张力控制系统。 

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。 

一般的机械设备约有10组一用一备的料卷，需要10个放卷的张力控制系统来进行控制，本实用新型以单组放卷材料为例来阐述1个放卷的张力控制系统的具体结构。如图2所示，本实用新型的一种放卷的张力控制系统，包括可编程逻辑控制器（PLC）1、张力传感器2、变频器3、电机4、离合器5、第一料卷6和第二料卷7。所述可编程逻辑控制器（PLC）1的输入输出端电性连接于变频器3的输入输出端，所述张力传感器2的输出端电性连接于变频器3的输入端，所述变频器3的输出端电性连接于电机4的输入端，所述电机4的输出端和可编程逻辑控制器（PLC）1的输出端电性连接于离合器5的输入端，所述离合器5的输出端连接于第一料卷6和第二料卷7的输入端，所述第一料卷6和第二料卷7的输出端电性连接于可编程逻辑控制器（PLC）1的输入端。 

进一步的，所述可编程逻辑控制器（PLC）1与变频器3之间的连接是使用硬接线，也可通过如ProfibusDP等总线的方式。 

上述连接关系中，可编程逻辑控制器（PLC）1和变频器3之间、可编程逻辑控制器（PLC）1和离合器5之间、可编程逻辑控制器（PLC）1和第一料卷6和第二料卷7之间、变频器3和张力传感器2之间是通过控制线连接的；变频器3和电机4之间是通过动力线连接的；电机4和离合器5之间、离合器5和第一料卷6和第二料卷7之间，是通过机械连接实现。 

具体工作原理如下：可编程逻辑控制器（PLC）1给变频器3切换卷信号、启动停止信号、主机速度信号；变频器3向可编程逻辑控制器（PLC）1反馈运行状态信号。变频器3通过其内部计算及内部PID功能进行卷径计算、张力控制、编码器反馈处理等控制。正常工作时，离合器5工作在第一料卷，即第一料卷6运行，第二料卷静止。放卷的张力由张力传感器2进行检测，并反馈至变频器3，通过变频器3内部的PID运算调节电机4转速实现恒张力控制。当第一料卷使用完毕，通过检测元件将信号传送至可编程逻辑控制器（PLC）1，由可编程逻辑控制器（PLC）1控制变频器3和离合器5实现第一料卷和第二料卷的切换，即停止第一料卷，启动第二料卷。反之亦然。 

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。   

Claims (3)

1.一种放卷的张力控制系统，其特征在于：该系统包括：可编程逻辑控制器、张力传感器、变频器、电机、离合器、第一料卷和第二料卷；所述可编程逻辑控制器的输入输出端电性连接于变频器的输入输出端，所述张力传感器的输出端电性连接于变频器的输入端，所述变频器的输出端电性连接于电机的输入端，所述电机的输出端和可编程逻辑控制器的输出端电性连接于离合器的输入端，所述离合器的输出端连接于第一料卷和第二料卷的输入端，所述第一料卷和第二料卷的输出端电性连接于可编程逻辑控制器的输入端。

2.根据权利要求1所述的放卷的张力控制系统，其特征在于：所述可编程逻辑控制器与变频器之间的连接是使用硬接线。

3.根据权利要求1所述的放卷的张力控制系统，其特征在于：所述可编程逻辑控制器与变频器之间的连接是通过ProfibusDP总线。

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