CN203966398U - 一种张力控制教学装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种张力控制教学装置。采用的技术方案包括通过电缆连接的对象系统和控制系统，所述对象系统采用张力控制结构，配合控制系统完成教学任务，所述控制系统采用网孔板结构，上面可以安装相关的电气部件。本实用新型的上述解决方案，能够弥补张力控制系统在教学方面的空白，解决学生对实践操作以及结合工业现场实际的需求。

Description

一种张力控制教学装置

技术领域

本实用新型属于教学仪器领域，具体涉及一种张力控制教学装置。 

背景技术

张力控制系统往往是张力传感器和张力控制器的一种系统集成，是一种实现恒张力或者锥度张力控制的自动控制系统。目前主要应用于冶金、造纸、薄膜、染整、织布、塑胶、线材等设备上，是一种实现恒张力或者锥度张力控制的自动控制系统，其主要作用是实现辊间的同步，以及收卷和放卷的均匀控制。 

这种控制对机器的任何运行速度都必须保持有效，包括机器的加速、减速和匀速。即使在紧急停车情况下，也应有能力保证被分切物料不破损。张力控制的稳定与否直接关系到分切产品的质量、若张力不足，原料在运行中产生漂移，会出现分切复卷后成品纸起皱现象；若张力过大，原料又易被拉断，使分切复卷后成品纸断头增多。 

在工业实际场合张力控制一般有两种控制方式，分别为扭矩控制和速度控制，扭矩控制就是利用磁粉制动器等设备在放卷处对控制物体实施制动，从而实现放卷扭矩控制，通常用于速度和扭矩要求不高的领域；速度控制就是利用矢量变频器作为执行系统进行同步收放卷调节，应用于要求高精度高速的设备中。一套完整的张力控制系统包括张力控制器、张力检测传感器、执行机构等组成。 

现在的张力控制行业的发展已日趋成熟，但是针对张力应用行业需要培养大量的高素质技能型人才，以推动并支持行业的发展。目前各大高校的自动化专业几乎没有张力控制方面的教学设备，这使得关于张力控制的教学质量和水平无法得到有效的提升，将大大阻碍张力控制技术在自动化行业的应用。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种张力控制教学装置。 

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案包括通过电缆连接的对象系统和控制系统，所述对象系统采用张力控制结构，配合控制系统完成教学任务，所述控制系统采用网孔板结构，上面可以安装相关的电气部件，所述对象系统包括框架，在框架上设有张力控制对象；所述张力控制对象模拟纸张收放系统，分为放纸端和收纸端，纸张通过“W”型的5根辊轴 完成收放卷的工作，所述纸张收放系统由交流电动机、同步带和收放卷辊组成。 

所述的张力控制教学装置，其特征在于：所述控制系统采用网孔板结构，设置在对象系统一侧，在网孔板上安装有张力控制主机、驱动器。 

所述的张力控制教学装置，其特征在于：所述控制系统上安装的电气部件。 

所述的张力控制教学装置，其特征在于：所述对象系统采用速度控制的张力系统，收放卷辊均采用电动机同步驱动。 

所述的张力控制教学装置，其特征在于：所述 “W”型的5根辊轴 的顶端设置张力传感器单元。 

本实用新型的张力控制教学装置，在整套系统中，张力控制主机作为控制中心，完成对整个系统的总控；驱动器连接电机，提供收放卷的驱动力，而电机和收放卷辊通过同步皮带连接在一起，这使得驱动器能够直接控制收、放卷辊的运行状态；收、放卷辊之间安装有多根辊轴，形成“W”状态，张力传感器安装在中间那根卷辊上，在带卷材料收、放卷期间实时检测其张力值，通过调整收放卷辊之间的速度差值对张力值进行控制。 

本实用新型的上述解决方案，能够弥补张力控制系统在教学方面的空白，解决学生对实践操作以及结合工业现场实际的需求。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明创造作进一步详细的说明。 

图1至图4 是本实用新型不同角度的结构示意图。 

具体实施方式

如图1至图4所示，本实用新型的张力控制教学装置，分为对象系统和控制系统。 

所述对象系统采用框架式结构，包括框架3，框架采用工业铝型材搭建而成，框架下部设有万向轮1，便于设备移动和布局；框架上设置有桌面2，在桌面上设有张力控制对象；控制对象模拟了典型的纸张收放系统，分为放纸端和收纸端，纸张通过中间5根辊轴8完成收放卷的工作过程。收放系统采用交流电动机4、同步带5和收放卷辊7组成，由于采用了同步带结构，保证电动机与收放卷辊之间完全同步，由于采用两台电动机驱动方式，因此可以完成双向收放教学。纸张采用工业实际材料，可以选择880mm、440mm或者220mm宽度；5根卷辊形成“W”状态，在中间那根卷辊上安装有张力传感器6（即 “W”型的5根辊轴 8的顶端设置张力传感器单元，用来检测张力值的大小。 

控制系统采用网孔板结构，放置在对象系统附近，由于采用网孔板结构，上面安装的电气器件可以根据教学的需要灵活调整，比如采用西门子、三菱等系统；安装器件包括张力控制主机10、驱动器11以及配套附件。此实施例电气系统设置有西门子S7-300 PLC主机和MM420系列驱动器。 

对象系统与控制系统之间采用航空电缆线进行连接。完成控制信号与反馈值的传递。 

在整套控制系统中张力控制主机10作为系统核心控制器，负责整个系统指令发出与信号接收处理；本实施例中的两个驱动器11以电缆线与张力控制主机相连，通过接收从张力控制主机10发出的控制信号驱动两个交流电动机4运行；两个交流电动机4分别通过同步带5和收、放卷辊相连，由此实现驱动器11对收、放卷辊的直接控制；由于本实施例中电机的运转方向是可逆的，故带卷材料所在卷辊既可作为收卷端，亦可作为放卷端；在收放卷的过程中，带卷材料穿过“W”型张力结构，由张力传感器6检测张力值的变化，并将检测到的信号传递给张力控制主机，张力控制主机通过调节，调控张力值使之在恒定值附近波动。 

本实用新型所具有的工业现场张力控制典型结构与实用教学方法相结合的独特设计，通过完成张力控制系统的教学任务，展示典型工业现场张力控制对象和控制系统，培养学生对张力控制系统的了解、熟悉和掌握，为张力控制技术在自动化行业的应用做好铺垫。 

以上所述仅为本实用新型的一个实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种张力控制教学装置，其特征在于：包括通过电缆连接的对象系统和控制系统，所述对象系统采用张力控制结构，配合控制系统完成教学任务，所述控制系统采用网孔板结构，上面可以安装相关的电气部件，所述对象系统包括框架（3），在框架上设有张力控制对象；所述张力控制对象模拟纸张收放系统，分为放纸端和收纸端，纸张通过“W”型的5根辊轴 (8)完成收放卷的工作，所述纸张收放系统由交流电动机(4)、同步带(5)和收放卷辊（7）组成。

2.根据权利要求1所述的张力控制教学装置，其特征在于：所述控制系统采用网孔板结构，设置在对象系统一侧，在网孔板上安装有张力控制主机(10)、驱动器(11)。

3.根据权利要求1所述的张力控制教学装置，其特征在于：所述控制系统上安装的电气部件。

4.根据权利要求1所述的张力控制教学装置，其特征在于：所述对象系统采用速度控制的张力系统，收放卷辊均采用电动机同步驱动。

5.根据权利要求2所述的张力控制教学装置，其特征在于：所述 “W”型的5根辊轴 (8)的顶端设置张力传感器单元(6)。