基于plc的张力控制系统的开发[外文翻译].rar

基于PLC的张力控制系统的开发

任胜乐*，陆华，王永章，富宏亚
机械工程学系，哈尔滨工业大学，哈尔滨150001，中国
收稿2006年5月22日，定稿2006年11月22日

摘要
纤维缠绕张力是直接影响缠绕产品的复合材料成型技术的重要因素，而张力控制是纤维缠绕技术的关键技术。本文介绍了一种以可编程逻辑控制器为控制核心，交流电（AC）伺服电机作为执行元件，半径跟踪设备实现实时半径补偿的闭环张力控制系统。对该张力控制系统的机制进行了分析和建立了数值模型。对滚筒半径补偿技术进行了分析。实验结果表明，该系统有较高的控制精度和控制速度。

该复合材料的缠绕纤维成分具有重量轻，高强度，高耐腐蚀性等优点，并已广泛运用在航空航天工业。许多研究表明，不适当或不稳定的张力导致了纤维伤口成分20％-30％的强度损失。在绕制的时候，一个理想的张力控制系统应提供稳定的和可调节的张力。
迄今为止，随着卷绕机的发展，张力控制器经历了三个发展阶段，即机械张力控制器，电器张力控制器和计算机张力控制器。随着电子技术的发展和较高性价比的微处理器的出现，计算机张力控制器投入使用。微处理器成为了控制系统的核心，从而减少了电子控制系统，大大简化了系统电路的数目，提高了可靠性并且能够应用先进的控制方法。因此，这种类型的控制器被广泛使用。
该张力控制技术正变得成熟，在一些发达国家规范性也正在得到改善。不过，中国的纤维缠绕工业启步晚，仍然落后于西方国家。
机械张力控制器占具了国产应用张力器的主要部分，但是它低精度和反应迟缓，不能满足张力的需求。因此，本文提出了一种基于PLC的张力控制系统。

1.系统方案的设置
1.1．系统结构
一个卷绕张力控制系统一般包括三个主要部分，即放卷部分，加工部分和络筒机部分，它可能还包括测量和控制部件，辅助运输设备和负载电池。络筒机类型和放卷机类型有可能是两种驱动器类型，即表面或中心驱动器。表面驱动意味着滚筒或皮带是在蜿蜒的材料表面并且驱动力是通过摩擦产生的。中心驱动将在卷轴的中心轴上面设置一个驱动装置。那里的线速度和纤维缠绕张力随卷轴的半径变化而变化，导致所谓的“滚动厚”。“滚动厚”的现象使张力控制非常复杂，但是由于它广泛的适用性，所以中心的驱动模式被广泛应用，。