[教程经验] 中型PLC项目实战-间歇式实操台-第2节 - 控制方案的制定

1 本节学习目标

主要有以下两点：
1、常见的收放卷张力控制模型介绍
2、汇川间歇式操作台控制方案选择

2 收放卷张力控制模型介绍

张力控制概述：
张力控制是为了保证对线、片、纸、薄膜类等材料的加工效率和加工精度，对其进行收放卷和中间拉伸的控制为张力控制

在收放卷设备上，比如卷筒纸巾设备，张力不足会导致纸巾层与层之间张力不一，收卷不整齐；张力过大则会导致拉伸变形；
张力控制是指能够持久的控制材料在设备上输送时的张力，包括加速、减速、匀速阶段；
常用张力控制方法有4种：摆杆闭环速度张力控制、张力闭环速度控制；张力开环转矩控制；张力闭环转矩控制。

2.1 开环力矩张力控制

材料上的张力只源于放卷转矩，放卷轴转矩只作用在材料上。开环是指没有张力反馈信号，仅靠控制输出转矩达到控制目的；
控制公式：

实际运用时还需要增加转矩补偿

2.2张力传感器闭环力矩张力控制

控制公式：转矩值=理论计算值+PID修正值
理论计算值：

（采用开环的张力给定计算，惯量和动摩擦补偿因加入了闭环调节可以省略。）
PID修正值：根据设定张力与张力传感器的反馈得出偏差修正速度。

2.3张力传感器闭环速度张力控制

牵引轴与收放卷轴都工作在速度模式，给定牵引轴的速度，控制收放卷轴的速度与之匹配，使得材料上的张力稳定在合理范围内。
控制公式：速度值=理论计算值+PID修正值，速度值为收放卷轴的角速度。
理论计算值：牵引轴的线速度等于收放卷轴的线速度，为给定速度v，收放卷轴的半径R实时变化，所以其角速度也实时变化。

PID修正值：根据设定张力与张力传感器的反馈得出偏差修正速度。

2.4摆杆闭环速度张力控制

牵引轴与收放卷轴都工作在速度模式，给定牵引轴的速度，控制收放卷轴的速度与之匹配，使得材料上的张力稳定在合理范围内。
控制公式：速度值=理论计算值+PID修正值，速度值为收放卷轴的角速度。
理论计算值：牵引轴的线速度等于收放卷轴的线速度，为给定速度v，收放卷轴的半径R实时变化，所以其角速度也实时变化。

PID修正值：根据摆杆设定目标平衡位置与当前实际摆杆位置得出偏差修正速度。

3 汇川间歇式操作台控制方案选择

以上系统的张力实际上可以分为三段：
放膜到主牵引轴A为一段；两主牵引轴之间为一段 ，牵引B到收膜之间为一段。
放膜到牵引A以及牵引B到收膜之间的张力控制模型都可以采用摆杆闭环速度张力控制
收放卷到主牵引轴之间的控制模型可以用下图表示：

主轴与收放卷之间的卷径比得出的理论转速作为收放卷速度的前馈给入，摆杆位置的PID作为系统反馈调节收放卷速度。
故整个设备的张力控制方案如下：

以下为本节附件：