张力控制及多机联动系统概述
　　一般在线缆、造纸、纺织印染、印刷、食品、薄膜生产中，在处理如线缆、纸张、丝、线、布、膜等材料，进行复卷、分切、排绕、复合、印刷时，都会用上卷壳及滚筒组成的加工生产线，在此类线上，常须实现各环节速度、张力同时受控的目标，即通常所说的张力控制及多机联动系统。
　　为保证产品的质量和生产的效率及可靠性，目前国内常成套进口整套控制系统。为帮助各厂家完善设备、提高效率、降低成本、提高产品竞争力，我们精心设计制作了一系列张力控制及多机联动系统，针对目前国内相关设备的设计、制造及进口设备、旧设备的改造更新，提出了现实张力伺服控制及多系统联动的优化方案。
　　1.张力伺服控制系统组成：
　　张力伺服控制系统常包含张力检测单元、张力控制运算单元、张力锥度控制单元、伺服执行机构等。
　　2.张力检测单元
　　张力伺服控制系统中所用的张力检测单元一般为力传感器式和气压浮辊式两种。
　　力传感器式张力检测单元是通过检测轮将卷料张力以微变形的方式反映到压力传感器上，然后通过应变检出装置检出张力，再将信号经放大后送张力控制运算单元处理（如下图）。由于传感器自重及检测轮及卷料的重量的存在，即使张力为零www.cechina.cn，力传感器的输出也不为零，而是随传感器安装角度、检测辊的重量及卷料的重量变化www.cechina.cn，因此必须调节传感器的零位。基于此单元是以微变形检测张力，因此当处于平衡态的系统受到较强扰动时，系统一般瞬间来不及发生反应，卷料上张力的变化幅值较大，对张力控制系统尽快重新进入平衡不利。
　　力传感器检测方式

　　气压浮辊式张力检测单元通过对连接在检测辊浮动摆臂上的气缸气压的调节来检测卷料的张力，当气缸气压设定后，摆臂上的气缸推力F1即为定值，如浮动辊上的卷料拉力2F（F为卷料张力）加摆辊重力的水平分量不能与F1平衡，则摆臂即偏离原来的位置，而使连接于摆臂端的电位器发生偏转，忽略摆辊重力的影响，此偏转即为实际张力与设定值的偏差。通过张力伺服系统控制纠偏后，浮动辊应停流在图示的平衡位置，此时，摆辊重力的影响亦自然消除，实际卷料张力与期望值相等。处于平衡态的该类系统，当发生较强扰动时，如系统瞬间来不及发生反应CONTROL ENGINEERING China版权所有，则卷料上的张力波动可暂时因浮动辊的偏摆而得到有效缓解。在某些机构中，图中的气缸可由弹簧及阻尼机构替代，从而演化为下图所示的模式。
　　气压浮辊式张力检测方式

　　浮辊式张力检测方式

　　3.张力运算控制单元及张力锥度控制单元
　　在获取张力反馈信号（来自力传感器式张力检测单元）或张力误差信号（来自气压浮辊式张力检测单元）以后，张力控制单元协同卷料的线速参考信号，决定控制单元的输出。
　　张力运算控制单元的原理框图如下：
　　张力锥度及张力初

　　张力锥度及张力初值含义如图，图中F是卷料半径最小（等于卷芯半径）时的实际张力，角α即为锥度角，当卷料半径卷至x时CONTROL ENGINEERING China版权所有，实际张力f由下式得到：
　　f=F-（x-r）tgα
　　张力锥度角α的设置应使卷径达到最大卷径R时张力值不出现负值为限。
　　如果采用恒张力控制，则张力锥度为零。

　　4.张力执行机构
　　执行机构常有磁粉离合器、矢量变频器、直流伺服系统、交流伺服系统等几种，本专题中着重介绍MFC系列宽调速矢量变频器、SC系列直流伺服系统及NC系列交流伺服系统作为张力执行机构和进行多机联动控制的应用情况。
　　在中高档张力控制及多机联动系统中，由于更高的速度及生产工艺对张力控制提出了更高的要求，使得磁粉离合器已不能胜任该类系统的执行单元，目前进口的中高档印刷机、分切机、复合机、印染机等均采用交、直流伺服系统。
　　5.MFC系列宽调速矢量变频器用于张力控制及多机联动系统的主传动：
　　在多机联动系统中，由于生产线各运动部件的机械加工精度的限制，各部件的振动、摩擦阻力的变化常会造成对主传动速度的扰动，主传动的速度的过度波动常导致从动系统跟踪精度下降乃至控制失败。在这种机构中，主传动的稳速能力已经成为收、放卷张力控制精度进一步提高的关键因素。随着这类系统对主传动的要求越来越高，主传动经历了普通电机——滑差电机——VVVF变频驱动的发展。VVVF通用变频器在5Hz以下就很难稳定工作，所以设备启动时总是要经过一段速度波动时间，使张力控制及整机工作无法顺利进入稳定状态，并且在运行过程中遇到负载变化时，速度波动较大，直接影响产品质量。
　　MFC系列变频器具有优秀的宽调速特性及稳速特性，它可驱动最普通的Y系列三相异步电机实现200倍以上的开环调速比控制工程网版权所有，可以使您的设备从零速开始真正做到平滑升速，让您的用户一开机就能得到满意的印刷包装成品。在机器进入稳态后，MFC的速度控制精度可达0.2%，即使出现外部因素强烈变动带来100%的负载变化（即负载转矩在零转矩至满转矩之间突变），MFC控制下的速度变化率也不超过额定速度的±1.5% 。
　　MFC系列宽调速