张力控制问题与故障.docx
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张力控制问题与故障
张力控制问题与故障
7.1张力控制原理及技术参数
“金明”吹膜收卷中采用张力传感器、张力信号放大器，PLC组成张力控制系统，实现闭环张力控制。
在张力闭环控制中，张力传感采用的是应变片电桥测试原理，采用穿轴式或支座式安装使用，能精确测出薄膜施加在张力辊上的力，根据所受的力的大小，输出与之成正比的电压信号，在吹膜设备上采用ZC穿轴式张力传感器或三菱支座式张力传感器。
ZC穿轴式张力传感器具有方向性，红点为合力方向。
ZC穿轴式张力传感器技术参数
供电电压6~12V，
输出电阻350欧姆，
灵敏度2mv/V，
电气连接1、电源+，4、电源-，2、信号+，3、信号-，
其他详细技术参数及三菱支座式张力传感器详见相应的说明书。
张力信号放大器与张力传感器配套使用，它为张力传感器提供必要的校准及调零电压，并将传感器的检测信号放大后输出，这些信号通过PID控制器或PLC控制牵引或收卷变频器，实现闭环控制。
TAC100-020及TAC100-020A技术参数：
电源：
24V
张力传感器电源：
12V
张力传感器输入信号：
20mV
其他控制信号输入与输出：
0-10V
其他详细技术参数及TE-PC或LM-10TA使用说明详见相应的说明书
TAC100-020A配线端子定义（粗体蓝色部分为控制器信号输出，其他为信号输入）
24V（+）、0V（-）——电源输入端
VCC（+）、GND（-）——张力传感器用电源12V
TR1（-）、TR2（+）——张力传感器（右）信号输入用0-20mV
TL1（-）、TL2（+）——张力传感器（左）信号输入用
VO（+）、COM（-）——实际张力输出0-10V
A1（+）、A1（-）——张力设定值0-10V
A2（+）、A2（-）——前一级速度信号（同步线速度）0-10V
AP（+）、COM（-）——控制变频器速度输出0-10V
ZERO电位器——调零
SPAN电位器——校准
R1电位器——积分时间粗调10-250S
R2电位器——积分时间微调1-50S
R3电位器——增益调整
R4电位器——同步信号调整
其他张力信号放大器或控制器具体连接线定义及方法可详见具体的使用说明书。
7.2控制方案
“金明”设备主要采用两种张力控制方案：
使用张力传感器，TAC100-020A（张力信号放大PID控制器，简称张力控制器），张力控制器直接控制变频器、同时将实际张力输出给PLC以供显示实际张力大小，PLC输出给张力控制器张力设定。
（调校步骤1、2、3）
7.3张力调较
张力调较步骤:
7.3.1同步线速度的调整（仅用于TAC100-020A）
张力控制是在上一级的线速度的基础上进行速度微调，同步线速度的调整的好坏直接影响到张力的控制精度。
此步骤在设备出厂时已经过调试，客户无须调整。
但如果客户有更换张力控制器或更改过牵引及收卷装置（如变频器、减速箱等）后张力控制失灵，要重新此步骤的调较。
同步线速度可用仪表测量或在张力稳定的条件下查看各变频器的实际频率得到同步线速度的具体数值。
调校方法：
Ø短接C2与OV端子，拆除原C3联接线（或者将C3连接线接到C2，PLC面板打到速度模式）。
Ø启动第一、二牵引，内、外收卷，第一牵引设为25Hz。
Ø调整R4电位器使第二牵引，内外收卷的线速度与第一牵引保持一致。
Ø线路复原。
Ø此步骤调整完毕
例：
“用仪表测量线速度”调较的方法
部件
调整前
调整后
实际线速度
实际频率
实际线速度
实际频率
第一牵引
30m/min
25Hz
第二牵引
33m/min
25Hz
30m/min
22.7Hz
外收卷
36m/min
25Hz
30m/min
20.8Hz
内收卷
36m/min
25Hz
30m/min
20.8Hz
在“张力稳定的条件下查看各变频器的实际频率得到同步线速度的具体数值”调校的方法
张力稳定的具体数值
调整前
调整后
实际线速度m/min
实际频率Hz
实际频率Hz
实际频率Hz
第一牵引
未知
25
25
25
第二牵引
未知
22.7
25
22.7
外收卷
未知
20.8
25
20.8
内收卷
未知
20.8
25
20.8
7.3.2调零和校准
张力传感器属于精密元器件，在使用和运输过程中，由于有可能受到外力的作用或者元器件老化的因素，都会造成张力传感器的轻微变形，因此张力传感器应当定期进行调零与校准工作（建议3个月检测一次）。
在调零与校准工作前，应对张力辊做一下检查：
检查张力传感器的合力方向是否正确，ZC穿轴式张力传感器红点为合力方向。
检查张力辊是否转动灵活。
检查张力传感器插头是否松动。
张力信号放大器或控制器配接线是否断路或短路。
TAC100的调零和校准方法：
Ø调零
在张力辊不受力（空轴）的情况下，调整ZERO电位器（顺时针输出增大，逆时针输出减少），用电压表检测VO、COM输出电压，使其输出为零。
观察PLC操作界面，察看实际张力是否为零。
Ø校准
在张力辊上按照膜路方向吊挂标准砝码（5Kg），砝码必须在各辊的中心，调整SPAN电位器（顺时针输出增大，逆时针输出减少），用电压表检测VO、COM输出电压，使其输出为相应值。
观察PLC操作界面，察看实际张力是否为5Kg。
例：
传感器最大张力=30Kg
标准砝码=5Kg
VO、COM输出最大电压=10V
VO、COM端电压=VO、COM输出最大电压*砝码重量/传感器最大张力（Kg）
=10*5/30
=1.67（V）
调整VO、COM输出电压为1.67V
Ø检查
此步骤目的为验证张力传感器的可重复性是否正常。
张力辊不受力（空轴）检查检测VO、COM输出电压是否为零，观察PLC操作界面，察看实际张力是否为零。
吊挂标准砝码（5kg）用电压表检测VO、COM输出电压，使其输出为相应值。
观察PLC操作界面，察看实际张力是否为5kg左右。
如果检查数值偏差较大，需检查张力辊是否正常？
吊挂砝码的方式是否正确？
再次校准。
注：
其他型号的调零校准方法详见具体的使用说明书。
7.3.3测试
测试的目的是检测1、2步的调较是否正确，检测张力控制器是否正常，为正常生产做准备。
Ø启动第一、二牵引，内、外收卷，第一牵引设为25Hz
ØPLC操作界面上设置为张力模式
Ø设定第二牵引张力为5kg（此时实际张力为0kg）
Ø空载时，观察第二牵引实际速度是否高于同步时速度3Hz左右
Ø对第二牵引张力辊施加外力大于5kg（可用手按受力方向压张力辊,使实际张力>5kg）
Ø第二牵引会慢速下降，观察第二牵引实际速度是否低于同步时速度3Hz左右
Ø内外收卷张力测试同二牵引
Ø张力检测完毕,.
例：
同步数值可参照调校步骤1方法得到
同步数值
空载
加载
实际频率Hz
实际频率Hz
实际频率Hz
第一牵引
25
25
25
第二牵引
22.7
25.7左右
19.7左右
7.4张力控制器高级调较
此部分一般为在线调整，出厂已调整好，无须调整，当张力控制失常时，先检查张力传感器、膜路是否正常，排除其他故障依然无法解决时，由专人调整。
调整时请注意调整前数值和参数，防止控制继续恶化。
调整前应先进行调校步骤1、2。
调整时先调整张力稳定性，再调整张力偏差。
稳定性主要表现在张力波动较大。
张力偏差主要表现实际张力与设定张力存在偏差，张力稳定但较长时间实际张力无法与设定张力相同。
调整方法:
调整控制器R1、R2、R3，当张力波动较大时，先逆时针调整R2，再逆时针调整R1，如果张力波动还较大，可再逆时针调整R3，直至张力稳定。
张力偏差主要是调校步骤1没有调较好，重复调校步骤1。
R1时间粗调，顺时针调整数值越大，反应越灵敏，但过大则容易张力振动。
R1时间微调，顺时针调整数值越大，反应越灵敏，过大则容易张力振动。
R3为增益调整，顺时针调整数值越大，反应越灵敏，逆时针调整数值越小,越稳定，动态性能越差。
7.5常见张力控制问题
7.5.1收卷张力、收卷椎度与薄膜宽度的关系？
薄膜设备中采用张力自动控制，牵引张力和收卷张力是为了使薄膜正常牵引和收卷之需要，张力过小，不能在弓辊产生足够的力使膜展平而产生皱褶，张力过大，又会使薄膜被拉伸，（如果使用称重控制将产生实际厚度与显示厚度存在偏差的现象），造成薄膜质量下降。
第二牵引的张力与表面收卷的张力的关系，如果第二牵引张力与表面收卷的张力关系调整不好时，会造成收卷部分拉伸或收缩（如果使用测宽设备将产生实际宽度与显示厚度存在偏差的现象）
锥度控制的作用是当卷径增大时，逐渐衰减压臂的压力，使膜卷与表面辊之间的压力保持恒定。
保证在收卷卷径增大时，薄膜成品宽度不减少。
7.5.2第二牵引和收卷张力与锥度如何设定？
第二牵引和收卷张力设定最小值以不产生薄膜皱褶为准，越小越好。
当采用单边收卷时，第二牵引张力稍大于收卷张力。
当采用双边收卷时，第二牵引张力稍大于内外收卷张力之和。
设定收卷臂压力时，大致上为1.0Mpa-2.0Mpa之间示情况而定。
设定锥度时以收卷成品不产生（开始宽度宽、大卷径后宽度窄）的现象为最小值，但注意防止张力衰减到膜卷与表面辊之间无法产生足够的压力，造成收卷跑边等现象。
7.6张力控制失常的常见故障、原因排除方法
7.6.1张力控制器无法校零或校准
Ø检查张力辊是否转动灵活。
Ø检查张力传感器安装方向，ZC穿轴式张力传感器红点为合力方向。
Ø校准负载没有按照膜路方向吊挂。
Ø校准负载的膜路上有较大的其他负载，如部分机型的第二牵引，使标准砝码的无法准确的反应在张力辊上。
Ø检查张力传感器电源电压，一般为12V。
Ø检查张力传感器输入范围TR1、TR2是否正常，张力传感器信号输入范围为0-20mV，如果超出，则张力传感器损坏。
Ø检查张力信号放大器或控制器电源灯是否点亮，如果张力传感器信号正常（TR1、TR2为0-20MV,TR1为负,TR2为正,TL1、TL2为0MV,VCC、GND为12V），则张力信号放大器或控制器损坏，更换。
7.6.2实际张力一直显示最大值或最小值0Kg
Ø检查各变频器是否正常工作，输出是否正常。
Ø检查线路是否正常。
Ø检查张力辊及张力传感器轴承是否卡死。
Ø检查膜路导辊是否运转灵活。
Ø检查旋转牵引导辊运行是否正常，特别是如果导膜时太紧气垫辊将会引起二牵引张力波动或张力过大。
Ø检查张力/速度模式是否在张力模式。
Ø重复调校步骤1、2。
Ø张力传感器损坏。
Ø张力控制器损坏
7.6.3张力波动比较大
Ø检查薄膜是否在动力辊上是否有打滑现象。
Ø检查二牵引夹棍是否夹紧力太小，间隙过大。
Ø观察膜泡是否波动很大，膜泡波动大也容易造成张力波动大。
Ø检查膜路及辊。
Ø检查传动装置是否正常。
Ø重复调校步骤1、2、3。
Ø张力控制器高级调较。
Ø张力控制器损坏或调乱，更换或重调。
7.6.4张力一直存在偏差
Ø检查薄膜是否在动力辊上是否有打滑现象。
Ø重复调校步骤1、2、3。
为保证电气系统控制的安全与可靠，电气控制柜必须定期检查各零部件的动作状态，接线的松紧情况，损坏的零件应及时更换。
并经常进行除尘工作，保持清洁。
定期检查各电机冷却风机，确保电机良好散热，机器周围如有干扰较大的用电设备应良好接地，减少干扰。
另外，具体操作说明请阅读控制系统说明书。
7.TensionControlandFaults
7.1TensionControlTheoryandTechnologicalParameters
Toachieveclosedlooptensioncontrol,thetensioncontrolsystemofJinmingblownfilmwinderismadeupoftensionsensor,tensionsignalsamplifierandPLC.
Intheclosedlooptensioncontrol,thetensionsensorfollowsstrainingsheetelectricalbridgemeasuringtheory.Itcanbeinstalledwithanaxisoronabase.Itcanmeasurethefilms’exactpoweronthetensionrollerandoutputvoltagesignalsinpositiveratiowiththepower.ZCaxistensionsensorandMitsubishibasetensionsensorareusedintheblownfilmequipment.ZCaxistensionsensorcanindicatethedirectionsofthepowers.Theredspotstandsforthedirectionofresultantforce.
ThetechnologicalparametersofZCaxistensionsensorareasfollows:
Voltageofpowersource:
6~12V，
Outputresistance:
350Ohm
Sensitivity:
2mv/V，
electricalconnection1、powersource+，4、powersource-，2、signal+，3、signal-，
TheotherdetailedtechnologicalparametersanddetailsofMitsubishibasetensionsensorcanbeseenintherelevantinstructions.
Tensionsignalsamplifierisusedtogetherwithtensionsensor,providingtensionsensorwithnecessarycalibrationandzeroingvoltageandoutputtingthesignalsofthesensorafterithasamplifiedthem.ThesesignalsachieveclosedcontrolthroughthePIDcontroller,PLCcontrolhaul-offorwindinginverter.
ThetechnologicalparametersofTAC100-020andTAC100-020A:
powersource：
24V
powersourceofthetensionsensor：
12V
inputsignalsoftensionsensor：
20mV
inputandoutputoftheothercontrolsignals：
0-10V
TheotherdetailedtechnologicalparametersanduseguidesforTE-PCorLM-10TAcanbeseenintherelevantinstructions.
TAC100-020Awiringterminaldefinition（Theblueboldfacespresentcontrolsignalsoutput,andtherestpresentsignalsinput.）
24V（+）、0V（-）——inputterminalofpowersource
VCC（+）、GND（-）——powersourcefortensionsensor:
12V
TR1（-）、TR2（+）——forthesignalsinputoftensionsensor（right）0-20mV
TL1（-）、TL2（+）——forthesignalsinputoftensionsensor（left）
VO（+）、COM（-）——realtensionoutput:
0-10V
A1（+）、A1（-）——settension:
0-10V
A2（+）、A2（-）——speedsignalsofthepreviousstep（synchronouslinespeed）:
0-10V
AP（+）、COM（-）——speedoutputofthecontrolinverter:
0-10V
ZEROpotentiometer——zeroing
SPANpotentiometer——calibration
R1potentiometer——roughadjustmentofintegraltime10-250S
R2potentiometer——tinyadjustmentofintegraltime1-50S
R3potentiometer——plusadjustment
R4potentiometer——synchronoussignalsadjustment
Thedefinitionsandmethodsofspecificconnectionsoftheothertensionsignalamplifiersorcontrollerscanbeseenintherelevantinstructions.
7.2ControlProposals
Jinmingequipmentadoptsthefollowingtwotensioncontrolproposals:
AtensioncontrollerandTAC100-020A（tensionsignalsamplificationPIDcontrollerwhichiscalledtensioncontrollerforshort）areused.ThetensioncontrollercontrolstheinverterdirectlyandmeanwhileoutputtherealtensiontoPLCtobedisplayed.PLCwilloutputthetensionsettingintothetensioncontroller.（adjustmentsteps1,2,3）
7.3TensionAdjustment
Tensionadjustmentsteps:
7.3.1Synchronouslinespeedadjustments（onlyforTAC100-020A）
Tensioncontrolisthetinyspeedadjustmentbasedonthelinespeedofthepreviousstep.
Theadjustmentofthesynchronouslinespeedhasanimmediateinfluenceontheaccuracyoftensioncontrol.
Customersdonotneedtodothembecausetheyhavebeenfinishedinthefactory.
However,ifthetensioncontrollerhasbeenchangedortensioncontroldoesnotworkafterthehaul-offandwindingunits（suchastheinverterorgearbox）havebeenchanged,theadjustmentshouldberepeated.
Thespecificsynchronouslinespeedscanbemeasuredbyinstruments.Theycanalsobegotbylookingattheinverters’realfrequencieswhenthetensionisstable.
Adjustmentmethods:
ØConnecttheterminalC2totheterminalOVandremovetheformerlinkinglineofC3（orconnectthelinkinglineofC3toC2andturnPLCpaneltothespeedmodel）.
ØStartthefirstandthesecondhaul-offunits,theinternalandtheexternalwindersandsetthefrequencyoffirsthaul-offto25Hz.
ØAdjustthepotentiometerR4tomakethespeedsofthesecondhaul-offunit,theinternalandexternalwinderscomplywiththatofthefirsthaul-offunit.
ØRecoverthecircuit.
ØTheadjustmentshavebeenfinished.
Forexample:
Theadjustmentmethodfor“measurethelinespeedwithinstrument”:
Parts
Beforeadjustment
Afteradjustment
Reallinespeed
Realfrequency
Reallinespeed
Realfrequency
The1sthaul-offunit
30m/min
25Hz
The2ndhaul-offunit
33m/min
25Hz
30m/min
22.7Hz
Theexternalwinder
36m/min
25Hz
30m/min
20.8Hz
Theinternalwinder
36m/min
25Hz
30m/min
20.8Hz
Theadjustmentmetho
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