唐国方
(江苏大亚新型包装材料有限公司，江苏丹阳212300)
摘要：本文结合实际案例，围绕以PLC作为控制核心的恒张力控制系统，针对复合机按放卷、贴合、印刷、卷取四个 部分展开论述。
关键词：PLC；纸张复合机；张力控制
中图分类号：TP273 文献标识码：A文章编号：1671-0711 (2017) 01 (下）-0143-02
Engineering 工程
包装材料的生产设备之一是复合机，复合机经 过优化和改造后已经实现了智能化、微机控制，内装载有信号采集输入等分散型控制结构。各种分立 设备的运行稳定状态关系到生产质量，如果张力控 制不好就会影响系统的稳定性，导致产品质量的下 降，对生产效益有极大的影响。因此，控制张力是 保证产品质量的关键。
1PLC为核心的张力控制新系统的作用
张力控制是复合机的核心，控制得当，材料不 会发生横向或者纵向的形变，结构平整，没有褶 皱，能够在印刷过程中保持平稳和稳定，大大提 高精准率，降低废品率。因此对复合机不断进行优 化的技术改造，核心内容就是要得到稳定的张力 控制系统。在传统的微机系统的基础上，进行了以 P L C(编程控制器）为核心的张力控制系统升级改 造，以满足生产任务，实现复合机稳定控制具有良 好效果。 (1)系统架构（图1)。系统从架构上可以分 为张力控制、放卷、印刷等部分。
图1复合机张力控制结构图
(2)张力控制采用被动式放卷方式，其组成部 分包括放卷张力控制、纸料与复合辊之间的张力控 制，铝箔料和复合辊之间的张力控制。放卷的卷径 越小、越重、越宽，张力就越大。复合张力控制的效果取决于复合辊、印刷辊等的速度。在复合机的
运行中，对上述辊电机的速度调节可以得到不同的
张力。另外，基础材料的伸缩率、厚薄率、干燥情
况等，都会影响张力的产生和效果。速度加快，也
会产生较大张力，导致基材厚度不均匀，发生辊压
力波动；速度加快还会影响张力导致褶皱的发生，
微型核电池甚至出现堆积现象。
(3)放卷张力的控制由纸料、复合辊来实现控 制，纸料以及铝箔料的张力部分的控制，在放卷时
链条传动采用被动的方式，放卷过程基本保持稳定，磁粉制
动器通过调节穿动力满足张力要求。若距离较短，
则放卷张力随着料卷的加重而加重。针对不同材质
(4)系统运行改造方案。针对原有的卡板分立 的缺点，采用P L C张力控制系统（图2)，将数字
量的输人和输出依靠模块的扩展功能进行扩大输入
的功能实现，由原来的8路变为16路。模拟量的输
入和输出改用E M235进行。4路检测器对张力进行
检测和输人，3台调速器控制拖动直流电机，通过
人造细胞P L C来进行系统的逻辑控制。
2硬件部分介绍
本文以台湾生产的某型号复合机为例，在该机
的张力控制系统中，采用的是西门子的P L C逻辑控
制核心实现对复合机的控制，通过对磁粉制动器和
直流拖动电机的运行控制，实现恒张力控制，整个
工艺流程顺为：放卷一贴合一印刷一卷取。
(1)随着放卷的卷径减小，张力可保持恒定。
采用被动式的方式对纸料和复合辊之间、铝箔料和
复合辊之间技能型张力控制，其工作原理为：通过
磁粉控制器的制动力调节，实现张力的负载，这个
负载可以通过传感器进行检测。经过放大器放大后，
送到控制器中。控制器给予张力控制信号，经过制
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Research and Exploration |研究与探索.探讨与创新
覆盖膜图2控制系统总体结构图
动器作用驱动磁粉作用送到卷轴，形成闭环控制系 统。其工作流程为给定张力控制器到恒流源放大器， 经过D C 输出到磁粉制动器，再经转矩输出到张力 传感器，最后进人信号放大器，再进行放卷输人输 出信号闭环系统。使用P L C 核心的张力控制系统， 采用C P U 数字量进行模块的输出和输入等程序的实 现，利用磁粉控制器的放卷过程的张力，实现张力 检测输人，完成P L C 的逻辑控制。
(2)贴合控制流程，经过导辊的牵引力将纸料 和铝箔料放卷，以料带的形式进行贴合操作。第一 步进行涂布，之后在料带上涂上类似于胶水的物质 进行贴合，贴合号的纸料和铝箔料进入贴合辊，在 贴合辊和贴合轮的作用下实现涂布和胶水的粘合。 纸料和铝箔料粘合的过程对于P L C 控制器来说是开 环，提高直流调速器、电动机的转速是关键，否则 电流的闭环逻辑无法控制。P L C 控制器给予电机的 是速度的精确控制和稳定运行。P L C 控制器完成了 直流调速的控制输出，通过直流电动机系统完成电 流内环和转速外环的双闭环逻辑控制，整体运行状 态性能可靠，节省了测速发电机的安装。接通电源后， 进行数字量输入和输出操作，使用P L C 控制器对模 拟量进行输入和输出，分别对四个压力传感器中进 行信号调节。在模拟量输出部分进行电枢电源和励 磁电源的操控，进入三个直流调速器（图3)。
图3贴合过程输入输出信号
(3)印刷控制是将复合后的料带通过导辊输 入印刷单元输入到张力，经过偏差值的输入张力， 从张力控制器中，输出-10 ~ 10V 的电压，进入直 流调速器中，给张力反馈和张力定值进行比较得到 偏差值，得到输出量来控制直流调速器，输出张力 控制器的直流调速大小可以控制电机的转速，经过
D C 输出大直流电动机中，将印刷过程的张力控制
在正常范围内，使用控制P I D 算法，实现印刷工程 的稳定张力控制，从双闭环发展为3闭环控制系统。
(4 )S M O R E G D 全数字直流调速。贴合、印刷、 卷取过程的电路设计，g 区动和控制系统的构件采用 了全数字直流调速装置。这个系统包含了四个模拟 量输人口、八个模拟量输出口、四个开关量输人和 3个开关量输出口。装置软件操作简便，易于替换。 由于复合机正反转的特殊性，可以在短时
间内实现 复合机的点动。选择单相限速调速器可以实现控制 数字化调速器的功能，但要保证系统对控制精准度
卡孔没有要求，可以不通过测速接口就进行参数设置。
3软件部分介绍
控制系统的软件部分的启动是通过开机扫描等
程序完成，系统的存储器的运行通过P L C 在初始化 过程中进行电源和故障的监测。首先开机扫描，进 行初始化部分的操控，运行初始化程序后，如果没 有故障，则进入下一步的扫描。下面是变速操作， 可使系统不断靠近新的系统速度。最后是P I D 调节 部分，通过磁粉制动器和直流电动机完成张力控制。 扫描结束后进行故障检测阶段，发现故障启动报警 系统，如无故障，程序结束。输入过程中，如果电 源关闭，则程序运行结束，执行过程也随之结束。 如果电源部分打开，则程序进行故障输人，程序检 测故障，则进行自动或者手动选择。采用手动操作 进行程序运行时，进入运行和停车判断过程，手动 操作用于调试设备所用，自动操作用于生产。当输 入为停车程序阶段，则设备进入停止状态，如输入 为运行，则程序启动运行。
4结语
现场信号的输入和系统的控制P L C 控制核心可
保证系统的稳定性和快速性。通过系统的运行结果 证明，张力控制系统、模块化设计思路是整机运行 中对质量产生影响的主要因素。通过P L C 控制系统 是为了程序结构的清晰度，为日后的改进和维护做 准备。使用的小型P L C 作为运行系统的核心，可以
令复合机系统设计成本低，性能可靠，控制系统运 行良好。参考文献：
[1] 张亚锋.放卷气动张力控制系统的设计与实现〇].机床与液压， 2015,(2):110~112,120.
[2] 刘枫，杨超君，孙君等•超薄面料用轧光机卷取机构的减张 力控制系统设计〇].制造业自动化，2013，(10):146~148.
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