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包裝機(jī)卷帶包裝材料供送過(guò)程中，卷帶包裝材 料的張力對(duì)包裝的質(zhì)量和包裝機(jī)的工作速度有很 大的影響.隨著工作時(shí)卷帶包裝材料的半徑不斷縮 小，其在供送過(guò)程中的張力也不斷地變化，張力大 則可能引起包裝材料的塑性形變甚至斷裂，張力小 則引起包裝材料的打折、起皺從而影響包裝質(zhì)量和 包裝機(jī)的工作速度.控制張力的實(shí)質(zhì)是控制卷筒材 料轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力矩.目前，國(guó)外包裝機(jī)卷筒材料 供送過(guò)程張力控制系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行元件控制主要釆用 兩種方法：電機(jī)控制和滑動(dòng)控制.其中電機(jī)控制經(jīng) 常應(yīng)用于對(duì)速度和張力都有要求的大規(guī)模系統(tǒng)中， 滑動(dòng)控制一般用于低張力的小規(guī)模系統(tǒng)中.由于大 部分包裝生產(chǎn)中要求張力值較小且恒定，本文針對(duì) 于生產(chǎn)要求，所研究的張力控制系統(tǒng)中釆用磁粉制 動(dòng)器作為執(zhí)行元件.

1磁粉制動(dòng)器的工作原理

嵌裝著線圈的主動(dòng)件和被動(dòng)件之間裝有軸承. 兩者之間形成了一個(gè)同心的圓柱形氣隙.在此氣隙 中，放入導(dǎo)磁率高、耐熱性好的不銹鋼磁粉,當(dāng)主動(dòng) 件回轉(zhuǎn)而線圈不通電勵(lì)磁時(shí)，氣隙中的磁粉由于離 心力作用被壓附在主動(dòng)件的內(nèi)壁上，因此被動(dòng)件處 于完全脫離狀態(tài).若線圈通電勵(lì)磁，則將有磁場(chǎng)產(chǎn) 生，磁粉在磁場(chǎng)作用下立即把兩個(gè)回轉(zhuǎn)體連接在一 起，由磁粉間的磁性結(jié)合力和磁粉與兩運(yùn)動(dòng)件的摩擦力來(lái)傳遞力矩⑴.通過(guò)控制勵(lì)磁電流來(lái)控制磁 粉制動(dòng)器的輸出力矩，進(jìn)而保證張力的恒定.

3張力控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

本文釆用工業(yè)控制器即單片機(jī)作為整個(gè)張力控制系統(tǒng)的核心，用磁粉制動(dòng)器作為執(zhí)行元件，用 張力傳感器實(shí)時(shí)反饋張力的變化系統(tǒng)的原理。

釆用8098十六位單片機(jī)來(lái)完成控制任務(wù)，單 片機(jī)接受人機(jī)對(duì)話的主控信號(hào)，如張力給定值 等⑹.并通過(guò)RS - 232C串行接口，把數(shù)據(jù)和命令 送到其他元件，同時(shí)也接受反饋回來(lái)的檢測(cè)數(shù)據(jù)、 控制參數(shù)等，供整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)、控制、顯示之用.此 外，單片機(jī)還負(fù)責(zé)控制牽引電動(dòng)機(jī)的速度,使它工作在一定的工作速度上m.

張力傳感器所釆集的信號(hào)經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn) 換后，被單片機(jī)按照一定的算法處理，再由A/D轉(zhuǎn) 換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)PWM放大后控制磁粉 制動(dòng)器的輸出轉(zhuǎn)矩,從而維持張力的恒定.

所釆用的磁粉制動(dòng)器，其額定 電壓DV24V,額定轉(zhuǎn)矩3 N-m,激磁電流變化范圍 0~ 0.53 A.選用Kortis的AS- 101角度傳感器，工 作電源10 ~ 30 V/15 mA,最大檢測(cè)角度200。,精確 度 2.5 mV.

4張力控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

張力控制系統(tǒng)的軟件主要完成參數(shù)設(shè)置、模擬 量輸入、張力計(jì)算及調(diào)整、模擬量輸出等功能.其程 序框圖如圖5所示.

5結(jié)論

為在單位階躍輸入下仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，仿 真工具為Simulink.中橫坐標(biāo)為時(shí)間(s),縱坐標(biāo) 為張力(N).經(jīng)仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行證明，系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)合理,數(shù)學(xué)模型正確.相對(duì)于精度較低的摩擦 式張力控制效果較好，可以實(shí)現(xiàn)恒張力控制.