复卷机退卷张力控制系统开题报告

（论文）开题报告表课题名称复卷机退卷张力控制系统设计课题来源生产实践课题类型工程设计指导教师学生姓名学号专业电气工程及其自动化课题的意义以及国内外发展状况意义本课题来源于科研生产实践。随着科技的发展，人们对复卷过的成品纸卷要求、对复卷机的电气性能指标的要求不断提高，复卷机张力控制系统的设计不但具有现实意义，而且要求学生们灵活运用大学中所学到的专业课程知识，结合实际系统的需要，学习张力控制系统设计的一般步骤与方法，找出系统关键的被控量，寻求关键量的控制方法及原理。纸幅张力控制是保证纸卷形态至关重要的因素之一，纸幅张力最重要的作用是展平纸幅，同时稳定的纸幅张力还将避免纸幅横向偏移。正确地选用纸的张力能在一定程度上改善纸卷的质量，减少断头，保证复卷机工作稳定。因此，复卷机的传动应自动保持张力稳定，并能根据生产需要进行调节。在复卷过程中，纸幅张力的调节受其他因素的限制很大，如纸幅张力太低，纸幅将松垮或在卷曲辊上打滑；如太高，则残余应力过大，甚至爆卷或损伤纸芯。因此，要得到很好的纸卷，就要求相应复卷设备具有良好的纸幅张力控制系统，以控制张力于设定值范围内。在设计控制系统的基础上，能掌握对实际做出的系统进行初步调试与现场调试的方法、步骤、要点等，加强动手能力。完成本课题的设计不论是对学生们的专业知识的巩固和理解，还是对实际动手、动脑能力都是很好的锻炼。国内外发展状况目前国际上复卷机的发展方向是高车速、大成品纸卷、大幅宽、高利用率，其最终目的是提高生产效率，从而降低对资源的消耗和浪费。国外生产的高档复卷机中，几乎所有的操作均实现了自动化，不仅提高了效率，同时也保障了操作人员的安全。在张力控制方面，复卷控制与电气传动控制集成在一起，从而获得极佳的纸幅张力控制，复卷中可施加最大的加速度，方便操作。国产复卷机的工作车速一般不高，大都集中在1500米/分钟以下，并且国产复卷机的品种比较单一，主要是上、下引纸两种，另外比之于进口复卷机，国产复卷机的另一个弱势是自动化程度不高。目前国内对于复卷机间接张力控制的研究，大多以直流电机驱动为基础，通过控制退纸辊电机的电磁制动转矩来控制纸幅的张力。本课题的研究内容、方法、手段及预期成果研究内容纸幅张力控制有多种方法，主要为电气控制。电气控制又分为直接张力控制和间接张力控制两种。直接张力控制是用张力传感器直接测量纸幅的张力，构成张力闭环控制达到调节纸幅张力的目的。直接张力控制方式精度高，需要安装张力传感器，投资较高；间接张力控制即控制放卷辊电动机的制动功率，使之恒定。对于要求高精度张力控制及高生产率的复卷机系统，用间接张力控制升速及降速期间要进行动态转矩的补偿，以获得较高的张力控制精度。两种张力控制方式根据不同使用场合使用。不管采用哪种控制方式，放卷辊在正常工作时，总是长期处于制动状态，以建立复卷时的纸幅张力，引纸时放卷辊工作在电动状态，工作运行时自动切换到张力控制状态，故要配以四象限运行系统。在基于直流电机转矩控制的方案中，重点分析了原纸卷转动惯量的影响，指出由于原纸卷的转动惯量是渐变的，因此尽管纸幅负载在车速不变时是恒功率负载，但是电机的电磁制动功率却不应该是恒定的，因此退纸辊电机的调速过程并不是恒功率调速。通过原纸卷转动惯量的计算公式，以及相应的离散化方程和便于在PLC中编程的近似计算方程可以给出了以原纸卷转动惯量为补偿量的电磁制动转矩限幅值的计算公式。当工作车速不变时，实际张力与设定张力之间有一个固定的误差，但张力是稳定的，当没有对制动转矩进行补偿时，实际张力是随着复卷的进行逐渐增大的，并且工作车速越高，这种漂移越大，从而证明在高车速复卷机的设计中，必须考虑原纸卷惯性转矩的影响。在基于转速控制的纸幅张力控制方案，其理论基础是弹性力学中的胡克定律。当纸幅的变形处于弹性变形范围内时，纸张的应变与张力成正比。而纸幅的应变又可以用纸幅运行两端的线速度来表示，所以控制纸幅的张力，就等效于控制纸幅的应变，也等于控制纸幅两端的线速度。计算出原纸卷的半径后，则控制其线速度可以通过控制其电机转速来实现。转速控制方案是一种通用型的方案，既可应用于直流电机，也可应用于交流电机。方法和手段1、搜集并熟悉有关复卷机机械、工作机理和电控系统的相关资料。2、掌握复卷机的工艺过程及成品纸卷的质量指标要求。3、掌握复卷机工艺过程对复卷机电控系统提出的退卷张力控制要求。4、建立退卷张力的数学模型，并在此基础上确定退卷张力的可行性控制方案，理清退卷张力的控制思路。5、针对一套具体复卷机电控系统的技术协议，考虑系统必须达到的控制要求，对系统进行硬件配置，确定系统的结构框图，控制方案。6、针对具体的系统配置，设计各退纸辊的组态功能，程序流程。7、对整个设计进行总结，认真完成论文及答辩。预期成果直接张力控制应当与间接张力控制方案相结合，才能发挥其响应快速的优势，同时避免其它方面的不足。而目前情况下，在设计复卷机电控系统时，以间接张力为主，张力反馈为辅的设计思路才是切实可行的。张力控制系统设计的完成将使控制响应的快速性和控制的平稳性进一步提高，从而使复卷机的运行更加稳定可靠。任务完成的阶段安排及时间安排周次设计（论文）任务及要求。14收集相关资料，做开题工作。56毕业实习。712建立数学模型，分析可行性控制方案，设计张力控制系统。1314着手构思论文，参与复卷机电控系统的调试工作。15以正规的格式、通顺的语言，条理清楚地撰写论文。16完成论文，并准备答辩。参考文献1陈伯时电力拖动自动控制系统机械工业出版社1999102孟彦京造纸机变频传动原理与设计陕西人民出版社20023费里雅捷纸的性能轻工业出版社198574顾绳谷电机及拖动基础机械工业出版社198865胡寿松自动控制原理国防工业出版社199936袁佑新程彪复卷机张力自动控制系统中国造纸200117陈黎敏等PLC在复卷机张力控制中的应用机械与电子200168唐志祥卷筒包装材料的张力分析包装工程VOL20NO319999张东生卷筒纸印刷张力波动的原因及解决措施中华纸业2002210孟彦京等复卷机电气传动系统设计与分析西北轻工业学院学报2000911张向东复卷机纸卷结构控制纸和造纸19979第5期12郭艳萍复卷机恒张力与负荷分配控制设计及应用控制理论与控制工程20055注1、课题来源分为科研课题；教学及实验室建设课题