西安工程大学本科毕业设计（论文）
张力传感器张紧装置丝束芯模纱筒信号放大 RS232A/D转换PLC伺服驱动器 速度指令D/A转换工控机 图2-8张力控制系统方案
该张力系统设计方案结构简单，在考虑控制精度的同时，兼顾设备体积的大小，全闭环的控制方式，保证了丝束张力的控制精度。
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第3章 铺放头前端控制系统设计
3.1控制过程的主要内容
在本文中一共将纤维铺放的输送控制系统分为三部分：铺放头前端的放纱部分、铺放头中的重送部分和铺放头中的剪切部分，在本论文中主要讨论的是铺放头前端的放纱部分，所以在本章节中，将对这部分做详细的设计与谈论。 纱线在放纱时将先和背衬纸分离，而分离的背衬纸将会被卷绕起来。背衬纸卷绕时卷筒的直径逐渐增大，在整个过程中保持被卷背衬纸的张力[7]不变十分重要，因为张力过大会将纱线拉细甚至拉断，或造输送速度不均匀，而张力过小则可造成卷绕松弛。为使在卷绕过程中张力保持不变，必须在产品卷绕到卷盘上的盘径增大时同步增大驱动卷筒的电机的输出力矩；同时为保持卷绕产品线速度不变，须使卷盘的转速随之降低。
铺放头前端的放纱部分共分为两个机构：一个是放卷机构，一个是收卷机构。
3.2 放卷机构
3.2.1 放卷机构的要求
放卷机构中主要是完成预浸纱的放纱与输送过程，在这个过程中由于铺放带卷成卷来供应以存储在卷盘上，在铺放过程中释放铺放带，并保持一定的张力，剪切铺放带时保持张力，要考虑到放卷装置启动、停止平稳，转矩恒定的要求，用一个磁粉制动器作为放卷的执行装置。其中磁粉制动器将在下章做详细的阐述。
3.2 .2放卷机构的设计及控制
张力传感器张力放大器磁粉离合器 人机界面（张力设定）磁粉离合器
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图3-1 放卷控制系统
如上图所示，将用一个张力传感器[8]与张力放大器组成一个张力检测装置，然后将张力数值传送给PLC，最后靠控制PLC来控制磁粉离合器的力矩，使得张力维持在一个恒定的数值，以便纤维的匀速输送。
3.3 收卷机构
3.3.1 收卷机构的要求
收卷机构中主要是完成纱卷中背衬纸的分离与收卷，产品卷绕时卷筒的直径逐渐增大，在整个过程中保持被卷产品的张力不变十分重要，凶为张力过大会将线材的线径拉细甚至拉断，或造成产品的厚薄不均匀，而张力过小则可造成卷绕松弛。为使在卷绕过程中张力保持不变，必须在产品卷绕到卷盘上的盘径增大时同步增大驱动卷筒的电机[9]的输出力矩；同时为保持卷绕产品线速度不变，须使卷盘的转速随之降低。因此选择合适的电动机至关重要，其中电动机将在下章做详细的阐述。
3.3.2收卷机构的设计及控制
牵出织物相控调压控制器
图3-2 闭环卷绕控制框图
如图所示，产品卷绕时卷筒的直径逐渐增大，在整个过程中保持被卷产品的张力不变十分重要。由于T=F×D，所以必须在产品卷绕到卷盘上的盘径增大时同步增大驱动卷筒的电机的输出力矩；同时为保持卷绕产品线速度不变，须使卷盘的转速随之降低。
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3.4 PLC选型及I/O地址分配
（1）PLC选型：PLC机型[10]选择的基本原则是在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性价比最优的机型。通常做法是，在工艺过程比较固定、环境条件较好的场合，宜选用整体式结构的PLC，其他情况则最好选用模块式结构的PLC；对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带A/D转换、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机型就能满足要求；而在控制比较复杂、控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现PID运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或高档机（其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等）。本文所采用的可编程控制器是OMRON公司生产的CPM2A-40CD型。 （2）I/O地址分配
作用 高位 地位 左位 右位 光电开关 自动 手动
名称 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 PS SA SA
地址 00000 00001 00002 00003 00004 00005 00006
作用 手动上升 手动下降 手动左移 手动右移 手动夹紧 手动放松
名称 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6
地址 00007 00008 00009 00010 00011 00012
表3-1 输入信号地址分配表
作用 上升电磁阀 下降电磁阀 左移电磁阀 右移电磁阀
名称 YV1 YV2 YV3 YV4
地址 01000 01001 01002 01003
作用 夹紧电磁阀 手动指示 自动指示
名称 YV5 L6 L7
地址 01004 01005 01006
表3-2 输出信号地址分配表
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3.5控制电路设计
控制电路设计图3-3 PLC接线图
PLC控制系统电路如图3-3所示，SA为自动╱手动选择开关，选定机械手[11]
的工作方式，SA接通00005时，为自动工作方式，SA接通00006时，为手动调整工作方式，为便于控制系统的调试和维护，系统增加了显示功能，当手动╱自动转换开关打到“手动”位置时，按下相应的手动按钮，可实现上升、下降、左移、右移、夹紧、放松的手动控制。同时，“手动”状态指示灯亮，动作时，相应的动作指示灯亮，当机械手处于原点时，将手动╱自动转换开关打到“自动”位置时，“自动”状态指示灯亮，进入自动工作状态，手动按钮无效。
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自动手动