Page 120 - 《橡塑技术与装备》2025年8期

橡塑技术与装备
HINA R&P TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

上下摆幅时，系统会根据位置电位器反馈的信号对牵
引输出相应的信号控制其速度的变化来达到设定张力，
使浮辊稳定在相应的位置。该结构缺点是，张力大小
由配重块决定，如果当前配重无法满足其生产要求，
调整张力较为麻烦。

图 2 气动式浮动张力简易结构图
图 1 配重式浮动张力简易结构图
进行调用。程序结构主要分为张力计算，PID 控制等
1.2 气动式浮动张力辊 组成。
气动式浮动张力辊主要由控制器（张力控制器或 2.1 浮辊位置计算
者 PLC 控制系统）、浮动辊、位置电位器、气缸和比 浮辊张力控制其核心就是位置控制，所以首先将
例阀控制等组成（见图 2）。它也是一种间接张力检测 浮辊的位置通过程序转换成实际位置，再将其位置信
方式，将位置电位器安装在摆辊的支点随着浮辊一起 号发送至张力控制程序。如图 3 所示，IN1 为浮辊最
转动，或者将电位器安装在气缸上随着气缸的行程进 小位置的电压值，IN2 为浮辊最大位置的电压值，IN3
退都可。不同的是虽然都是位置控制模式，但气动式 为浮辊最大位置的工程值，IN4 为浮辊最小位置的工
浮动张力在张力稳定时，薄膜的张力和气缸的作用力 程值， IN5 为程序工程转换值， IN6 为实际位置工程值。
保持平衡，浮辊需要始终保持在中间位置。当张力发 在校准好 IN1—IN4 四个实际工程值后，通过两点间
生变化导致浮辊前后摆动时，系统需根据位置电位器 距离公式（如图 4 所示）计算出当前浮辊的实际位置值。
反馈的信号对牵引输出相应的信号控制其速度的变化
来使浮辊固定在中间位置。气动式浮动张力控制，需
要将气缸的作用力转换成张力（例如 2 MPa 的气压等
于 50 kg 的张力，这个需要用实际砝码校准），这样才
能让用户直观的设定符合实际工作环境的张力。也有
在浮辊前再增加一个张力辊来显示其实际张力，两种
方式都可以。总之而言，气动式浮动张力模式中，设
定张力是控制气缸的作用力，位置电位器则是控制牵
引的速度信号，两者在控制上需区分。对比配重式浮
动张力结构，张力实际由比例阀控制，适用方位更广。

2 浮动张力的控制程序设计
图 3 浮辊位置计算功能块
本文以气动式浮动张力控制为例来介绍的控制程
序的硬件组态结构由西门子 S7-1215c CPU 和西门子 2.2 浮动张力 PID 计算控制
G120 系列变频器（240E-2 功率单元搭配 250S-2 控 如图 4 所示，该功能块为 PID 控制功能块，其
制单元）组成。编程软件则是西门子博图平台，整个 中 Setpoint 为浮辊的设定位置（浮动辊最大行程
系统使用 PROFINET 现场总线网络，将 PLC、HMI =100%，由于浮动张力辊的位置需始终保持在中间位
和变频器等连接在一起，实现实时控制与信息交换。 置， 故 该 值 也 可 以 设 置 为 50%），Input 为 浮 辊 的 实
程序结构先通过 FB 功能块进行封装，在由 FC 功能块 际位置，ManualEnable 为 PID 计算使能的开关按钮，

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