摘 要

在纸张，纺织和带钢的车间生产中，卷筒机都是最后一个部分，所以卷筒机的技术水平直接影响着出厂产品的品质质量。在以前技术不发达的时期，因为卷筒机控制系统和卷取技术的不完善，产品的次品率一度超过了10%。要想保证出厂产品的质量足够好，我们一要有一个先进的卷筒机控制系统，再者就是要有先进的卷取技术。世界上很多发达国家都早意识到这个问题，他们都主动地投入大量的人力物力资源来研究卷取张力控制系统及卷取技术。经过知识和经验的反复累积，他们已经把卷取张力控制技术运用得可以说是炉火纯青。要想把卷筒机控制系统做好，除了把卷取系统的张力控制技术作为卷筒机控制系统的核心之外，还应按照不同的生产工艺选取不同的张力设定值这样能够更进一步的增加产品的成品率，随后在卷取加工过程中保证张力设定值的恒定。卷筒机张力控制系统的控制性能对正常生产及成品的质量起了非常重要的影响，而卷筒机系统张力技术的关键是恒定的张力控制。所以想要把卷筒机控制系统做的更加完善，必须做到面面俱到。我们对卷筒机控制系统的继续钻研具有非常深刻的意义。

本次毕业设计的主题是卷筒机控制系统的研究，以纸张的卷取为基础来设计一种利用交流伺服系统控制卷筒机张力的方案,对系统的软硬件进行设计，设计的目的是要使这个系统具有结构简单，而且要保证系统的精度很好。根据实验室已有的条件，将实习生产中的张力控制，转变成电机运行的转速和转矩控制，采用PLC 、变频器、HMI来完成相关设计。

关键词：卷筒机 张力控制  速度控制 PLC

Abstract

In the production lines of paper, textile and strip, coiling is the last link. It has an important effect on the quality of the factory products . A good coiling tension control system and advanced coiling technology are the quality indexes to guarantee the quality of the manufactured products In the history, due to coiling control system and technology is very backward, there have been more than 10% defective products. To this end, many countries are actively involved in research and improve the coiling tension control system and technology. With the accumulation of experience and knowledge, people have slowly mastered the best coiling tension control technology. Coiling tension control system is the core of the coiling system tension control technology. In addition, in order to further improve the yield, we should select the corresponding tension setting value according to different production processes, and then maintain the constant value of the tension setting during the coiling process. Obviously, the control quality of the coiling tension control system has a very important impact on the quality of the normal production and the finished product. Constant tension control is the key to the coiling system tension technology, so it is very important to study and discuss the coiling tension control system deeply.

This topic is the research of the control system of the reel machine. Based on the coiling of the paper, a scheme of controlling the tension of the reel machine by using the AC servo system is designed, and the hardware and software of the system are designed. The system has simple structure and high precision. According to the existing conditions in the laboratory, the tension control in the practice production is changed into the motor speed and torque control, and the PLC, frequency converter and HMI are used to complete the relevant design.

Key words: Reel machine, Tension control, Speed control, PLC

目录

第1章绪论 1

1.1研究的背景和意义 1

1.2国内外发展现状和研究水平 2

1.3本文的主要研究内容和研究方法 3

第2章卷筒机控制系统总体设计方案 5

2.1系统结构 5

2.2卷取及张力控制方式 5

2.3卷径计算 7

2.4转矩计算 8

第3章卷筒机控制系统硬件设计 9

3.1硬件选型 9

3.2MD380 系列变频器 10

3.3汇川H2U系列PLC及通信模块 11

3.4触摸屏 14

3.5反馈装置（浮动辊） 14

第4章卷筒机控制系统软件设计 15

4.1 PLC程序 15

4.2人机界面 16

第5章卷筒机控制系统调试 19

5.1调试系统主要设备 19

5.2调试项目及调试过程 19

总结与展望 23

参考文献 25

附录Ａ 26

附录Ｂ 27

　致谢 29

第1章 绪论

1.1研究的背景和意义

纸作为日常生活中的常用物品随处可见，比如书籍、作业本、海报、卫生纸、画纸等等。另外，其他领域也同样离不开纸，比如工业、农业等等。对于思想的交流、文化的传播以及科学的发展，纸起到了强大的作用，是一种最基本的材料和工具。造纸在我国有着悠久的历史，造纸术和指南针、火药、印刷术并称为我国古代科学技术的四大发明，是炎黄子孙为世界科学文化发展做出的卓越贡献，是人类文明史上的一项杰出成就[^[1]]。造纸技术是指用纸浆或者其他原料纤维，通过造纸机或其他设备成型亦或手工操作使之变成纸张的制造行为。

因为它与国家经济发展、社会文明建设和科学技术进步有着紧密的联系，所以纸张的制造生产是一个非常重要的事业。造纸在现代经济中的位置已经得到社会的肯定，因为在那些世界强国中纸的使用量及生产量随着经济的发展飞速的提高，世界人民将造纸工业称为“永不衰竭”的工业。一些经济发达的国家，早已开始依靠造纸这一产业把推动着经济的发展。那些早早的就已经进入造纸行业的商人们，是看到了人们对纸张的需求而发家致富。

与一般的日用消费品的生产相比而言，造纸所需要的技术资金和资源能源都比较密集，所以必须要连续高效的生产才能把这种规模效体现出来。在纸质产品的使用中，作为其他产业的生产原料占到了八成，比如用在新闻、出版、印刷、包装以及其他工业领域的使用，而直接用于生活的使用只占约两成[^[2]]。所以造纸行业的广泛涉及，它对上下游的产业都有一定的拉动作用，比如相关联的林业、农业、机械行业、化工行业、交通行业以及新兴的环保行业等等。由于造纸行业的重要性，各个国家已经将造纸生产水平作为衡量现代经济发展以及文明程度的重要标准。