摘 要

在现代工业生产当中，例如纸张、纺织品、塑料等薄膜卷材，它们的涂敷、卷绕生产过程都需要在一定的张力控制下进行，生产流程效率的高低和生产出来产品的优劣这些条件跟张力大小的恒定有很大的关联。近些年来，随着大众对产品要求的进一步进步，逐渐开始注重到张力控制。而本次设计涂敷装置的张力控制的系统的设计需要完成对涂敷装置的恒张力控制。

本文首先介绍了何为张力控制系统，以及张力控制系统的典型特点以及控制张力的措施。张力控制系统是一个动力模型变化大、强耦合性、非线性多干扰的系统。然后分别介绍了国内外张力控制在涂敷装置上的现状。接着简要地讲述了涂覆工艺，以及涂敷装备的结构乃至张力控制系统的结构。

第二部分本文提出了通过一个反馈闭环张力控制系统来完成恒张力控制的方法。接着把整个反馈控制系统划分为具体的一个个步骤提出我的思路和硬件组成的选取。为下一部分硬件电路设计打下了基础。

最后一部分硬件电路设计部分以单片机AT89C51为主控单元。在主控单元之前的是信号调理电路，完成对信号的调理，其中包括信号的放大、滤波和共模抑制等。下一部分为A/D转换电路，大体上由ADC0809和单片机AT89C51相连接。主控单元后为DAC0832和单片机的接口电路。另外还包括单片机和上位机的通讯，采用MAX232构成的通信电路，串行接口标准为RS-232协议。

关键词：涂敷装置;张力控制;反馈闭环控制;单片机

Abstract

In the modern industrial production,such as,paper, textiles, plastics and other membrane or coiled material.Their process of coating and coiling should be controlled under certain tension.The size and stability of tension are directly related to the efficiency of production and the quality of products.In recent years, with the further improvement of product requirements, tension control has attracted more and more attention. So，This design，the tension control system of the coating device needs to complete the constant tension control of the coating device.

This paper first introduces what the tension control system is, and the characteristics of tension control system and the method of tension control.The tension control system is a dynamic system with large variation, strong coupling, nonlinear and multi disturbance.Then, the present situation of tension control at home and abroad is introduced respectively.Then, the coating process, the structure of coating equipment and the structure of tension control system are briefly described.

In the second part, a method of constant tension control is put forward through a feedback closed loop tension control system.Then, the whole feedback control system is divided into specific steps.next,My ideas and the selection of hardware components are presented.For the next part of the hardware circuit design laid the foundation.

The last part of the hardware circuit design is based on SCM AT89C51 as the main control unit.The front part is the signal conditioning,Including signal amplification, filtering and common mode rejection.The next section is the A/D conversion circuit,In general, it is connected by ADC0809 and SCM.Behind the main control unit is the interface circuit of DAC0832 and interface circuit.In addition, it also includes the communication between SCM and upper monitor.The communication circuit is composed of MAX232, and the serial interface standard is RS-232 protocol.

Keywords: coating;device tension control;feedback closed-loop control; SCM

目录

第1章 绪论 1

1.1张力控制简介 1

1.2国内外现状 2

1.3设计要求 3

1.4涂敷工艺 4

第2章 张力控制系统 6

2.1张力控制系统的原理 6

2.2张力控制系统的方法 7

2.3PID控制理论 9

第3章 硬件电路设计 10

3.1硬件电路总体介绍 10

3.2处理器的选取 10

3.2.1AT89C51的硬件组成 10

3.2.2引脚功能介绍 12

3.3调理电路 13

3.4A/D转换电路 15

3.4.1A/D转换器介绍 15

3.4.2A/D转换电路及其原理 16

3.5D/A转换电路 19

3.5.1D/A转换器介绍 19

3.5.2D/A转换电路及其原理 20

3.6通信电路 22

总结与展望 24

参考文献 25

致谢 26

第1章 绪论

1.1张力控制简介

张力控制系统十分常见。它是指能够在设备上持续性地控制卷材等一系列材料，在运输过程中体现张力的能力。在机械设备运行的一个个阶段里，张力控制的作用需要维持，从运行最开始的启动过程，也包括设备的加减速，刹车，除此之外还有正常工作和扰动干扰的步骤。即便在紧急制动时，张力控制也有措施来确保卷材不会被一分一毫地破坏。打个比方，以工业中涂布机的涂布工艺作为案例，在最开始的纸张的涂覆过程中，施胶辊开启引纸状态，纸面逐渐地铺开并连续不断地被送入涂覆装置，涂上一层一层颜料之后，下一步进行烘干;烘干过程完成后，纸张会被输送到张力辊轴。在这个时候烘缸处于引纸状态;然后经过辊轴，然后进入到收卷状态^[1]。在这一套的过程中，系统为了维持纸张张力的适应度，从而要求张力辊轴可以设定张力参数可以在一定的小区间里进行波动。只有使进入涂覆单元的纸张保持稳定的张力，这样的方法才能保证涂覆过程的稳定和保证成品涂层的精度。而过多的张力量的结果就是造成加工材料的拉长，或者变形，甚至开裂。而对于绝大多数涂覆或者卷绕系统来说，卷材断裂所造成的损失是不可估量的。另一方面过小的张力量会在卷绕的材料与另一层材料之间的产生弹力形变，从而造成收卷不整齐，会导致加工质量的低下^[2]。所以，张力控制技术是造纸、塑料、纺织工业等卷绕工业中生产线中的重中之重。

而张力控制系统具有三个鲜明特点，分别是动力模型变化大、强耦合性、多干扰和非线性。