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复绕机是管材生产加工行业最重要的设备之一,其内部的张力控制系统为核心环节,对管材的生产效率和质量有很大的影响。然而,由于国内复绕机生产企业长期依赖国外的张力控制器,导致成本居高不下,相关配套设备的选型也受到限制。因此,自行研制性能可靠、通用性强的张力控制器对提升国产复绕机的市场竞争力有重要的现实意义。本论文即以此为出发点,在研究现有张力控制系统的基础上设计了复绕机的卷绕控制卡,并在实际的铜管卷绕测试中进行了功能验证。 首先,研究了张力控制的原理和方法。根据复绕机高速运行时对数据处理速度要求高的特点,选择TMS320F28335数字信号处理器作为卷绕控制卡的核心处理芯片。配合大量外围电路,包括编码器测速电路、信号采集和传输电路、外部存储电路和液晶触摸屏控制电路等,一起构成卷绕控制卡硬件部分的设计。 其次,根据管材复绕机对张力控制精度的要求,本文选择间接张力控制加动态补偿的方法。卷绕控制卡软件中实现了速度控制和转矩控制的两种算法:速度控制以收卷电机的转速为主要控制对象;转矩控制以电机输出转矩为主要控制对象。为了使管材在加减速时保持张力恒定,两种算法中都加入了动态惯量补偿和摩擦转矩补偿。为避免断管时发生飞车等事故,卷绕控制卡软件中还加入了断管的检测和处理功能。 最后,整合了卷绕控制卡的软硬件内容,并在复绕机上进行不同规格铜管的卷绕测试。工业环境下的测试结果表明,本文设计的卷绕控制卡使用速度和转矩两种控制算法都能在500m/min的车速下正常运行,且能实现点动和自动模式的无抖动切换。卷绕控制卡的软硬件抗干扰设计和保护功能都达到了预期的要求。