在電（diàn）纜製造領域，張力控製的精準度直接決定產（chǎn）品質量。無論是通（tōng）信光纜、電力電纜還是特種線材，繞包（bāo）過程中材料張力的（de）穩定性直接影響絕緣層均勻性、抗拉強度以及成品（pǐn）壽命。然而，如何實現（xiàn）繞包機（jī）張（zhāng）力的動態平衡（héng）？本文將通過原理拆解與動態示意（yì）圖分析，揭開（kāi）這一核心技術的麵紗。

一、張力失（shī）控的代價：從行（háng）業痛點看控製（zhì）必要性

電纜繞包工藝（yì）中，銅帶、鋁箔或雲母帶等材料的纏繞需保持恒定張力。張（zhāng）力過大會（huì）導致材料拉（lā）伸變形甚至斷裂，而張力不足則引發包帶鬆散、層間間隙不均勻。某國內（nèi）電纜廠曾（céng）因（yīn）張力波動超標（biāo），導致批（pī）次產品絕緣耐壓測試失敗，直接損失超百萬元。 這一案例揭示：繞包機張力控製係統不（bú）僅是機械動作的執行者，更（gèng）是品質保障的“中樞神經”。其核心目標是通過實時監（jiān）測與動（dòng）態調（diào）整，將張力誤（wù）差控製在±2%以（yǐ）內（行業高階標準）。

二、張力控製的三大（dà）核心組件與協（xié）作邏輯

1. 傳感層：張力的“眼睛”與“觸角”

• 張力傳感器：采用（yòng）應變片或壓電原理（lǐ），實時檢測材料張力值。高端機型會配置雙傳感器冗餘設計，如*磁滯式傳感器*與*浮動輥傳感器*聯動，確保數據可靠性。

  

• 位置反饋裝置：編碼器或光電開關追蹤放卷/收卷軸的轉速與位置，為控製器提供動態基準。

  2. 控製層：算法驅動的“智能管（guǎn）家”

• PID控製器：通過比例（P）、積分（I）、微分（D）參數（shù）調節，實現誤差快速收斂。例如，當檢測（cè）到張力驟升時，係統（tǒng）自動降低放（fàng）卷電機扭矩，響應時間可短至0.1秒。

• 模（mó）糊控（kòng）製技術：針（zhēn）對非線性（xìng）幹擾（如材料彈性突變），采用規則庫動態調整PID參數（shù），適應複（fù）雜工況。

  3. 執行層：精準發力的“肌（jī）肉群”

• 磁粉製動器/離合器：通過調節勵磁電流改變輸出扭矩，成（chéng）本（běn）低（dī）但（dàn）響應較慢，適用於中低（dī）速繞（rào）包機。

• 伺服（fú）電機（jī）直驅係統：采用閉環矢量控製，扭矩精度達±0.5%，成為高速高精度設備的首選方案。 （示意圖說明：傳感器采集張（zhāng）力信號→控製器計算偏差→執行機構調整扭矩/轉速→形成閉環反饋）

三、閉環控（kòng）製原理的動（dòng）態推演

以放卷階段（duàn）為例，係統工作（zuò）流程可分為四步：

1. 實時監（jiān）測：張力傳感器將4-20mA模擬信號傳輸至PLC；
2. 偏差計算：對比設定值與實際值，若檢（jiǎn）測到張力偏高（gāo）3%，觸發控（kòng）製算法（fǎ）；
3. 指令輸出：降低磁粉製動（dòng）器電流或伺服電機轉速，擴大放卷輥與繞包點的線速度差；
4. 動態平衡：2秒內將張力恢複至設定範圍，完成單次調節循環。 關鍵點在於“預測（cè）性補償”：先進係統（tǒng）會通（tōng）過材料卷徑變化模型，預判張力趨勢。例如，隨著放卷卷徑減小，係統提前增加製動扭矩，避免因慣性導（dǎo）致張力突降。

四、技術升級方向：從（cóng）穩定（dìng）到智能

1. 多軸協同控製（zhì）：在多層共繞（如導體屏蔽層+絕（jué）緣層+鎧裝層）場景中，采用CANopen總線同步6-8個電機軸，確保各層張（zhāng）力獨立可（kě）控。
2. AI深度學習：通過曆史數據訓練神經（jīng）網絡，自動識別材料（liào）特性（如PP帶與雲母帶的彈性（xìng）差異），減少人（rén）工調參時間（jiān）。
3. 數字孿生驗證：在虛擬環境中模擬繞包過程，預演（yǎn）不同工藝參數（shù）下的張力波動，縮短試機周期。

五（wǔ）、典型應用場景與調（diào）試要（yào）點

調試階段需注意（yì）：先進行空載PID自整定，再逐步加載測試；避免在極限張力值下（xià）長時間運行，防（fáng）止執行機構（gòu）過熱。