张力控制是柔性膜料,如纺织、印刷包装、铝箔等生产工艺的核心环节,直接影响着产品品质。随着我国轻工业的发展,对柔性膜卷绕张力控制器的设计提出了更严格的要求,即在提高张力控制器的稳定性和精度的同时,还必须扩大适用范围,提供丰富的功能等。就目前市场上的张力控制器而言,其功能不够丰富,适用范围有限,操作复杂,达不到用户所需要求。本文旨在设计一款功能丰富、稳定性好、精度高的张力控制器,以适应不同的柔性膜料的控制需求。为了更好地实现各个功能,本文通过理论分析、合理简化的方式建立控制模型,继而推导卷径、卷速、锥度控制等各个子模块的数学模型。在此基础上,提出了硬件、软件的总体设计方案,再通过逐步细化的方法,在硬件上实现张力采样电路、测速电路,电压电流输出电路、LLC电源等功能模块电路,在软件上则引入μC/OS-II操作系统,以便于软件维护开发,并在一定程度上也增加了控制器的运行速度和安全性。软件设计上利用其多任务编程方式实现了自动控制(PID恒张控制、锥度控制)、手动控制、卷径卷速计算及双轴切换等功能。在收卷时,采用恒张力控制会造成卷筒指向中心的压力加大,靠近卷芯的地方被挤出产生皱褶,产生所谓的竹笋现象,所以要采用锥度控制,即卷径逐渐增大时,张力也要随之减少,本文也提供两种锥度控制的表达式。测试结果表明各个功能模块运行稳定,张力调节过程响应速度快、超调小,调节完成后,监控界面显示稳定正常,测量张力无跳动或蠕动现象,符合设计要求。本张力控制器功能齐全,适用于大多数柔性材料张力控制的场合。