塑料管材以其优越的性能,如卫生环保、低耗等优点为用户广泛接受,在排水、给水、供气等领域得到了广泛的应用,具有广阔的市场前景。塑料管材在自动化加工与收卷过程中,张力直接影响其使用性能,张力过大会导致塑料管材变形甚至断裂,张力过小就会引起塑料管材的松散、堆叠。因此,张力控制方法的研究是塑料管材收卷的关键技术,对提高收卷机装备控制性能具有重要的理论意义和应用价值。本文以塑料管材收卷机为研究对象研究了收卷张力控制策略,提高张力控制性能,并对塑料管材收卷机进行了组件的结构设计。主要研究工作如下:（1）塑料管材收卷机装备的组件设计,针对收卷和排线过程,设计了一种可拆卸式收卷盘、对称式收卷盘和一种基于滚珠丝杠的排线组件,并对设计的收卷盘进行了有限元分析,结果表明收卷盘满足结构强度要求。最后对收卷装备进行运动仿真,仿真结果表明该装备能够顺利收卷。完成了整机的装配,可大大缩短整台装备的生产周期。（2）介绍了张力控制系统的构成及其张力控制方法,通过收卷侧数学建模,分析出张力控制影响因素。研究了收卷张力控制系统的控制策略,在收卷侧采用速度闭环控制和张力闭环控制,实现恒速和恒张力收卷,提出了速度控制器和张力控制器的控制算法。（3）根据模糊PID控制算法的原理和特点,设计了塑料管材张力控制系统的模糊PID控制器,基于Matlab/Simulink建立了系统的仿真模型,针对速度和张力控制器,选用PID和模糊PID的控制算法对系统进行了仿真分析,仿真结果表明基于模糊PID算法的塑料管材收卷张力控制效果良好。由于模糊控制有较大的稳定时间,再基于粒子群算法优化模糊PID参数,优化后结果显示动态性能较好、稳态误差几乎为零。（4）设计了收卷张力控制系统,基于西门子S7-1200PLC控制器,采用伺服电机作为执行元件,以工业触摸屏作为上位机,通过张力传感器和速度传感器实时检测收卷张力和速度。同时通过触摸屏与PLC的连接,实时监控和改变当前控制系统的运行状态,可显示各项运行参数,并且可以通过触摸屏在线修改系统各参数和收卷方式。