Bahnspannungsregelung: Spannungsbereich, Regelverfahren und Konfigurationen

Ein Bahnspannungsregelsystem hält die Längskraft auf einer laufenden Bahn auf einem eingestellten Wert, während sich Rollendurchmesser, Liniengeschwindigkeit und Material ändern. Diese Seite listet die messbaren Spezifikationen der von XW Machinery gefertigten Spannungsregler, Spannungssensoren und Magnetpulver-Aktoren auf, erklärt die drei Regelverfahren auf Konvertierungslinien und zeigt drei typische Konfigurationen mit ihren Spannungsbereichen.

Wenn Sie zuerst das Grundkonzept benötigen, lesen Sie Was ist ein Bahnspannungsregelsystem?. Wenn Sie die Seite der Querausrichtung der Spezifikation benötigen, siehe Bahnführungssysteme: Spezifikationen und Modellauswahl.

Spannungsregelung – Spezifikationen auf einen Blick

Parameter	Spezifikation	Modell
Regelverfahren	Automatischer geschlossener Regelkreis mit überschwingungsfreiem PI-Algorithmus; manueller Konstantstrom-Open-Loop bei Mikro-Reglern	TC-860, TC-200
Drehmomentbereich, Standard-Magnetpulvereinheiten	6 N.m bis 400 N.m	Standardbereich Kupplungen und Bremsen
Drehmomentbereich, Mikroeinheiten	1 N.m bis 5 N.m	12 V Mikrokupplung, 24 V Mikrobremse
Bereichsbezeichnung des Reglers	1000 N.m	KDT-C-1000
Hauptausgang	2 x 24 V / 4 A Konstantstromkanäle	TC-860, KDT-C-1000
Hilfsausgang	2 x 0-10 V; oder 1 x 0-5 V auf 0-10 V konfigurierbar	TC-860, KDT-C-1000
Abtastzyklus	50 ms	TC-860
Wandlungsgenauigkeit	1 LSB, 16-Bit-A/D-Wandlung	TC-860
Sensoreingangsbereich	30 mV oder 300 mV Standard; 5 V Eingang kundenspezifisch	TC-860
Regler-Stromversorgung	AC 165-264 V; oder AC 180-245 V; oder 12 V / 24 V DC Erregung für Mikroeinheiten	TC-860, KDT-C-1000, TC-200
Kommunikation	RS485 / Modbus-RTU, Registerkarte 0x00 bis 0x19	TC-860, KDT-C-1000
Rollenwechsel-Steuerung	Zweistationen-Umschaltung mit einstellbarem Wellenwechsel-Ausgangsverhältnis, Standby-Ausgang	KDT-C-1000, TC-860
Messaufbau	Kragarm-Flanschmontage, Stehlager-Fußmontage, Durchgangswelle	Spannungssensor-Bereich
Sensorausgangssignal	mV/V Dehnungsmessstreifen-Ausgang	Durchgangswellen-Sensor
Schutzart	IP54 / IP65	Durchgangswellen-Sensor

Wie der Spannungsbereich abgeleitet wird

Die Spannung wird nicht direkt vom Regler eingestellt. An einer Wickel- oder Abwickelstation stellt der Regler das Drehmoment an einer Magnetpulverkupplung oder -bremse ein, und die resultierende Bahnspannung ergibt sich aus dem Rollenradius:

Bahnspannung (N) = Drehmoment (N.m) / Rollenradius (m)

Deshalb hängt der nutzbare Spannungsbereich einer Zone sowohl vom Drehmomentbereich des Aktors als auch vom Rollendurchmesserbereich der Maschine ab. Eine Magnetpulverbremse mit 6 N.m bis 400 N.m liefert keinen festen Spannungswert: Bei einem Kernradius von 0,05 m erzeugt dasselbe Drehmoment eine weit höhere Spannung als bei einem Vollrollenradius von 0,4 m. Dimensionieren Sie den Aktor über die gesamte Rolle, nicht nur am Sollwert.

Praktische Konsequenz: Das maximal erforderliche Drehmoment wird durch den Vollrollendurchmesser und die maximal zulässige Spannung des Materials bestimmt, während das minimal regelbare Drehmoment durch den Kerndurchmesser bestimmt wird. Geben Sie beide Werte vor der Bestellung an.

Drei Verfahren der Spannungsregelung

1. Open Loop: manuelle Konstantstromregelung

Der Bediener stellt den Ausgangspegel ein und der Regler hält den Erregungsstrom konstant. Es gibt keine Spannungsrückmeldung, daher driftet die Spannung, wenn sich der Rollendurchmesser ändert. Dieses Verfahren eignet sich für kurze Läufe, einfache Maschinen und leichte Bahnen mit niedriger Spannung, bei denen Kosten und Einfachheit wichtiger sind als Wiederholbarkeit.

Hardware: TC-200 Mikro-Spannungsregler mit einer 12 V Mikro-Magnetpulverkupplung oder einer 24 V Mikro-Magnetpulverbremse
Drehmomentbereich: 1 N.m bis 5 N.m
Typische Anwendung: Etiketten, kleine Wickler, leichte Bahnen und kompakte Maschinen

2. Closed Loop: automatische Regelung mit Sensorrückmeldung

Spannungssensoren oder Wägezellen melden die tatsächliche Spannung an den Regler zurück, der die gemessene Spannung kontinuierlich mit dem Zielwert vergleicht und den Ausgang anpasst. Dies ist das Standardverfahren für Produktionslinien, bei denen die Spannungsstabilität Registerhaltigkeit, Wickelhärte oder Materialdehnung beeinflusst.

Hardware: TC-860 automatischer Spannungsregler oder KDT-C-1000 automatischer Spannungsregler mit Kragarm-, Stehlager- oder Durchgangswellen-Spannungssensoren
Merkmale: 50 ms Abtastung, 1 LSB Wandlungsgenauigkeit, überschwingungsfreier PI-Algorithmus, Null- und Vollausschlag-Kalibrierung
Typische Anwendung: Schneiden, Wickeln, Drucken, Laminieren, Beschichten, Lithiumbatterie Rolle-zu-Rolle

3. Tänzerregelung

Eine Tänzerrolle bietet mechanischen Spannungsspeicher und wird auf Linien mit häufigen Geschwindigkeitsänderungen oder Spleißen oft mit einem geschlossenen Regler kombiniert. XW Machinery liefert die Regler- und Sensorseite dieser Systeme; die Tänzermechanik wird vom Maschinenbauer gefertigt. Siehe Open Loop vs. Closed Loop Spannungsregelung für einen vollständigen Vergleich.

Drei typische Spannungsregelungs-Konfigurationen

Konfiguration A: leichte Bahn, niedrige Spannung

TC-200 Mikro-Spannungsregler treibt eine 12 V Mikro-Magnetpulverkupplung (1-5 N.m) oder eine 24 V Mikro-Magnetpulverbremse (1-5 N.m). Manueller Konstantstromausgang, kein Zwischen-Leistungsverstärker bei Mikro- und kleinen Rahmen erforderlich.

Drehmomentbereich: 1 N.m bis 5 N.m
Regelverfahren: manuell, Open Loop
Fügen Sie einen Spannungssensor und einen automatischen Regler hinzu, um auf Closed Loop aufzurüsten

Konfiguration B: Standard-Einzel- oder Doppelstations-Wickeln und -Abwickeln

KDT-C-1000 automatischer Spannungsregler mit zwei 24 V Konstantstromausgängen, die Magnetpulverkupplungen und -bremsen direkt antreiben, kombiniert mit Kragarm-Spannungswägezellen zur Rückmeldung. Die Zweistationen-Umschaltung mit einstellbarem Wellenwechsel-Ausgangsverhältnis reduziert Spannungsstöße beim Rollenwechsel.

Bereichsbezeichnung des Reglers: 1000 N.m
Ausgänge: 2 x 24 V Konstantstrom, 1 x 0-5 V Hilfsausgang auf 0-10 V konfigurierbar
Stromversorgung: AC 180-245 V; RS485 unterstützt; Grenzwert-Ausgangsrelais unterstützt

Konfiguration C: Mehrzonen-Hochleistungsregelung mit PLC-Integration

TC-860 automatischer Spannungsregler mit Durchgangswellen-Spannungsdetektoren oder Stehlager-Spannungswandlern. Zwei 24 V/4 A Hauptausgänge treiben die Magnetpulvereinheiten, während zwei 0-10 V Hilfsausgänge an Umrichter, Servoantriebe oder externe Steuerungssysteme angeschlossen werden.

Prozessor: 32-Bit-Hochgeschwindigkeits-CPU, 50 ms Abtastung, 1 LSB Wandlungsgenauigkeit
Eingänge: 30 mV / 300 mV Standard, 5 V kundenspezifisch
Kommunikation: RS485 / Modbus-RTU, Registerkarte 0x00 bis 0x19
Stromversorgung: AC 165-264 V weiter Bereich

Wie man einen Spannungssensor auswählt

Kragarm-Wägezelle: Flanschmontage, einfache Installation, geringe Temperaturdrift, hoher Überlastschutz. Siehe die Kragarm-Spannungswägezelle.
Stehlager-Wandler: Fußmontage unter dem Lagergehäuse, höhere Tragfähigkeit und Strukturstabilität für Breitbahn- und Hochgeschwindigkeitslinien. Siehe den Stehlager-Spannungswandler.
Durchgangswellen-Sensor: direkte Kraftübertragung durch die Rollenwelle, mV/V Ausgang, IP54 / IP65 Schutz. Siehe den Durchgangswellen-Spannungssensor.

Lesen Sie Wie man einen Bahnspannungssensor auswählt für das vollständige Auswahlverfahren und Wie man einen Spannungsregler auswählt für die Reglerauswahl.

Häufig gestellte Fragen

Welchen Spannungsbereich kann XW Machinery liefern?

Die Spannung hängt von Drehmoment und Rollenradius ab. Der Bereich der Magnetpulverkupplungen und -bremsen deckt 6 N.m bis 400 N.m bei Standardeinheiten und 1 N.m bis 5 N.m bei Mikroeinheiten ab. Senden Sie Ihren maximalen Rollendurchmesser, Kerndurchmesser und Zielspannung und wir berechnen den erforderlichen Drehmomentbereich für jede Zone.

Was ist der Unterschied zwischen Open-Loop- und Closed-Loop-Spannungsregelung?

Open Loop schätzt die Spannung aus einem manuell eingestellten Ausgang und korrigiert nicht die Änderung des Rollendurchmessers. Closed Loop verwendet tatsächliche Rückmeldung von Spannungssensoren oder Wägezellen und regelt den Ausgang automatisch, was höhere Genauigkeit und Stabilität ergibt. Siehe Open Loop vs. Closed Loop Spannungsregelung.

Kann ein Regler zwei Aktoren antreiben?

Ja. Sowohl der TC-860 als auch der KDT-C-1000 bieten zwei unabhängige 24 V Hauptausgangskanäle, was für Maschinen mit zwei geregelten Spannungsaktoren oder Doppelwellen-Wickel- und -Abwickelstrukturen geeignet ist.

Kann der Regler in eine SPS integriert werden?

Ja. RS485 / Modbus-RTU Kommunikation ist verfügbar, mit einer definierten Registerkarte von 0x00 bis 0x19 bei Modbus-fähigen TC-860 Konfigurationen.

Warum ändert sich die Spannung während des Wickelns?

Rollendurchmesser, Geschwindigkeit, Rollenwechsel und Materialverhalten beeinflussen alle die Spannung. Siehe Warum sich die Bahnspannung während des Wickelns ändert und Instabile Bahnspannung: Ursachen und Lösungen.

Erhalten Sie eine Spannungsregelungs-Konfiguration für Ihre Linie

Senden Sie Ihr Material, Ihre Bahnbreite, Ihren Rollendurchmesserbereich, Ihre Liniengeschwindigkeit, Zielspannung und Anzahl der Regelzonen, und unser Entwicklungsteam empfiehlt ein Set aus Regler, Sensor und Aktor mit Parametern und Schaltplan. Füllen Sie die Produktanforderungs-Umfrage aus oder durchsuchen Sie die vollständige Sammlung von Bahnspannungsregelsystemen.