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ABB PFEA113张力电子测量与分析系统
时间: 2025-06-26浏览次数：
ABB PFEA113张力电子测量与分析系统
ABB PFEA113张力电子测量与分析系统
产品概述
1. 系统组成与功能
PFEA113 是 ABB 推出的 Web 张力系统核心控制模块，搭配 PFCL 301E、PFTL 301E 等多种类型的负载传感器，可精确测量和控制纸张、塑料、纺织等材料在生产过程中的张力。该系统支持单辊、双辊及分段辊应用，最多可连接 12 个负载传感器（通过多台 PFEA113 组合），具备 6 路可配置模拟输出和 4 路数字输出，适用于工业自动化生产线的张力闭环控制与监测。
2. 技术特点
测量技术：基于 ABB 专利的 Pressductor® 技术，通过电磁感应原理将机械力转换为电信号，无需机械形变即可生成测量信号，具有高刚度、抗振动和抗过载能力。
精度与稳定性：24 位高精度数据采集，测量精度达 0.05%，采样率 10Hz，工作温度范围 -20℃ 至 60℃，具备 2500Vrms 电气隔离和多种保护功能（过载、过温、短路）。
通信能力：支持 Profibus DP、Modbus 等多种工业通信协议，可与 PLC、DCS 等系统无缝集成，实现远程监控与控制。
核心技术原理
1. Pressductor® 技术原理
当负载传感器受到机械力作用时，钢芯的导磁率发生变化，导致绕制在钢芯上的两组垂直线圈之间的磁耦合发生改变，从而在输出线圈中感应出与作用力成比例的交流电压信号。该信号经 PFEA113 处理后，转换为与张力成比例的标准输出信号（如 0-10V 或 4-20mA）。
2. 张力计算模型
张力 T与负载传感器测量力 F R的关系为 T=Wrap Gain×F R，其中 Wrap Gain 为缠绕增益，取决于材料在辊上的缠绕角度、辊径等安装参数。系统支持通过悬挂砝码法或计算法设置 Wrap Gain，确保测量精度。
安装与调试
1. 安装要求
环境条件：安装于干燥、通风、无强电磁干扰的环境，IP 65 版本可用于恶劣环境，IP 20 版本适用于室内控制柜安装。
机械安装：负载传感器需水平或倾斜安装，确保受力方向与测量方向一致，安装平面平整度误差不超过 0.1mm，使用扭矩扳手按规定力矩（如 M8 螺丝 24N・m）紧固适配器板。
电气连接：负载传感器电缆需使用屏蔽双绞线，与动力电缆保持至少 0.3m 距离，屏蔽层单端接地，最大电缆电阻不超过 10Ω。
2. 调试流程
快速设置（适用于单 / 双辊）：通过面板按键完成语言、单位、幅宽设置，零位校准后，可选择悬挂砝码法（施加已知重量）或直接输入计算的 Wrap Gain 值，完成基本功能配置。
完整设置：包括系统定义（辊类型、增益调度）、对象类型（标准辊 / 单边测量 / 分段辊）、标称负载、模拟输出映射（如 AO1 对应张力总和）、数字输出阈值（高低限报警）等详细参数配置。
功能验证：检查负载传感器信号极性（手动施加力时显示应为正），通过模拟输入 / 输出测试确保信号传输正常。
操作与维护
1. 操作界面
显示与按键：2×16 字符背光 LCD 显示，支持多语言（英、德、法等），通过方向键和确认键导航菜单，可实时查看各辊张力、差值及报警信息。
菜单结构：包含操作员菜单（实时数据）、配置菜单（参数设置）和服务菜单（故障诊断、重置），支持快速访问常用功能。
2. 维护要点
预防性维护：定期检查负载传感器固定螺丝扭矩、电缆连接是否松动，清洁外壳灰尘，使用压缩空气清理传感器间隙杂物。
故障处理：系统自诊断功能可检测闪存错误、电源故障、负载传感器激励异常等，通过面板错误代码或 Profibus 通信获取故障信息，常见故障如 “Flash Memory Error” 需更换模块，“Load Cell Excitation Error” 需检查电缆及传感器。
应用领域与典型场景
1. 主要应用行业
造纸与印刷：控制纸张在复卷、涂布过程中的张力，确保卷形均匀，避免褶皱。
塑料薄膜：在吹膜、流延生产线中维持薄膜张力稳定，保证厚度一致性。
纺织工业：纱线络筒、织造过程中张力控制，提升织物质量。
金属加工：带钢轧制、分切时的张力调节，防止材料拉伸变形。
2. 分段辊应用
通过多台 PFEA113 协同工作，支持最多 12 个负载传感器的分段辊张力测量，适用于宽幅材料分切机、复卷机，通过分段辊比例因子（SRSF）补偿未安装传感器的辊段，实现整幅材料张力的精确估算。
安全与合规
1. 安全警示
人员安全：操作前切断设备电源并锁定，避免在生产线运行时接触负载传感器。
设备安全：防止静电损伤电子模块，更换部件时先断电，使用防静电手环。
2. 合规认证
CE 与 UK 认证：符合 RoHS 2011/65/EU + AD 2015/863/EU、EMC 2014/30/EU、低电压指令 2014/35/EU 及英国相关电气安全、电磁兼容法规。
北美认证：符合 UL 61010C-1 和 CSA C22.2 No. 1010-1 标准，证书编号 170304-E240621 和 240504-E240621。
附录与技术数据
1. 负载传感器技术参数
PFCL 301E：垂直力测量，标称负载 0.2-200kN，精度等级 ±0.5%，防护等级 IP 66。
PFTL 301E：水平力测量，标称负载 0.1-20kN，适用于横向张力检测。
PFRL 101：径向张力计，直接测量材料缠绕张力，适用于单辊单边测量。
2. 电气参数
电源：IP 20 版本 24V DC（18-36V），IP 65 版本支持 85-264V AC 或 24V DC，功耗 15W。
模拟输出：6 路可配置 0-10V 或 4-20mA，电压输出最大负载 5mA，电流输出最大负载 550Ω。
数字输入 / 输出：1 路差分数字输入（active >16V），4 路隔离数字输出（0.1A/24V DC）。
