ABB 张力传感器故障诊断：针对信号漂移、输出异常等问题的排查步骤与解决方案

在造纸、薄膜分切、印刷、纺织及金属轧制等连续卷材加工行业中，张力控制是保障产品质量、设备安全与生产效率的核心环节。作为张力闭环系统的关键感知元件，ABB 张力传感器(如DTR、DTU系列)凭借高精度、高刚性和长期稳定性，被广泛应用于各类工业场景。然而，即便品质卓越，传感器在长期运行中仍可能因机械疲劳、电气干扰或安装不当出现信号漂移、输出异常、零点跳变等故障。若不及时准确诊断，轻则导致产品褶皱、断带，重则引发设备损坏。本文将系统梳理ABB张力传感器常见故障现象，并提供一套结构化、可操作的排查流程与解决方案。

常见故障现象识别：从“感觉不对”到精准定位

用户常描述的问题包括：

零点漂移：无负载时输出非4 mA(或0 V)，且随时间或温度缓慢变化;

信号跳变/抖动：输出值频繁波动，即使张力稳定;

线性度失准：加载后输出与理论值偏差大，尤其在量程两端;

完全无输出或超量程：输出恒为0 mA、20 mA或固定值;

响应迟滞：张力变化后，输出延迟数秒才更新。

这些现象背后，往往涉及机械、电气或系统级多重因素，需按逻辑逐层排查。

第一步：确认安装与机械状态

约60%的“传感器故障”实为安装问题。务必检查：

安装面平整度：传感器底座与支撑结构接触面平面度应≤0.05 mm，否则产生附加弯矩，导致非线性输出;

螺栓紧固力矩：必须使用扭矩扳手按ABB手册要求(通常15–20 N·m)对角均匀拧紧，过松导致微动磨损，过紧引起内部应变片预载;

辊筒对中与轴承状态：辊子偏心、轴承卡滞或轴向窜动会传递虚假张力信号;

电缆固定：信号线未做应力释放，随设备振动拉扯传感器引线，造成内部焊点疲劳。

某薄膜分切厂曾频繁报“张力波动”，最终发现是新换辊筒轴承缺油卡涩，而非传感器本身问题。“先查机械，再查电，这是我们的铁律。”维护主管总结道。

第二步：电气连接与供电检查

张力传感器多为4线制(激励+/-、信号+/-)，需重点验证：

激励电压稳定性：使用高精度万用表测量传感器端子处的Exc+与Exc-间电压，应为10 VDC ±0.1 V。若低于9.5 V，可能因长距离压降或电源老化;

屏蔽层单点接地：屏蔽层仅在控制系统侧接地，现场端悬空，避免地环路引入50 Hz工频干扰;

接线极性正确：信号+/-反接会导致负张力误判;

绝缘电阻：用兆欧表测量各线对壳体绝缘，应>100 MΩ，潮湿环境易导致绝缘下降。

在一家印刷企业，张力信号周期性波动，经排查发现屏蔽层在传感器端和PLC端双端接地，形成地环路，割断一端后问题消失。

第三步：信号链路与系统配置验证

若传感器本体正常，问题可能出在后续环节：

隔离器/变送器故障：部分系统通过信号隔离器转接，需旁路测试;

PLC模拟量输入卡精度：用标准信号源(如4–20 mA发生器)直接接入PLC，验证卡件线性度;

软件滤波设置过强：HMI或控制器中设置的数字滤波时间常数过大(如>500 ms)，导致响应迟滞，误判为传感器慢;

量程参数错误：工程单位换算系数(如N/mA)配置错误，造成显示值整体偏移。

某造纸厂DCS系统显示张力持续偏低，最终查明是工程师误将量程上限从1000N设为800N，导致所有读数压缩。

第四步：传感器本体性能测试

在排除外部因素后，进行传感器本体验证：

零点测试：卸除所有负载，记录输出值，静置30分钟观察是否漂移;

加载测试：使用标准砝码或已知张力施加负载，记录输出是否符合标称灵敏度(如2 mV/V);

重复性测试：多次加载/卸载同一负载，输出偏差应<±0.1% FS;

温度影响测试：用热风枪局部加热传感器本体(勿超70°C)，观察零点温漂是否超标(典型值<0.05% FS/°C)。

若上述测试不合格，可判定传感器内部应变片或电桥损坏，需返厂校准或更换。

真实案例：从误判到精准修复

案例一：金属箔轧机零点漂移

该机架张力传感器每日开机后零点逐渐上漂。维护团队最初怀疑传感器老化，但更换后问题依旧。深入排查发现，冷却液喷淋管轻微泄漏，水汽在传感器腔体积聚，导致绝缘下降。加装防水罩后彻底解决。“环境防护常被忽视，却是关键。”自动化工程师反思。

案例二：高速纸机信号抖动

车速1800 m/min时张力信号高频抖动。示波器检测发现叠加了12 kHz噪声，溯源至附近变频器未加装输出电抗器。在PLC输入端增加RC低通滤波(截止频率10 Hz)后，控制恢复平稳。“不是传感器坏，是它太‘诚实’——把干扰都传出来了。”项目负责人幽默道。

专家建议：预防优于修复

“最好的诊断，是让故障不发生。”一位资深ABB应用工程师提出三点预防策略：

定期执行零点校准：每季度在无负载状态下记录零点，建立趋势图;

实施机械状态监测：将辊筒振动、轴承温度纳入点检清单;

使用原厂备件与工具：非原装传感器可能灵敏度或阻抗不匹配，破坏系统平衡。

此外，建议保留一份传感器出厂校准证书，包含灵敏度、零点、线性度等原始数据，便于故障对比。

结语：系统思维，精准诊断

ABB 张力传感器的可靠性毋庸置疑，但其性能发挥依赖于正确的安装、洁净的电气环境与科学的维护策略。面对信号漂移或输出异常，唯有秉持“机械→电气→系统→本体”的结构化排查思路，才能避免误判、缩短停机、保障生产。在追求极致质量的现代制造业中，对张力这一“看不见的力量”的精准掌控，正是源于对每一个细节的敬畏与专业。