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詳細介紹
AB 1746-NO4I *
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引言：
在工業(yè)生產的很多行業(yè)芝发，都要進行精確的張力控制，保持張力的恒定苛谷，以提高產品的質量后德。諸如造紙、印刷印染抄腔、包裝、電線電纜理张、光纖電纜赫蛇、紡織、皮革拔馆、金屬箔加工茂萤、纖維、橡膠勇剃、冶金等行業(yè)都被廣泛應用泵躲。在變頻技術還沒有成熟以前，通常采用直流控制好佃，以獲得良好的控制性能露俏。隨著變頻技術的日趨成熟，出現(xiàn)了矢量控制變頻器毫胎、張力控制變頻器等一些高性能的變頻器探娇。其控制性能已能和直流控制性能相媲美。由于交流電動機的結構茄焊、性價比撒沦、使用、維護等很多方面都優(yōu)于直流電動機茵冗，矢量變頻控制正在這些行業(yè)被越來越廣泛的應用租藻，有取代直流控制的趨勢。
張力控制的目的就是保持線材或帶材上的張力恒定唉地，矢量控制變頻器可以通過兩種途徑達到目的：一据悔、通過控制電機的轉速來實現(xiàn)；另一種是通過控制電機輸出轉矩來實現(xiàn)耘沼。
速度模式下的張力閉環(huán)控制
速度模式下的張力閉環(huán)控制是通過調節(jié)電機轉速達到張力恒定的屠尊。首先由帶（線）的線速度和卷筒的卷徑實時計算出同步匹配頻率指令旷祸，然后通過張力檢測裝置反饋的張力信號與張力設定值構成PID閉環(huán)，調整變頻器的頻率指令讼昆。
同步匹配頻率指令的公式如下：
F=（V×p×i）/（π×D）
其中：F變頻器同步匹配頻率指令V材料線速度p電機極對數(shù)（變頻器根據(jù)電機參數(shù)自動獲得）i機械傳動比D卷筒的卷徑
變頻器的品牌不同托享、設計者的用法不同，獲得以上各變量的途徑也不同浸赫，特別是材料的線速度（V）和卷筒的卷徑（D）闰围，計算方法多種多樣，在此不一一列舉既峡。
這種控制模式下要求變頻器的PID調節(jié)性能要好羡榴，同步匹配頻率指令要準確，這樣系統(tǒng)更容易穩(wěn)定运敢，否則系統(tǒng)就會震蕩校仑、不穩(wěn)定。這種模式多用在拉絲機的連拉和軋機的連軋傳動控制中斯身。若采用轉矩控制模式捻仁，當材料的機械性能出現(xiàn)波動，就會出現(xiàn)拉絲困難遍考，軋機軋不動等不正常情況但紫。
轉矩模式下的張力控制
一、轉矩模式下的張力開環(huán)控制
在這種模式下橡宪，無需張力檢測反饋裝置吊任，就可以獲得更為穩(wěn)定的張力控制效果，結構簡潔慷尸，效果較好揣交。但變頻器需工作在閉環(huán)矢量控制方式，必須安裝測速電機或編碼器瘤嗜，以便對電機的轉速做精確測量反饋慈宾。
轉矩的計算公式如下：
T=（F×D）/（2×i）
其中：T變頻器輸出轉矩指令F張力設定指令i機械傳動比D卷筒的卷徑
電機的轉矩被計算出來后，用來控制變頻器的電流環(huán)翠节，這樣就可以控制電機的輸出轉矩酗宋。所以轉矩計算非常重要。這種控制多用在對張力精度要求不高的場合疆拘，在我鑫科公司就有廣泛的應用蜕猫。如精帶公司的脫脂機、氣墊爐的收卷控制中都采用了這中控制模式哎迄。
二回右、轉矩模式下轉矩模式下的張力開環(huán)控制
張力閉環(huán)控制是在張力開環(huán)控制的基礎上增加了張力反饋閉環(huán)調節(jié)。
通過張力檢測裝置反饋張力信號與張力設定值構成PID閉環(huán)調節(jié)漱挚，調整變頻器輸出轉矩指令翔烁，這樣可以獲得更高的張力控制精度渺氧。其張力計算與開環(huán)控制相同。不論采用張力開環(huán)模式還是閉環(huán)模式蹬屹，在系統(tǒng)加侣背、減速的過程中，需要提供額外的轉矩用于克服整個系統(tǒng)的轉動慣量慨默。如果不加補償贩耐，將出現(xiàn)收卷過程加速時張力偏小，減速時張力偏大锥酌，放卷過程加速時張力偏大春佑，減速時張力偏小的現(xiàn)象。
這種控制模式多用在造紙连载、紡織等卷取微張力控制的場合下栽不。在我公司尚無需這種控制。
卷徑計算
在所有的模式中都需要用到卷筒的卷徑异浸，大家知道哲童，在生產過程中開卷機的卷徑是在不斷變小，卷取機的卷徑在不斷變大柏困，也就是說轉矩必須隨著卷徑的變化而變化，才能獲得穩(wěn)定的張力控制帜蘑∏逵瘢可見卷筒的卷徑計算是多么地重要。卷徑的計算有兩中途徑：一種是通過外部將計算好的卷徑直接傳送給變頻器珍垦，一般是在PLC中運算獲得惜施。另一種是變頻器自己運算獲得，矢量控制型變頻器都具有卷徑計算功能图呢，在大多數(shù)的應用中都是通過變頻器自己運算獲得条篷。這樣可以減少PLC程序的復雜性和調試難度、降低成本蛤织。
變頻器自己計算卷徑的方法有三種：
1赴叹、速度計算法：
通過系統(tǒng)當前線速度和變頻器輸出頻率計算卷徑。
其公式如下：
D=（i×V）/（π×n）D所求卷徑I機械傳動比n電機轉速V線速度
當系統(tǒng)運行速度較低時指蚜，材料線速度和變頻器輸出頻率都較低乞巧，較小的檢測誤差就會使卷徑計算產生較大的誤差，所以要設定一個zui低線速度摊鸡，當材料線速度低于此值時卷徑計算停止绽媒，卷徑當前值保持不變。此值應設為正常工作線速度以下免猾。多數(shù)應用場合下的變頻器都使用這種方法進行卷徑計算是辕。
2囤热、度積分法：
根據(jù)材料厚度按卷筒旋轉圈數(shù)進行卷徑累加或遞減，對于線材還需設定每層的圈數(shù)获三。
這種方法計算要求輸入材料厚度旁蔼，若厚度是固定不變的，可以在變頻器中設定堵沈。此方法在單一產品的生產場合被廣泛應用子钱。
若厚度是需要經常變化的，需要通過人機界面HMI或智能儀表將厚度信號傳送到PLC便晶，由PLC或儀表進行運算后再傳送給變頻器码果。這種計算方法可以獲得比較精確的卷徑。在一般的國產設備上應用較少润跟，我公司的進口設備佛殉，氣墊爐的收、放卷控制上就采用這種計算方式鸡魁。
3姿叠、模擬量輸入
當選用外部卷徑傳感器時，卷徑信號通過模擬輸入口輸入給變頻器紫声。由于卷徑傳感器的性能憋址、價格、使用環(huán)境等原因京甫，在國內鮮有使用霍凛。
結束語：
矢量變頻技術在卷取應用中的方法多種多樣，在當前技術條件下槽奕，上述模式是有代表性的几睛。無論是設計還是維修，了解你所使用設備的工作模式和控制特點是非常重要的粤攒。變頻技術還在高速發(fā)展所森，新的理論和控制技術將不斷涌現(xiàn)，控制模式還將繼續(xù)推陳出新夯接。我們期待著更*焕济、更實用的技術不斷出現(xiàn)，以此來改變我們的生活盔几。
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