食品機(jī)械設(shè)備網(wǎng)
詳細(xì)介紹
MVI56-MCMR 工業(yè)模塊
MVI56-MCMR 工業(yè)模塊
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引言：
在工業(yè)生產(chǎn)的很多行業(yè)蝌麸，都要進(jìn)行精確的張力控制，保持張力的恒定艾疟，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量来吩。諸如造紙、印刷印染蔽莱、包裝误褪、電線電纜、光纖電纜碾褂、紡織兽间、皮革、金屬箔加工达迁、纖維寇羔、橡膠、冶金等行業(yè)都被廣泛應(yīng)用仔约。在變頻技術(shù)還沒(méi)有成熟以前甫页，通常采用直流控制，以獲得良好的控制性能淫韧。隨著變頻技術(shù)的日趨成熟裸朱，出現(xiàn)了矢量控制變頻器、張力控制變頻器等一些高性能的變頻器嘿帆。其控制性能已能和直流控制性能相媲美龟付。由于交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、性?xún)r(jià)比泞氯、使用凛茬、維護(hù)等很多方面都優(yōu)于直流電動(dòng)機(jī)，矢量變頻控制正在這些行業(yè)被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用薄塘，有取代直流控制的趨勢(shì)掠恢。
張力控制的目的就是保持線材或帶材上的張力恒定，矢量控制變頻器可以通過(guò)兩種途徑達(dá)到目的：一悠垛、通過(guò)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)线定；另一種是通過(guò)控制電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩來(lái)實(shí)現(xiàn)。
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(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到張力恒定的确买。首先由帶（線）的線速度和卷筒的卷徑實(shí)時(shí)計(jì)算出同步匹配頻率指令斤讥，然后通過(guò)張力檢測(cè)裝置反饋的張力信號(hào)與張力設(shè)定值構(gòu)成PID閉環(huán)，調(diào)整變頻器的頻率指令拇惋。
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(jī)極對(duì)數(shù)（變頻器根據(jù)電機(jī)參數(shù)自動(dòng)獲得）i機(jī)械傳動(dòng)比D卷筒的卷徑
變頻器的品牌不同周偎、設(shè)計(jì)者的用法不同抹剩，獲得以上各變量的途徑也不同撑帖，特別是材料的線速度（V）和卷筒的卷徑（D）蓉坎，計(jì)算方法多種多樣，在此不一一列舉胡嘿。
這種控制模式下要求變頻器的PID調(diào)節(jié)性能要好蛉艾，同步匹配頻率指令要準(zhǔn)確，這樣系統(tǒng)更容易穩(wěn)定衷敌，否則系統(tǒng)就會(huì)震蕩勿侯、不穩(wěn)定。這種模式多用在拉絲機(jī)的連拉和軋機(jī)的連軋傳動(dòng)控制中移履。若采用轉(zhuǎn)矩控制模式诫痹，當(dāng)材料的機(jī)械性能出現(xiàn)波動(dòng)，就會(huì)出現(xiàn)拉絲困難权扭，軋機(jī)軋不動(dòng)等不正常情況寨今。
轉(zhuǎn)矩模式下的張力控制
一、轉(zhuǎn)矩模式下的張力開(kāi)環(huán)控制
在這種模式下某澡，無(wú)需張力檢測(cè)反饋裝置叼榄，就可以獲得更為穩(wěn)定的張力控制效果，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔份览，效果較好硼货。但變頻器需工作在閉環(huán)矢量控制方式，必須安裝測(cè)速電機(jī)或編碼器晃纹，以便對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速做精確測(cè)量反饋钢怪。
轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式如下：
T=（F×D）/（2×i）
其中：T變頻器輸出轉(zhuǎn)矩指令F張力設(shè)定指令i機(jī)械傳動(dòng)比D卷筒的卷徑
電機(jī)的轉(zhuǎn)矩被計(jì)算出來(lái)后，用來(lái)控制變頻器的電流環(huán)褂宙，這樣就可以控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩媚曾。所以轉(zhuǎn)矩計(jì)算非常重要。這種控制多用在對(duì)張力精度要求不高的場(chǎng)合抬闷，在我鑫科公司就有廣泛的應(yīng)用妇蛀。如精帶公司的脫脂機(jī)、氣墊爐的收卷控制中都采用了這中控制模式笤成。
二评架、轉(zhuǎn)矩模式下轉(zhuǎn)矩模式下的張力開(kāi)環(huán)控制
張力閉環(huán)控制是在張力開(kāi)環(huán)控制的基礎(chǔ)上增加了張力反饋閉環(huán)調(diào)節(jié)。
通過(guò)張力檢測(cè)裝置反饋張力信號(hào)與張力設(shè)定值構(gòu)成PID閉環(huán)調(diào)節(jié)炕泳，調(diào)整變頻器輸出轉(zhuǎn)矩指令纵诞，這樣可以獲得更高的張力控制精度。其張力計(jì)算與開(kāi)環(huán)控制相同培遵。不論采用張力開(kāi)環(huán)模式還是閉環(huán)模式浙芙，在系統(tǒng)加、減速的過(guò)程中籽腕，需要提供額外的轉(zhuǎn)矩用于克服整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量嗡呼。如果不加補(bǔ)償纸俭，將出現(xiàn)收卷過(guò)程加速時(shí)張力偏小，減速時(shí)張力偏大南窗，放卷過(guò)程加速時(shí)張力偏大终睦，減速時(shí)張力偏小的現(xiàn)象。
這種控制模式多用在造紙谨跌、紡織等卷取微張力控制的場(chǎng)合下否抛。在我公司尚無(wú)需這種控制。
卷徑計(jì)算
在所有的模式中都需要用到卷筒的卷徑吊烫，大家知道言酪，在生產(chǎn)過(guò)程中開(kāi)卷機(jī)的卷徑是在不斷變小，卷取機(jī)的卷徑在不斷變大谍钝，也就是說(shuō)轉(zhuǎn)矩必須隨著卷徑的變化而變化衅惠，才能獲得穩(wěn)定的張力控制≌咧唬可見(jiàn)卷筒的卷徑計(jì)算是多么地重要哗饭。卷徑的計(jì)算有兩中途徑：一種是通過(guò)外部將計(jì)算好的卷徑直接傳送給變頻器，一般是在PLC中運(yùn)算獲得蔑懈。另一種是變頻器自己運(yùn)算獲得琉阱，矢量控制型變頻器都具有卷徑計(jì)算功能，在大多數(shù)的應(yīng)用中都是通過(guò)變頻器自己運(yùn)算獲得拐迁。這樣可以減少PLC程序的復(fù)雜性和調(diào)試難度蹭劈、降低成本。
變頻器自己計(jì)算卷徑的方法有三種：
1线召、速度計(jì)算法：
通過(guò)系統(tǒng)當(dāng)前線速度和變頻器輸出頻率計(jì)算卷徑铺韧。
其公式如下：
D=（i×V）/（π×n）D所求卷徑I機(jī)械傳動(dòng)比n電機(jī)轉(zhuǎn)速V線速度
當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行速度較低時(shí)，材料線速度和變頻器輸出頻率都較低缓淹，較小的檢測(cè)誤差就會(huì)使卷徑計(jì)算產(chǎn)生較大的誤差哈打，所以要設(shè)定一個(gè)zui低線速度，當(dāng)材料線速度低于此值時(shí)卷徑計(jì)算停止讯壶，卷徑當(dāng)前值保持不變料仗。此值應(yīng)設(shè)為正常工作線速度以下。多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合下的變頻器都使用這種方法進(jìn)行卷徑計(jì)算伏蚊。
2立轧、度積分法：
根據(jù)材料厚度按卷筒旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進(jìn)行卷徑累加或遞減，對(duì)于線材還需設(shè)定每層的圈數(shù)躏吊。
這種方法計(jì)算要求輸入材料厚度氛改，若厚度是固定不變的，可以在變頻器中設(shè)定比伏。此方法在單一產(chǎn)品的生產(chǎn)場(chǎng)合被廣泛應(yīng)用臊癞。
若厚度是需要經(jīng)常變化的辐逝，需要通過(guò)人機(jī)界面HMI或智能儀表將厚度信號(hào)傳送到PLC，由PLC或儀表進(jìn)行運(yùn)算后再傳送給變頻器告傻。這種計(jì)算方法可以獲得比較精確的卷徑几崔。在一般的國(guó)產(chǎn)設(shè)備上應(yīng)用較少虽捺，我公司的進(jìn)口設(shè)備蝠题，氣墊爐的收、放卷控制上就采用這種計(jì)算方式蝎蚣。
3殷宴、模擬量輸入
當(dāng)選用外部卷徑傳感器時(shí)，卷徑信號(hào)通過(guò)模擬輸入口輸入給變頻器淹误。由于卷徑傳感器的性能窜货、價(jià)格、使用環(huán)境等原因湘发，在國(guó)內(nèi)鮮有使用末雪。
結(jié)束語(yǔ)：
矢量變頻技術(shù)在卷取應(yīng)用中的方法多種多樣，在當(dāng)前技術(shù)條件下宰僧，上述模式是有代表性的材彪。無(wú)論是設(shè)計(jì)還是維修，了解你所使用設(shè)備的工作模式和控制特點(diǎn)是非常重要的琴儿。變頻技術(shù)還在高速發(fā)展段化，新的理論和控制技術(shù)將不斷涌現(xiàn)，控制模式還將繼續(xù)推陳出新造成。我們期待著更*显熏、更實(shí)用的技術(shù)不斷出現(xiàn)，以此來(lái)改變我們的生活晒屎。
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