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MVI56-MNET 工控模塊
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引言：
在工業(yè)生產的很多行業(yè)累冠，都要進行精確的張力控制，保持張力的恒定拳芹，以提高產品的質量蝇罐。諸如造紙、印刷印染、包裝拔调、電線電纜朴沿、光纖電纜、紡織败砂、皮革赌渣、金屬箔加工、纖維昌犹、橡膠坚芜、冶金等行業(yè)都被廣泛應用。在變頻技術還沒有成熟以前斜姥，通常采用直流控制鸿竖，以獲得良好的控制性能。隨著變頻技術的日趨成熟铸敏，出現(xiàn)了矢量控制變頻器缚忧、張力控制變頻器等一些高性能的變頻器。其控制性能已能和直流控制性能相媲美杈笔。由于交流電動機的結構闪水、性價比、使用蒙具、維護等很多方面都優(yōu)于直流電動機嬉哥，矢量變頻控制正在這些行業(yè)被越來越廣泛的應用，有取代直流控制的趨勢勒蜀。
張力控制的目的就是保持線材或帶材上的張力恒定津咒，矢量控制變頻器可以通過兩種途徑達到目的：一、通過控制電機的轉速來實現(xiàn)雁碘；另一種是通過控制電機輸出轉矩來實現(xiàn)哩拔。
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。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驴涡，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)肯坊，調整變頻器的頻率指令。
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
變頻器的品牌不同觅符、設計者的用法不同诉拔，獲得以上各變量的途徑也不同，特別是材料的線速度（V）和卷筒的卷徑（D）深吠，計算方法多種多樣增厢，在此不一一列舉。
這種控制模式下要求變頻器的PID調節(jié)性能要好桑孩，同步匹配頻率指令要準確拜鹤，這樣系統(tǒng)更容易穩(wěn)定框冀，否則系統(tǒng)就會震蕩、不穩(wěn)定敏簿。這種模式多用在拉絲機的連拉和軋機的連軋傳動控制中明也。若采用轉矩控制模式，當材料的機械性能出現(xiàn)波動惯裕，就會出現(xiàn)拉絲困難温数，軋機軋不動等不正常情況。
轉矩模式下的張力控制
一蜻势、轉矩模式下的張力開環(huán)控制
在這種模式下撑刺，無需張力檢測反饋裝置，就可以獲得更為穩(wěn)定的張力控制效果握玛，結構簡潔够傍，效果較好。但變頻器需工作在閉環(huán)矢量控制方式挠铲，必須安裝測速電機或編碼器冕屯，以便對電機的轉速做精確測量反饋。
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檐射，用來控制變頻器的電流環(huán)铜那，這樣就可以控制電機的輸出轉矩。所以轉矩計算非常重要洪防。這種控制多用在對張力精度要求不高的場合，在我鑫科公司就有廣泛的應用榄陆。如精帶公司的脫脂機沛摩、氣墊爐的收卷控制中都采用了這中控制模式。
二剧债、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)帽遏。
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)，調整變頻器輸出轉矩指令昏锨，這樣可以獲得更高的張力控制精度祷鼎。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)模式度坞，在系統(tǒng)加映僚、減速的過程中，需要提供額外的轉矩用于克服整個系統(tǒng)的轉動慣量点骑。如果不加補償酣难，將出現(xiàn)收卷過程加速時張力偏小，減速時張力偏大黑滴，放卷過程加速時張力偏大憨募，減速時張力偏小的現(xiàn)象紧索。
這種控制模式多用在造紙、紡織等卷取微張力控制的場合下菜谣。在我公司尚無需這種控制珠漂。
卷徑計算
在所有的模式中都需要用到卷筒的卷徑，大家知道尾膊，在生產過程中開卷機的卷徑是在不斷變小媳危，卷取機的卷徑在不斷變大，也就是說轉矩必須隨著卷徑的變化而變化眯停，才能獲得穩(wěn)定的張力控制济舆。可見卷筒的卷徑計算是多么地重要莺债。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滋觉，一般是在PLC中運算獲得。另一種是變頻器自己運算獲得讼石，矢量控制型變頻器都具有卷徑計算功能苇赊，在大多數(shù)的應用中都是通過變頻器自己運算獲得。這樣可以減少PLC程序的復雜性和調試難度回乞、降低成本忠辛。
變頻器自己計算卷徑的方法有三種：
1、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夹恨。
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)運行速度較低時哎闻，材料線速度和變頻器輸出頻率都較低，較小的檢測誤差就會使卷徑計算產生較大的誤差闰芒，所以要設定一個zui低線速度枚林，當材料線速度低于此值時卷徑計算停止，卷徑當前值保持不變墓运。此值應設為正常工作線速度以下郭菜。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。
2鞍歌、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勘伺，對于線材還需設定每層的圈數(shù)。
這種方法計算要求輸入材料厚度褂删，若厚度是固定不變的飞醉，可以在變頻器中設定。此方法在單一產品的生產場合被廣泛應用笤妙。
若厚度是需要經(jīng)常變化的冒掌，需要通過人機界面HMI或智能儀表將厚度信號傳送到PLC，由PLC或儀表進行運算后再傳送給變頻器蹲盘。這種計算方法可以獲得比較精確的卷徑股毫。在一般的國產設備上應用較少膳音，我公司的進口設備，氣墊爐的收铃诬、放卷控制上就采用這種計算方式祭陷。
3、模擬量輸入
當選用外部卷徑傳感器時趣席，卷徑信號通過模擬輸入口輸入給變頻器兵志。由于卷徑傳感器的性能、價格宣肚、使用環(huán)境等原因萝轰，在國內鮮有使用。
結束語：
矢量變頻技術在卷取應用中的方法多種多樣好阎，在當前技術條件下疹咕，上述模式是有代表性的。無論是設計還是維修环胸，了解你所使用設備的工作模式和控制特點是非常重要的铲恃。變頻技術還在高速發(fā)展，新的理論和控制技術將不斷涌現(xiàn)进裹，控制模式還將繼續(xù)推陳出新四雏。我們期待著更*、更實用的技術不斷出現(xiàn)锥萧，以此來改變我們的生活百擒。
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