卷曲张力控制
变频限转矩功能在收卷和主从控制中的应用
发表时间：2009-3-27 来源：仪众国际网
关键字：变频器收卷主从控制限转矩
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对于收卷而言，随着卷径的逐渐增大，限转矩的值也随之增大，变频器输出的速度将随之减少，符合收卷的基本原理，同时张力也在控制之中；而对于主从控制中的从传动而言，只要将其转矩限定值跟随主传动，就能保证两者之间的同步匹配。本文将主要讨论矢量变频器的限转矩功能在收卷控制和主从控制中的应用。
1、前言
矢量控制的变频器是通过对电机磁通电流和转矩电流的解耦控制，实现了转矩的快速响应和准确控制，可以很高的控制精度进行宽范围的调速运行。
如图1所示为矢量控制变频器的基本工作原理，频率指令和实际速度的比较值通过一个速度调节器ASR后再进行转矩限定，最后来控制变频器的输出转矩。该控制图分为2个闭环（速度环和电流环），限转矩的作用就是用来限定速度调节器输出的转矩电流，将直接限制变频器的输出频率。设定转矩的方式一般有2种：变频器参数设定和模拟量输入设定。
对于收卷而言，随着卷径的逐渐增大，限转矩的值也随之增大，变频器输出的速度将随之减少，符合收卷的基本原理，同时张力也在控制之中;而对于主从控制中的从传动而言，只要将其转矩限定值跟随主传动，就能保证两者之间的同步匹配。
本文将主要讨论矢量变频器的限转矩功能在收卷控制和主从控制中的应用。
图1 限转矩工作简图
2、限转矩功能与中心收卷
在工业生产中，通常都需要进行卷取控制，以生产符合要求的卷材，如造纸行业的卷筒纸、冶金行业的带钢材、印刷行业的包装材料卷筒等。目前成熟的收卷只要是被动收卷（以高速造纸和塑料收卷居多）或是以直流调速器控制的中心收卷（以冶金行业居多），而交流变频器在中心收卷中的应用并没有象在其他行业（如风机等）那么普及，究其原因在于收卷的控制难度和复杂性。
经典的收卷都是采用张力闭环，它是通过张力检测装置反馈张力信号与张力的设定值构成PID闭环，然后调整变频器的输出频率命令（速度模式）或输出转矩指令（转矩模式）。此方案可以适用于高精度的张力收卷场合，但对于要求并不要求严格、又要求性价比高的收卷来说，本文提出了比较实用的矢量变频器限转矩方法，可以省去张力传感器、PID控制器，而只需要简单的变频器加PLC控制即可。
（1）转矩计算
图2为中心收卷基本示意图，采用开环的张力控制来实现收卷。在这种控制方式下，实际张力还是必须要知道的，无非它是通过变频器内部的检测和计算来获取的，从而省去张力检测装置，降低了系统的成本和难度。
由设定的张力和卷筒的卷径可以计算出变频器的转矩指令，其公式如下：
T=（F X D） / （2 X i ）
其中：T 为变频器的输出转矩指令;F为张力设定指令;D为卷筒的卷径;i为机械传动比。
在实际的使用中，卷取控制通常都需要材料张力随着卷径增大而相应降低，以防止损伤卷轴和提高产品的卷取质量，这样的控制就叫“锥度控制”。
张力锥度为：F=F 0 X [ 1 - K （1 - D0 / D） ]
其中：F 为实际输出张力;F0为张力设定指令;K为张力锥度系数;D为卷筒实时卷径;D0为空心卷筒卷径。
综合以上二公式可以得出T是D的一次函数：T = f （ D ）
图2 中心收卷简图
（2）卷径测量
在转矩控制中已经看出，转矩是直接跟卷径有关，并且是卷径的一次函数，因此卷径的计算是比较重要的。最简单的当然是直接测量，但实际中我们都会考虑采用间接计算法，以减少成本。
通常计算卷径有2种方法：线速度计算和厚度积分。前者是利用线速度除以电机角速度就是卷径的相对比例，方法比较简单，但必须注意当线速度运行在低速时由于卷材的线速度和电机的运行频率都比较低，所以导致误差比较大，因此通常要采用弥补的方法（比方设定一个最低线速度下限值）。后者按卷筒的旋转圈数进行卷径累积，必须注意的是一定要准确知道厚度，在换品种时必须输入厚度系数。
（3）限转矩控制在电池配件锌板收卷中的应用
在电池配件锌板中的生产中，从铸造机中出来的热锌板，经过轧机轧制后，最后进行收卷。设计轧机为交流异步电动机55KW，收卷为7.5KW。由于目前矢量变频器已经具有低频（甚至零频）满载启动功能，如安川VS-616G5带PG矢量运行时150%启动力矩/0RPM、爱默生TD3000带PG矢量运行时200%启动力矩/0RPM，因此可以替代直流传动应用在需要卡死再启动的轧机上、或者是卷径变化大导致转速变化也大的中心收卷上。
具体的示意如图3所示，包括轧机变频器VF1、中心收卷变频器VF2、可编程控制器S7 200以及相应的人机界面组成。
图3 锌板收卷原理
本系统可以实现以下的几个功能：（1）通过人机界面设置轧机的主速度，同时可以读取轧机的线速度;（2）通过人机界面可以设定中心收卷的速度给定和转矩限定值;（3）根据
轧机的线速度来计算收卷的卷径值并显示在HMI上;（4）其他必要启动连锁条件等。PLC的作用除了数据的传递（HMI和变频器人机界面）之外，最重要的是计算出卷径，然后再根据转矩和卷径的函数关系，计算出转矩限值，其中卷径计算由线速度计算法。
其中对收卷变频器而言，有两个模拟量：
速度指令——对卷取机给以比电动机速度高的速度;
转矩限制——由于按照上述那样速度命令，变频器将输出上限值以下的转矩，PLC将给出相当张力命令转矩值作为转矩限制值。
通过HMI观察卷径计算的值，再次带载测试，修正各系数，直至收卷过程张力平稳、达到要求为止。
3、限转矩功能与主从控制
（1）主从控制
在很多机械设备中，都会涉及到主从控制，如造纸机械的网部真空伏辊、驱网辊同时带一条网;压榨部真空吸移、真空压榨等复合压榨;压光上、下辊;施胶机上、下辊等都属于多电动机传动中的主从控制。主从控制与速度控制不同，其特点为：传动系统由几个传动单元共同驱动，其电动机轴相互耦合。根据电动机轴耦合方式的不同，主从方式分为两种，一种为刚性耦合，另外一种为柔性耦合。
所谓刚性耦合，即几个不同的电动机轴之间通过万向节、传动辊、齿轮带等硬连接方式进行耦合。在这种情况下，只要其中一个传动进行运动，另外一个或几个传动也将被动运行。而柔性耦合，即几个不同的电动机轴之间通过网毯、皮带等软连接方式进行耦合。在这种情况下，只要其中一个传动进行运动，另外一个或几个传动也将被拖动，但也有可能打滑。
主从控制的传动只有电动机速度同步并不能满足实际系统的工作要求，实际系统还要求各传动点电动机负载率相同，否则会出现某台电动机出力大，某台电动机出力小的情况，即要求有负荷分配控制。
在变频多电动机传动控制过程中各分部电动机的负载率相同，即δ=P/Pa相同（P为电动机所承担的负载功率，Pa为电动机额定功率）。
（2）限转矩实现主从传动的负荷分配功能
这种方法是通过让从传动的速度不比主传动的慢，可以稍微快一点点，然后给辅传动加上转矩限幅使得主辅传动的转矩基本保持平衡，以达到负荷分配的目的。变频多传动控制系
统的负荷分配要求速度稳定，分配平衡。很多连续生产线负载多变，传动情况复杂，所以要求负荷分配快速稳定无振荡，能够随时适应负载变化。图4所示为转矩限幅控制的负荷分配原理。
图4 限转矩控制的负荷分配
（3）限转矩在造纸压光机主从控制中的应用
造纸压光机分软压光机和硬压光机，它具有加热功能的弹性压区的压光机，是由硬辊及有弹性辊面材料的软辊来形成的。造纸压光机的作用在辊间的线压大，能提高纸的紧度，能进行其他设备所达不到的整饰作用，如图5所示。当纸幅通过压光机的时候，上辊和下辊将处于啮合状态，也就是处于同步状态。如果两者不同步，将会造成纸幅断裂或者压溃。
图5 造纸压光机
负荷分配是造纸压光机传动电机的核心控制原理，其示意图见图6。M1为主传动，采用双闭环速度/转矩矢量控制方式。速度环为V速度给定和PG编码器返回的实际速度的控制回
路。M2的转矩限定值可在PLC系统设置。在负荷分配中，M2从传动能始终跟随M1主传动而保持同步。
图6 造纸压光机的限转矩控制
4、结束语
限转矩的作用发挥好坏，很大一部分取决于变频器的调试，尤其是电机参数自辨识。由于矢量控制是着眼于转子磁通来控制电机的定子电流，因此在其内部的算法中大量涉及到电机参数。从图7的异步电动机的T型等效电路表示中可以看出，电机除了常规的参数如电机极数、额定功率、额定电流外，还有R1（定子电阻）、X11（定子漏感抗）、R2（转子电阻）、X21（转子漏感抗）、Xm（互感抗）和I0（空载电流）。
图7 异步电动机稳态等效电路
参数辨识中分电机静止辨识和旋转辨识2种，其中在静止辨识中，变频器能自动测量并计算顶子和转子电阻以及相对于基本频率的漏感抗，并同时将测量的参数写入;在旋转辨识中，变频器自动测量电机的互感抗和空载电流。
在参数辨识中，必须注意：（1）若旋转辨识中出现过流或过压故障，可适当增减加减速时间;（2）旋转辨识只能在空载中进行;（3）如辨识前必须首先正确输入电机铭牌的参数。
通过限转矩的使用，在变频收卷和压光机的主从控制中都相当成功地得到应用。限转矩的作用是基于矢量变频器优秀的控制功能上，能够满足相当工业领域的收卷要求和主从控制，为降低系统成本、减少维护费用提供了一个很好的控制平台。
薄膜分切机放卷至卷取的张力控制(上)讲解
薄膜分切机放卷至卷取的张力控制 （上） 1．分切机的重要选定要素2．放卷至卷取的张力3．接触辊及接触压力4．卷取张力的自由选择及设定5．在薄膜主要物性条件下所设定的卷取条件1．分切机的重要选定要素在分切机的选定方面最受关注的应该是分切卷取后的产品如何?也就是产品内部品质。从外观上来看，无皱褶、无划痕、端面整齐、卷取表面硬度适当等，这些都应该是基本的。但是，我们认为仅关注这些还不够。因为分切卷取后的产品其内部残留着很大的应力(内部张力)，这将会对 1．分切机的重要选定要素 2．放卷至卷取的张力 3．接触辊及接触压力 4．卷取张力的自由选择及设定 5．在薄膜主要物性条件下所设定的卷取条件 1．分切机的重要选定要素 在分切机的选定方面最受关注的应该是分切卷取后的产品如何?也就是产品内部品质。从外观上来看，无皱褶、无划痕、端面整齐、卷取表面硬度适当等，这些都应该是基本的。但是，我们认为仅关注这些还不够。因为分切卷取后的产品其内部残留着很大的应力(内部张力)，这将会对后道工序带来各种不利影响，比如说印刷的套印不准等。 这种内部品质的状况如何，将会很大程度地影响到用户的订购量、产品韵价格及用户对制膜厂家的信赖和评价。 而这种选定要素却无法用肉眼看到，因此，对薄膜的张力控制及接触压力的控制是最重要的选定要素。 2。放卷至卷取的张力
分切机的放卷至卷取张力可分为以上3大部分。 2—2放卷张力 2—2—1内部张力 前道工序卷取下来的原膜母卷的内部含有残留应力，这残留应力的大小同生产线的设备性能有关，特别同卷取机的性能有很大的关系。如卷取机的张力过大且张力的变动量也大时，会对分切机的放卷张力的控制带来不利影响。另外，原膜母卷由于熟化的缘故几乎多少都存有偏芯，这就是放卷速度的变化而造成放卷张力变化的原因所在。放卷张力发生变化会使薄膜内部产生应力，将存有内部应力的薄膜从牵引部传送至卷取部，最终肯定会对卷取张力的变动带来影响。 为使放卷张力的变动量降低，放卷部采用浮动辊方式来控制放卷张力。该方式可使原膜母卷的内部应力减少，可吸收放卷速度的变化，实现放卷张力保持稳定。 为使浮动辊的效果更佳，本公司研制开发了2根串联在一起浮动辊方式(已取得专利权)，该方式可使放卷张力的变动量降低到最低限度。 2—2—2为实现放卷张力变动量最小而采取的对策 串联浮动辊的控制 偏芯原膜母卷回转时，靠浮动辊的摆动来吸收，但是，浮动辊的质量成为惯性抵抗使薄膜产生松弛，并使张力也增加。由于此惯性抵抗会给每一时间上的变动量及浮动辊的质量本身带来很大的影响。现在，本公司研发开发了把2根浮动辊组合在一起的串联浮动方式，可实现低张力条件下的高速运转。 串联浮动辊的方式相对于1根浮动辊来说，偏芯原膜母卷每回转1次，薄膜偏芯量的1／2通过浮动辊的位置变化来吸收，同时，由于浮动辊及惯性力的变动所产生的作用于薄膜的张力，因每一根浮动辊的质量是原来1根的1／2，可使得总体上放卷张力的变动量减少到原来1根浮动辊张力变量的1／4。
什么是张力控制
什么是张力控制？ 最佳答案 1.什么是张力控制：所谓的张力控制，通俗点讲就是要能控制电机输出多大的力，即输出多少牛顿。反应到电机轴即能控制电机的输出转距。 2.真正的张力控制不同于靠前后两个动力点的速度差形成张力的系统，靠速度差来调节张力的实质是对张力的PID控制，要加张力传感器。而且在大小卷启动、停止、加速、减速、停车时的调节不可能做到象真正的张力控制的效果，张力不是很稳定。肯定会影响生产出产品的质量。 用变频器做恒张力控制的实质是死循环矢量控制，即加编码器反馈。对收卷来说，收卷的卷经是由小到大变化的，为了保证恒张力，所以要求电机的输出转距要由小到大变化。同时在不同的操作过程，要进行相应的转距补偿。即小卷启动的瞬间，加速，减速，停车，大卷启动时，要在不同卷经时进行不同的转距补偿，这样就能使得收卷的整个过程很稳定，避免小卷时张力过大；大卷启动时松纱的现象。 二．张力控制变频收卷在纺织行业的应用及工艺要求 1．传统收卷装置的弊端 纺织机械如：浆纱机、浆染联合机、并轴机等设备都会有收卷的环节。传统的收卷都是采用机械传动，因为机械的同轴传动对于机械的磨损是非常严重的，据了解，用于同轴传动部分的机械平均寿命基本上是一年左右。而且经常要维护，维护的时候也是非常麻烦的,不仅浪费人力而且维护费用很高,给客户带来了很多的不便。尤其是纺织设备基本上是开机后不允许中途停车的，如发生意外情况需要停车会造成很大的浪费。在这种情况下，张力控制变频收卷开始逐渐取代传统的机械传动系统。 2．张力控制变频收卷的工艺要求 * 在收卷的整个过程中都保持恒定的张力。张力的单位为：牛顿或公斤力。 * 在启动小卷时，不能因为张力过大而断纱；大卷启动时不能松纱。 * 在加速、减速、停止的状态下也不能有上述情况出现。 * 要求将张力量化，即能设定张力的大小（力的单位），能显示实际卷径的大小。 3．张力控制变频收卷的优点 * 张力设定在人机上设定，人性化的操作,单位为力的单位:牛顿. * 使用先进的控制算法:卷径的递归运算;空心卷径激活时张力的线性递加; 张力锥度计算公式的应用;转矩补偿的动态调整等等. * 卷径的实时计算，精确度非常高，保证收卷电机输出转矩的平滑性能好。并且
张力控制变频收卷的控制原理及在纺织机中的应用
张力控制变频收卷的控制原理及在纺织行业的应用 -------作者：中达电通上海分公司 FAE李强 一.前言: 用变频器做恒张力控制的实质是死循环矢量控制，即加编码器反馈。对收卷来说，收卷的卷 经 是由小到大变化的，为了保证恒张力，所以要求电机的输出转距要由小到大变化。同时在不 同的操作过程，要进行相应的转距补偿。即小卷启动的瞬间，加速，减速，停车，大卷启动 时，要在不同卷经时进行不同的转距补偿，这样就能使得收卷的整个过程很稳定，避免小卷 时张力过大；大卷启动时松纱的现象。 二．张力控制变频收卷在纺织行业的应用及工艺要求 1．传统收卷装置的弊端 纺织机械如：浆纱机、浆染联合机、并轴机等设备都会有收卷的环节。传统的收卷都是采用机械传动，因为机械的同轴传动对于机械的磨损是非常严重的，据了解，用于同轴传动部分的机械平均寿命基 本上是一年左右。而且经常要维护，维护的时候也是非常麻烦的,不仅浪费人力而且维护费用很高,给客 户带来了很多的不便。尤其是纺织设备基本上是开机后不允许中途停车的，如发生意外情况需要停车会造成很大的浪费。在这种情况下，张力控制变频收卷开始逐渐取代传统的机械传动系统。 2．张力控制变频收卷的工艺要求 * 在收卷的整个过程中都保持恒定的张力。张力的单位为：牛顿或公斤力。 * 在启动小卷时，不能因为张力过大而断纱；大卷启动时不能松纱。 * 在加速、减速、停止的状态下也不能有上述情况出现。 * 要求将张力量化，即能设定张力的大小（力的单位），能显示实际卷径的大小。 3．张力控制变频收卷的优点 * 张力设定在人机上设定，人性化的操作,单位为力的单位:牛顿. * 使用先进的控制算法:卷径的递归运算;空心卷径启动时张力的线性递加; 张力锥度计算公式的应用;转矩补偿的动态调整等等. * 卷径的实时计算，精确度非常高，保证收卷电机输出转矩的平滑性能好。并且 在计算卷径时加入了卷径的递归运算，在操作失误的时候，能自己纠正卷径到正确的数值。 * 因为收卷装置的转动惯量是很大的，卷径由小变大时。如果操作人员进行加速、 减速、停车、再启动时很容易造成爆纱和松纱的现象，将直接导致纱的质量。 而进行了变频收卷的改造后，在上述各种情况下，收卷都很稳定，张力始终恒 定。而且经过PLC的处理，在特定的动态过程，加入一些动态的调整措施， 使得收卷的性能更好。 * 在传统机械传动收卷的基础上改造成变频收卷，非常简便而且造价低，基本
张力控制原理介绍
第二章 张力控制原理介绍 2．1 典型收卷张力控制示意图 2
2．2 张力控制方案介绍 对张力的控制有两个途径，一是可控制电机的输出转矩，二是控制电机转速，对应这两个途径，MD330设计了两种张力控制模式。 1、开环转矩控制模式 开环是指没有张力反馈信号，变频器仅靠控制输出频率或转矩即可达到控制目的，与开环矢量或闭环矢量无关。转矩控制模式是指变频器控制的是电机的转矩，而不是频率，输出频率是跟随材料的速度自动变化。 根据公式F=T/R（其中F为材料张力，T为收卷轴的扭矩，R为收卷的半径），可看出，如果能根据卷径的变化调整收卷轴的转矩，就可以控制材料上的张力，这就是开环转矩模式控制张力的根据，其可行性还有一个原因是材料上的张力只来源于收卷轴的转矩，收卷轴的转矩主要作用于材料上。 MD系列变频器在闭环矢量（有速度传感器矢量控制）下可以准确地控制电机输出转矩，使用这种控制模式，必须加装编码器（变频器要配PG卡）。 2、与开环转矩模式有关的功能模块： 1）张力设定部分：用以设定张力，实际使用中张力的设定值应与所用材料、卷曲成型的要求等实际情况相对应，需由使用者设定。张力锥度可以控制张力随卷径增加而递减，用于改善收卷成型的效果。 2）卷径计算部分：用于计算或获得卷径信息，如果用线速度计算卷径需用到线速度输入功能部分，如果用厚度累计计算卷径需用到厚度累计计算卷径相关参数功能部分。 3）转矩补偿部分：电机的输出转矩在加减速时有一部分要用来克服收（放）卷辊的转动惯量，变频器中关于惯量补偿部分可以通过适当的参数设置自动地根据加减速速率进行转矩补偿，使系统在加减速过程中仍获得稳定的张力。摩 3
张力控制解释
张力控制变频收卷的控制原理 2007年7月23日 中国工业设备网 本文主要介绍了张力控制变频收卷的控制原理，此技术能够使得在纺织行业中收卷的整个过程很稳定，避免小卷时张力过大；大卷启动时松纱的现象。 一. 前言 : 用变频器做恒张力控制的实质是闭环矢量控制，即加编码器反馈。对收卷来说，收卷的卷经是由小到大变化的，为了保证恒张力，所以要求电机的输出转距要由小到大变化。同时在不同的操作过程，要进行相应的转距补偿。即小卷启动的瞬间、加速、减速、停车，大卷启动时，要在不同卷经时进行不同的转距补偿，这样就能使得收卷的整个过程很稳定，避免小卷时张力过大；大卷启动时松纱的现象。 二．张力控制变频收卷在纺织行业的应用及工艺要求 2.1 传统收卷装置的弊端 纺织机械如：浆纱机、浆染联合机、并轴机等设备都会有收卷的环节。传统的收卷都是采用机械传动，因为机械的同轴传动对于机械的磨损是非常严重的，据了解，用于同轴传动部分的机械平均寿命基本上是一年左右。而且经常要维护，维护的时候也是非常麻烦的,不仅浪费人力而且维护费用很高,给客户带来了很多的不便。尤其是纺织设备基本上是开机后不允许中途停车的，如发生意外情况需要停车会造成很大的浪费。在这种情况下，张力控制变频收卷开始逐渐取代传统的机械传动系统。 2.2 张力控制变频收卷的工艺要求
（1）在收卷的整个过程中都保持恒定的张力。张力的单位为：牛顿或公斤力。 （2）在启动小卷时，不能因为张力过大而断纱；大卷启动时不能松纱。 （3）在加速、减速、停止的状态下也不能有上述情况出现。 （4）要求将张力量化，即能设定张力的大小（力的单位），能显示实际卷径的大小。 2.3 张力控制变频收卷的优点 （1）张力设定在人机上设定，人性化的操作，单位为力的单位：牛顿。 （2）使用先进的控制算法：卷径的递归运算；空心卷径激活时张力的线性递加；张力锥度计算公式的应用；转矩补偿的动态调整等等。 （3）卷径的实时计算，精确度非常高，保证收卷电机输出转矩的平滑性能好。并且在计算卷径时加入了卷径的递归运算，在操作失误的时候，能自己纠正卷径到正确的数值。 （4）因为收卷装置的转动惯量是很大的，卷径由小变大时。如果操作人员进行加速、减速、停车、再激活时很容易造成爆纱和松纱的现象，将直接导致纱的质量。而进行了变频收卷的改造后，在上述各种情况下，收卷都很稳定，张力始终恒定。而且经过PLC的处理，在特定的动态过程，加入一些动态的调整措施，使得收卷的性能更好。 （5）在传统机械传动收卷的基础上改造成变频收卷，非常简便而且造价低，基本上不需对原有机械进行改造。改造周期小，基本上两三天就能安装调试完成。 （6）克服了机械收卷对机械磨损的弊端，延长机械的使用寿命。方便维护设备。
卷取张力原理
直流调速器卷取张力控制原理 卷取张力控制原理卷取机的卷取张力由卷取电动机产生。电动机力矩为： 式中Km——比例系数，常数 ∮——磁通量； I枢——电动机电枢电流。 卷取张力T与电动机力矩的关系为： 式中 D——带卷直径。 带卷速度为： 式中行电——电动机的转速； i——电动机至卷筒的速比。 将式2-2、式2-4代入式2-3得： 电动机电枢电势E为： 或 式中K。——比例系数，常数； ∮——磁通量； n电——电动机转数。 将式2-6代入式2-5则得：
其中： 欲使詈=常数，若E不变，口亦不变，则张力T与电动机电枢电流k成正比。换言之，在保持线速度钞不变的条件下，一定的电枢电流珠表示一定的卷取张力T。张力控制的实质在于，若卷取线速度不变，采用电流调整器使电枢电流保持恒定，就可以保持张力恒定。 怎样才能保持卷取线速度不变呢?由于卷取线速度口与带卷直径和带卷转速的乘积Dn成正比，欲使口不变，随着卷径D的变化，带卷转速必须相应变化。一般采用电势调整器调节电动机的磁通量①，以改变电动机转速，使卷取线速度保持不变，这就是卷取机的速度调节。 卷取机的速度调节除了补偿卷径变化外，还应包括根据工艺要求，对机组速度进行调整。一般来说机组速度的调节，可采用改变电压(降压)的方法，从基数咒基往下调；而卷径变小时，调速则采用改变激磁(弱磁)的方法，从基速孢基往上调。这样就可必最大机组速度'Ornax和最大卷径D。诅x时的转速为基速挖基。因此，调激磁的调速范围应保证满足下式： 式中 nrtmx、咒基——分别为卷筒的最大转速、基速； D、d——分别为带卷的外径、内径。 综上所述，电枢电流j枢与卷取张力T成比例；磁通量①与卷径D成比例。在电器上采用电流调节器和电势调节器来实现恒张力控制。 上述电势电流复合张力调节系统，用改变磁通的方法来适应卷径的变化，以保证卷取线速度，从而实现恒张力控制。卷取机处于弱磁条件下土作，不能充分利用电动机力矩；由于电动机磁通的调速范围往往受到限制，不能满足卷径比的要求，在此情况下不得不增加电动机容量。近年来出现的最大力矩张力调整系统，基本上克服了电势电流复合张力调整系统的缺点。 电动机力矩M为： 电动机电势E为： 电动机功率N为：
张力控制系统
张力控制系统MAGPOWR （美塞斯MC01/400/830/1898）往往是张力传感器和张力控制器的一种系统集成，目前主要应用于冶金，造纸，薄膜，染整，织布，塑胶，线材等设备上，是一种实现恒张力或者锥度张力控制的自动控制系统，其作用主要是实现辊间的同步，收卷和放卷的均匀控制。 工作原理 这种控制对机器的任何运行速度都必须保持有效，包括机器的加速、减速和匀速。即使在紧急停车情况下，也应有能力保证被分切物不破损。张力控制的稳定与否直接关系到分切产品的质量。若张力不足,原料在运行中产生漂移,会出现分切复卷后成品纸起皱现象;若张力过大,原料又易被拉断,使分切复卷后成品纸断头增多。 一套典型的张力控制系统主要由张力控制器，张力读出器，张力检测器，制动器和离合器构成。根据环路可分为开环，闭环或自由环张力控制系统；根据对不同卷材的监测方式又可分为超声波式，浮辊式，跟踪臂式等，下图为一个典型的闭环张力控制系统。 人工控制 MAGPOWR <1ll人工张力控制系统是适合于收卷，点到点和一些特定的放卷应用场合使用的低成本解决方案. 我们的手动电源供应器可以让f~ 淌除剩磁，15可以通过莫独特的皮向电流性能而用到制动器或离合器的完整的功率范围。该系统最适合应用于: ( 1 )需要自然锥角的收卷场合 ( 2 )卷装成形保持不变的点到点应用场合 ( 3 )从满卷到卷芯的放卷过程中允许有少量张力变化的场合 人工电源供给采用电流调节方式，当离合器或制动器从环境温度变化到工作温度时，莫输出仍保持不变。 可选用带有跳结器的90VDC 和24VDC 电压供给，额定电流可以调节，还可匹配磁粉制动器满足榕的应用需求。 可选安装方式DIN 标准导轨(C E) .撞墙式安装，印刷电路板。 张力控制系统(3张) 控制方式
商业轮转机的张力控制详解
商业轮转机的张力控制详解 前言：随着商业印刷市场的扩展，商业轮转机在商业印刷中表现出来了越来越重要的作用，但也给商业轮转机印刷质量和精度提出了更高的要求。轮转印刷过程中通常由于张力的影响使印刷品套印和折页不准，给印刷带来很多不良品，从而影响生产成本和市场的信誉。下文以桑拿C800为例分析商业轮转印刷张力控。 C800商业轮转印刷的显著特点是纸带从开卷到进入折页滚筒都是在绷紧状态下完成的，套准、烘干、冷却、加湿及裁切等前后纸带长度上百米，因此纸带张力稳定是保证正常印刷的首要条件现从五个方面分析纸带的张力控制。 送纸部分：送纸部分从纸的入口到印刷单元包括了一次张力和二次张力，一次张力采用的是轴制动方式，在纸卷芯部轴端设置刹车片和刹车盘，通过气压方式加载制动力，即气动式张力控制系统。保证纸卷以平稳的速度放纸，并通过浮动机构及张力检测电路，消除或减轻由于纸卷不圆、偏心、一头松、一头紧等本身原因造成的张力波动，并可在印刷过程中对纸卷不断变小引起的张力变化进行自动调整。如（图一） 图一：1纸筒也是张力控制器所在、2和4导纸棍、3浮动机构 电器控制原理图如（图二）
分析：供纸部的张力控制部分由刹车片、制动器、浮动辊等组成，为了使纸带张力保持恒定，纸卷制动器必须能够根据纸带张力的波动情况自动进行调整以保证纸带匀速、平稳地进入印刷装置。在机器平稳运行过程中，应保证纸带张力稳定在给定值上，在启动和刹车时防止纸带过载和随意松卷。在印刷过程中，随着纸卷直径不断减小，为保持纸带张力的恒定，需要对制动力矩进行相应的调整。在印刷过程中，纸带的线速度保持不变，而纸卷的角速度却随着纸卷直径的减小不断增大。在不考虑由角加速度产生的惯性力矩和阻力矩的前提下，为保证纸带稳定运行，应该满足下面的条件：F X R= T X r F为纸带张力，R为纸卷半径，T为纸卷轴芯的制动力，r为纸卷轴芯制动力半径。可以看出，随着纸卷半径的减小，如果不改变制动力的大小，纸带所受到的张力会越来越大，最终会使纸带被拉断。因此，在保持纸带张力稳定的前提下，随着纸卷半径的减小，制动力必须按照一定的规律随之减小。简而言之，就是刹车片与刹车盘接触后产生一定的摩擦力，从而使纸带具有一定的张力，浮动辊在张力的作用下产生摆动，通过一个电子检测元件将张力的变化转化为电信号，控制刹车盘电压，从而达到控制摩擦力大小的目的，实现纸带张力的自动控制。刹车片与刹车盘的间距应在1?2mm之间。 二次张力为无级变速控制：无级变速控制是通过电机的转速来控制张力的大小其控制原理图如（图三） 图三中：1铬棍、2电机传动的胶棍（又叫送纸棍）、3和4导纸棍、5浮动
速度控制与张力控制
速度控制与张力控制 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
张力控制 1.什么是张力控制：所谓的张力控制，通俗点讲就是要能控制电机输出多大的力，即输出多少牛顿。反应到电 机轴即能控制电机的输出转距。 2. 3. 2.真正的张力控制不同于靠前后两个动力点的速度差形成张力的系统，靠速度差来调节张力的实质是对张力 的PID控制，要加张力传感器。而且在大小卷启动、停止、加速、减速、停车时的调节不可能做到象真正的张力控制的效果，张力不是很稳定。肯定会影响生产出产品的质量。 4. 5.用变频器做恒张力控制的实质是死循环矢量控制，即加编码器反馈。对收卷来说，收卷的卷经是由小到大变 化的，为了保证恒张力，所以要求电机的输出转距要由小到大变化。同时在不同的操作过程，要进行相应的转距补偿。即小卷启动的瞬间，加速，减速，停车，大卷启动时，要在不同卷经时进行不同的转距补偿，这样就能使得收卷的整个过程很稳定，避免小卷时张力过大；大卷启动时松纱的现象。 6. 7.二．张力控制变频收卷在纺织行业的应用及工艺要求 8. 9.1．传统收卷装置的弊端 10.纺织机械如：浆纱机、浆染联合机、并轴机等设备都会有收卷的环节。传统的收卷都是采用机械传动，因为 机械的同轴传动对于机械的磨损是非常严重的，据了解，用于同轴传动部分的机械平均寿命基本上是一年左右。而且经常要维护，维护的时候也是非常麻烦的,不仅浪费人力而且维护费用很高,给客户带来了很多的不便。尤其是纺织设备基本上是开机后不允许中途停车的，如发生意外情况需要停车会造成很大的浪费。在这种情况下，张力控制变频收卷开始逐渐取代传统的机械传动系统。 11. 12.2．张力控制变频收卷的工艺要求 13.* 在收卷的整个过程中都保持恒定的张力。张力的单位为：牛顿或公斤力。 14.* 在启动小卷时，不能因为张力过大而断纱；大卷启动时不能松纱。 15.* 在加速、减速、停止的状态下也不能有上述情况出现。 16.* 要求将张力量化，即能设定张力的大小（力的单位），能显示实际卷径的大小。 17. 18.3．张力控制变频收卷的优点 19.* 张力设定在人机上设定，人性化的操作,单位为力的单位:牛顿. 20.* 使用先进的控制算法:卷径的递归运算;空心卷径激活时张力的线性递加; 21.张力锥度计算公式的应用;转矩补偿的动态调整等等. 22.* 卷径的实时计算，精确度非常高，保证收卷电机输出转矩的平滑性能好。并且 23.在计算卷径时加入了卷径的递归运算，在操作失误的时候，能自己纠正卷径到正确的数值。 24.* 因为收卷装置的转动惯量是很大的，卷径由小变大时。如果操作人员进行加速、 25.减速、停车、再激活时很容易造成爆纱和松纱的现象，将直接导致纱的质量。 26.而进行了变频收卷的改造后，在上述各种情况下，收卷都很稳定，张力始终恒 27.定。而且经过PLC的处理，在特定的动态过程，加入一些动态的调整措施， 28.使得收卷的性能更好。 29.* 在传统机械传动收卷的基础上改造成变频收卷，非常简便而且造价低，基本 30.上不需对原有机械进行改造。改造周期小，基本上两三天就能安装调试完成。 31.* 克服了机械收卷对机械磨损的弊端，延长机械的使用寿命。方便维护设备。 32.
卷取恒张力控制
酸洗线卷取机恒张力控制原理及实现方法 摘要：卷取机张力的稳定性直接影响到清洗线产品的质量，卷取机的恒张力控制是卷绕自动控制系统中的关键技术。本文首先描述了实现恒张力控制的原理，通过分析选取了适合的控制方法。并结合意大利Ansaldo 全数字直流传动装置SPDM给出了一种具体的实现方法，这种方法搭建的系统在实际应用运行稳定，清洗效果良好。 关键词：张力控制最大力矩法全数字直流调速装置SPDM Abstract: The stability of the wind reel’s tension will influence the quality of the acid cleaning‘s product directly. The way of constant tension control to the wind reel is a key technique of the automatic taking-up equipment. At the beginning of this paper, we describe the principle of tension control. Then we choose a better control method based on analyze. And then we give a implement method use the Italian Ansaldo’s whole digit direct current timing equipment SPDM. The acid cleaning system based on this method worked steady and the wash effect is good. Key words: tension control; maximal moment method; whole digit direct current timing equipment SPDM. 1、概述 近年来，市场上对铜带的需求有增无减，国际市场上铜产品价格呈强劲上涨趋势。用户对铜带产品表面的光洁度要求越来越高，同时企业对清洗的效率也提出了更高的要求。传统的清洗方式已不能满足企业的需要。铜带清洗的质量一方面取决于工艺，另一方面也与卷取机张力有密切的关系。一般来说，卷取机张力的稳定性直接影响带材的质量和成品率。尤其在带材被拖动动态升降速的过程中，更要保持张力的恒定以免出现断带。传统的卷取机张力控制装置为模拟系统，其张力控制精度低，大约在±5%左右，而且由于调试困难，实际上往往难以达到。当前普遍采用全数字直流调速装置来实现恒张力控制。意大利Ansaldo 全数字直流传动装置SILCOPAC D在冶金领域有着广泛的应用。它有许多优异的性能如具有电流、速度、电势环的自整定功能，可以通过串行总线进行大量的数据交换，可以通过软硬件设定系统功能，满足用户多种需要等。磁场控制由一个可控硅控制的调压器作为电机的励磁控制，励磁控制模式可以是恒压控制、恒流控制以及自动弱磁升速控制。利用SILCOPAC D可以方便的实现卷取机的恒张力控制。本文的研究基于铜带酸洗线设计，主要讨论使卷取机张力恒定的控制原理并结合Ansaldo直流调速装置（SPDM）说明其实现方法。 2、卷取机恒张力控制原理 保持张力恒定通常采用间接张力控制方式。所谓间接恒张力控制方式，就是只给定张力设定值，不用检测器采集张力的实际值，对张力不形成闭环控制，而是通过对开卷机电流或磁场的控制来间接实现对张力进行恒定控制的方法。 2.1 常用间接张力控制法 通常采用的间接张力控制方式有2种：比例控制方式和最大力矩控制方式。为了说明这两种方式的差别，进行以下推导。下图为卷取机示意图：
张力控制收卷
辽宁科技学院 本科生毕业设计（论文）任务书 题目：张力控制变频收卷的控制系统 专题： 系别：电信与信息工程学院 专业：测控技术与仪器 班级：测控BG08 学生姓名： 学号： 指导教师：丁英丽 2011年12月22日
一、设计（论文）的主要任务与内容（含专题） 用变频器做恒张力控制的实质是闭环矢量控制，即加编码器反馈。对收卷来说，收卷的卷经是由小到大变化的，为了保证恒张力，所以要求电机的输出转距要由小 到大变化。同时在不同的操作过程，要进行相应的转距补偿。即小卷启动的瞬间、 加速、减速、停车，大卷启动时，要在不同卷经时进行不同的转距补偿，这样就能 使得收卷的整个过程很稳定，避免小卷时张力过大；大卷启动时松纱的现象。 具体要求如下： 1.学习掌握西门子PLC编程设计和变频器的相关技术知识。 2.查阅相关技术资料，结合工况完成PLC的选型。 3.提出设计系统的具体方案 4.选择合适的变频器，设计出西门子S7-300的程序，构成张力控制系统。 5.给出设计的主要设计思想，完成软件的总体流程设计。 6.学会相关资料的检索，翻译一篇与课题内容相关的英文资料。 二、设计（论文）的基本要求 1.利用图书馆、网络等途径进行必要的文献检索，完成本次设计所需的器件的选型， 进行规范的理论设计，方案论证合理。 2.培养自身的灵活实际应用能力和创新精神，例如，可在收卷之前加一些剪切材料 的设计，剪刀类型可自行选择。 3.在设计中应有一定的实际工作体现，例如方案设计，硬件独创的论证与设计等。 4.论文工作量要足够，符合学校有关规定。 5.翻译一篇与课题内容相关的英文资料。 三、推荐参考文献（一般4～6篇，其中外文文献至少1篇） [1]《可编程序控制器原理及应用》钟肇新彭侃编华南理工大学出版社2001 [2] 《电气与可编程序控制器技术》汤以范主编机械工业出版社2004 [3] 《电工电子选训教程》董儒胥主编上海交通大学出版社2006 [4] 《机床电气及可编程序控制器实验、课程设计指导书》郁汉琪主编高等教育出版 社2001 [5] 《矢量闭环控制恒张力收放卷系统及其在工业上的应用》姚晴洲湖州职业
VSWR详解
反射电压的计算见下图： (原文件名:匹配.jpg) 因为电压都是以同一个地作为参考的，叠加在一起就是相加了；电流是按某一个正方向来定义的，反射电流和入射电流方向是相反的，就是减了。 应该很容易理解的。
小谈驻波比VSWR的意义 电压驻波比（VSWR）是射频技术中最常用的参数，用来衡量部件之间的匹配是否良好。当业余无线电爱好者进行联络时，当然首先会想到测量一下天线系统的驻波比是否接近1:1，如果接近1:1，当然好。常常听到这样的问题：但如果不能达到1，会怎样呢？驻波比小到几，天线才算合格？ VSWR及标称阻抗 发射机与天线匹配的条件是两者阻抗的电阻分量相同、感抗部分互相抵消。如果发射机的阻抗不同，要求天线的阻抗也不同。在电子管时代，一方面电子管本输出阻抗高，另一方面低阻抗的同轴电缆还没有得到推广，流行的是特性阻抗为几百欧的平行馈线，因此发射机的输出阻抗多为几百欧姆。而现代商品固态无线电通信机的天线标称阻抗则多为50欧姆，因此商品VSWR表也是按50欧姆设计标度的。 如果你拥有一台输出阻抗为600欧姆的老电台，那就大可不必费心血用50欧姆的VSWR计来修理你的天线，因为那样反而帮倒忙。只要设法调到你的天线电流最大就可以了。 VSWR不是1时，比较VSWR的值没有意义 天线VSWR＝1说明天线系统和发信机满足匹配条件，发信机的能量可以最有效地输送到天线上，匹配的情况只有这一种。 而如果VSWR不等于1，譬如说等于4，那么可能性会有很多：天线感性失谐，天线容性失谐，天线谐振但是馈电点不对，等等。在阻抗园图上，每一个VSWR数值都是一个园，拥有无穷多个点。也就是说，VSWR数值相同时，天线系统的状态有很多种可能性，因此两根天线之间仅用VSWR数值来做简单的互相比较没有太严格的意义。 正因为VSWR除了1以外的数值不值得那么精确地认定（除非有特殊需要），所以多数VSWR表并没有象电压表、电阻表那样认真标定，甚至很少有VSWR给出它的误差等级数据。由于表内射频耦合元件的相频特性和二极管非线性的影响，多数VSWR表在不同频率、不同功率下的误差并不均匀。 VSWR都＝1不等于都是好天线 一些国外杂志文章在介绍天线时经常给出VSWR的曲线。有时会因此产生一种错觉，只要VSWR＝1，总会是好天线。其实，VSWR＝1只能说明发射机的能量可以有效地传输到天线系统。但是这些能量是否能有效地辐射到空间，那是另一个问题。一副按理论长度作制作的偶极天线，和一副长度只有1/20的缩短型天线，只要采取适当措施，它们都可能做到VSWR＝1，但发射效果肯定大相径庭，不能同日而语。做为极端例子，一个50欧姆的电阻，它的VSWR十分理想地等于1，但是它的发射效率是0。 影响天线效果的最重要因素：谐振 天线系统和输出阻抗为50欧的发信机的匹配条件是天线系统阻抗为50欧纯电阻。要满足这个条件，需要做到两点：第一，天线电路与工作频率谐振（否则天线阻抗就不是纯电阻）；第二，选择适当的馈电点。
张力控制变频收卷的控制原理(汇编)
张力控制变频收卷的控制原理本文主要介绍了张力控制变频收卷的控制原理，此技术能够使得在纺织行业中收卷的整个过程很稳定，避免小卷时张力过大；大卷启动时松纱的现象。 一. 前言 : 用变频器做恒张力控制的实质是闭环矢量控制，即加编码器反馈。对收卷来说，收卷的卷经是由小到大变化的，为了保证恒张力，所以要求电机的输出转距要由小到大变化。同时在不同的操作过程，要进行相应的转距补偿。即小卷启动的瞬间、加速、减速、停车，大卷启动时，要在不同卷经时进行不同的转距补偿，这样就能使得收卷的整个过程很稳定，避免小卷时张力过大；大卷启动时松纱的现象。 二．张力控制变频收卷在纺织行业的应用及工艺要求 2.1 传统收卷装置的弊端 纺织机械如：浆纱机、浆染联合机、并轴机等设备都会有收卷的环节。传统的收卷都是采用机械传动，因为机械的同轴传动对于机械的磨损是非常严重的，据了解，用于同轴传动部分的机械平均寿命基本上是一年左右。而且经常要维护，维护的时候也是非常麻烦的,不仅浪费人力而且维护费用很高,给客户带来了很多的不便。尤其是纺织设备基本上是开机后不允许中途停车的，如发生意外情况需要停车会造成很大的浪费。在这种情况下，张力控制变频收卷开始逐渐取代传统的机械传动系统。 2.2 张力控制变频收卷的工艺要求
（1）在收卷的整个过程中都保持恒定的张力。张力的单位为：牛顿或公斤力。 （2）在启动小卷时，不能因为张力过大而断纱；大卷启动时不能松纱。 （3）在加速、减速、停止的状态下也不能有上述情况出现。 （4）要求将张力量化，即能设定张力的大小（力的单位），能显示实际卷径的大小。 2.3 张力控制变频收卷的优点 （1）张力设定在人机上设定，人性化的操作，单位为力的单位：牛顿。 （2）使用先进的控制算法：卷径的递归运算；空心卷径激活时张力的线性递加；张力锥度计算公式的应用；转矩补偿的动态调整等等。 （3）卷径的实时计算，精确度非常高，保证收卷电机输出转矩的平滑性能好。并且在计算卷径时加入了卷径的递归运算，在操作失误的时候，能自己纠正卷径到正确的数值。 （4）因为收卷装置的转动惯量是很大的，卷径由小变大时。如果操作人员进行加速、减速、停车、再激活时很容易造成爆纱和松纱的现象，将直接导致纱的质量。而进行了变频收卷的改造后，在上述各种情况下，收卷都很稳定，张力始终恒定。而且经过PLC的处理，在特定的动态过程，加入一些动态的调整措施，使得收卷的性能更好。 （5）在传统机械传动收卷的基础上改造成变频收卷，非常简便而且造价低，基本上不需对原有机械进行改造。改造周期小，基本上两三天就能安装调试完成。
商业轮转机的张力控制详细讲解
商业轮转机的力控制详解 前言：随着商业印刷市场的扩展，商业轮转机在商业印刷中表现出来了越来越重要的作用，但也给商业轮转机印刷质量和精度提出了更高的要求。轮转印刷过程常由于力的影响使印刷品套印和折页不准，给印刷带来很多不良品，从而影响生产成本和市场的信誉。下文以桑拿C800为例分析商业轮转印刷力控。 C800商业轮转印刷的显著特点是纸带从开卷到进入折页滚筒都是在绷紧状态下完成的，套准、烘干、冷却、加湿及裁切等前后纸带长度上百米，因此纸带力稳定是保证正常印刷的首要条件现从五个方面分析纸带的力控制。 送纸部分：送纸部分从纸的入口到印刷单元包括了一次力和二次力，一次力采用的是轴制动方式，在纸卷芯部轴端设置刹车片和刹车盘，通过气压方式加载制动力，即气动式力控制系统。保证纸卷以平稳的速度放纸，并通过浮动机构及力检测电路，消除或减轻由于纸卷不圆、偏心、一头松、一头紧等本身原因造成的力波动，并可在印刷过程中对纸卷不断变小引起的力变化进行自动调整。如（图一） 图一：1纸筒也是力控制器所在、2和4导纸棍、3浮动机构。
电器控制原理图如（图二） 分析：供纸部的力控制部分由刹车片、制动器、浮动辊等组成，为了使纸带力保持恒定，纸卷制动器必须能够根据纸带力的波动情况自动进行调整以保证纸带匀速、平稳地进入印刷装置。在机器平稳运行过程中，应保证纸带力稳定在给定值上，在启动和刹车时防止纸带过载和随意松卷。在印刷过程中，随着纸卷直径不断减小，为保持纸带力的恒定，需要对制动力矩进行相应的调整。在印刷过程中，纸带的线速度保持不变，而纸卷的角速度却随着纸卷直径的减小不断增大。在不考虑由角加速度产生的惯性力矩和阻力矩的前提下，为保证纸带稳定运行，应该满足下面的条件：F×R＝T×r F为纸带力，R为纸卷半径，T为纸卷轴芯的制动力，r为纸卷轴芯制动力半径。可以看出，随着纸卷半径的减小，如果不改变制动力的大小，纸带所受到的力会越来越大，最终会使纸带被拉断。因此，在保持纸带力稳定的前提下，随着纸卷半径的减小，制动力必须按照一定的规律随之减小。简而言之，就是刹车片与刹车盘接触后产生一定的摩擦力，从而使纸带具有一定的力，浮动辊在力的作用下产生摆动，通过一个电子检测元件将力的变化转化为电信号，控制刹车盘电压，从而达到控制摩擦力大小的目的，实现纸带力的自动控制。刹车片与刹车盘的间距应在1～2mm之间。 二次力为无级变速控制：无级变速控制是通过电机的转速来控制力的大小其控制原理图如（图三）
张力控制
力控制变频收卷方案 1．传统收卷装置的弊端 纺织机械如：浆纱机、浆然联合机等设备都会有收卷的环节。传统的收卷都是采用机械传动，因为机械的同轴传动对于机械的磨损是非常严重的，据了解，用于同轴传动部分的机械平均寿命基本上是一年。而且经常要维护， 维护的时候也是非常麻烦的,不仅浪费人力而且维护费用很高,给很多客户带来了很多不便。尤其是纺织设备基本上是开机后不允许中途停车的，如发生意外情况需要停车会造成很大的浪费。在这种情况下，张力控制变频收卷开始逐渐取代传统的机械传动。 2．张力控制变频收卷的优点 * 张力设定在人机上设定，人性化的操作。 * 使用先进的控制算法:卷径的递归运算;空心卷径启动时张力的线性递加;张力锥度计算公式的应用;转矩补偿的动态调整等等. * 卷径的实时计算，精确度非常高，保证收卷电机输出转矩的平滑性能好。并且在计算卷径时加入了卷径的递归运算，在操作失误的时候，能自己纠正卷径到正确的数值。 *因为收卷装置的转动惯量是很大的，卷径由小变大时。如果操作人员进行加速、减速、停车、再启动时很容易造成爆纱和松纱的现象，将直接导致纱的质量。而进行了变频收卷的改造后，在上述各种情况下，收卷都很稳定，张力始终恒定。而且经过PLC的处理，在特定的动态过程，加入一些动态的调整措施，使得收卷的性能更好。 * 在传统机械传动收卷的基础上改造成变频收卷，非常简便而且造价低，基本上不需对原有机械进行改造。改造周期小，基本上两三天就能安装调试完成。 * 克服了机械收卷对机械磨损的弊端，延长机械的使用寿命。方便维护设备。 二. 变频收卷系统构成 1．系统框图
2．变频收卷的控制原理 * 卷径的计算原理：根据V1=V2来计算收卷的卷径。因为V1=ω1*R1,V2=ω2*Rx.因为在相同的时间内由测长辊走过的纱的长度与收卷收到的纱的长度是相等的。即 L1/Δt=L2/ΔtΔn1*C1=i*Δn2*C2(Δn1---单位时间内牵引电机运行的圈数、Δn2---单位时间内收卷电机运行的圈数、C1---测长辊的周长、C2---收卷盘头的周长、i---减速比) Δn1*π*D1=Δn2*π*D2/iD2=Δn1*D1*i/Δn2,因为Δn2=ΔP2/P2(ΔP2---收卷编码器产生的脉冲数、P2---收卷编码器的线数).Δn1=ΔP1/P1取Δn1=1,即测长辊转一圈,由霍尔开关产生一个信号接到PLC.那么D2=D1*i*P2/ΔP2,这样收卷盘头的卷径就得到了. * 收卷的动态过程分析 要能保证收卷过程的平稳性,不论是大卷、小卷、加速、减速、停车、启动都能保证张力的恒定.需要进行转矩的补偿.整个系统要启动起来,首先要克服静摩擦力所产生的转矩,简称静摩擦转矩,静摩擦转矩只在启动的瞬间起作用;正常运行时要克服滑动摩擦力产生的滑动摩擦转矩,滑动摩擦转矩在运行当中一直都存在,并且在低速、高速时的大小是不一样的。需要进行不同大小的补偿,系统在加速、减速、停车时为克服系统的惯量,也要进行相应的转矩补偿,补偿的量与运行的速度也有相应的比例关系.在不同车速的时候,补偿的系数是不同的。即加速转矩、减速转矩、停车转矩、启动转矩；克服了这些因素,还要克服负载转矩,通
SIMOVERT卷取机张力控制系统
控制工程C ontrol Engineering of China Mar .2005V ol.12,N o.2 2005年3月第12卷第2期 文章编号:167127848(2005)022******* 收稿日期:2004208209; 收修定稿日期:2004210210 作者简介:马美娜(19682),女,辽宁东港人,工程师,硕士,主要从事工业企业自动化等方面的研究工作。 SIMOVERT 卷取机张力控制系统 马美娜 (本溪钢铁公司热连轧厂,辽宁本溪 117000 ) 摘 要:论述了西门子SI M OVERT M ASTER DRI VE 在本钢热连轧厂平整分卷机组卷取机控 制上的应用,重点分析了SI M OVERT M ASTER DRI VE 交流矢量控制中卷取机张力恒定控制原理及自动转矩控制特点。在卷取张力控制中,由于采用了西门子全数字多处理控制系统SI M A 2DY N D 与主传动相联的SI M O LI NK 网络,通过Profibus DP Lan 网络联接的P LC S imatic S7系统以及与管理系统相联接的以太网通讯完成各种数据快速传输,使得SI M OVERT M ASTER DRI VE 高精度高质量的转矩动态控制效果满足了精品板材的生产工艺要求。关 键 词:张力;自动转矩控制;矢量控制中图分类号:TP 273 文献标识码:A SIM OVERT Reel T ension C ontrol System MA Mei 2na (H ot S trip M ill of Ben G ang ,Benxi 117000,China ) Abstract :The application of SI M OVERT M ASTER DRI VE for reel tension control is discussed.The princple for the constant tension control in the SI M OVERT AC vector control and the automatic torque control are analyzed in detail.The high quality and accuracy dynamic torque is satis fied for the need of the fine strip because of all data quick delivery by SI M ADY N D ,including SI M O LI NK,Profibus and ETHERNET 1K ey w ords :tension ;automatic torque control ;vector control 1 引 言 本钢热连轧厂于2002年6月引进的平整分卷机组是由意大利MI NO 公司设计安装的。其电气自动控制部分由意大利E DM 公司完成,采用西门子的“SI MOVERT MASTER DRI VE ”可调速矢量控制传动系统。 平整分卷机组从工艺上是对板材的再加工,一方面可以根据用户需求生产出大小不同的钢卷;另一方面是对钢卷的平整重卷,使生产出来的钢卷更具精品质量。在生产过程中,卷取机与开卷机之间必须保持恒张力。特别是进行平整时,由于带材存在弹性变形,很可能因为张力的波动,影响带材断面尺寸改变或使带材产生波浪形裂边,严重时断带。张力波动,还可能造成带材在卷筒上的层间串动。可见,卷取机张力控制系统调节品质的好坏,直接影响带材的产品质量。 SI MOVERT MASTER DRI VE 卷取机,除了具有 高动态响应精度及在每个方向上精确的电机速度控制外,其恒张力控制的良好效果保证了板材平整及分卷的质量。 2 控制原理和特点 1)张力控制原理 平整分卷机组中,卷取机 采用SI MOVERT MASTER DRI VE 交流调速矢量控制方式。矢量控制原理的出发点是,考虑到异步机是一个多变量、强耦合、非线性的时变参数系统,很难直接通过外加信号准确控制电磁转矩,但若以转子磁通这一旋转的空间矢量为参考坐标,利用静止坐标系到旋转坐标系之间的变换,可以把定子电流中的励磁电流分量I sd 与转矩电流分量I sq 变成标量独立开来,进行分别控制。这样异步机与直流电动机有相同的转矩产生机理,即回到磁场与其相垂直的电流I sq 的积为转矩这一基本原理进行张力分析。 张力T 和电动机转矩之间关系为 M =DT Π2i (1)