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
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。
三．系统构成及系统框图
四．变频收卷的控制原理及调试过程
* 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/Δt ,Δn1*C1=Δn2*C2/i(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/i D2=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、启动、停车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地滑动摩擦转矩,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,通过计算出的实时卷径除以2再乘以设定的张力大小,经过减速比折算到电机轴.这样就分析出了收卷整个过程的转矩补偿的过程。总结:电机的输出转矩=静摩擦转矩(启动瞬间)+滑动摩擦转矩+负载转矩.<1>在加速时还要加上加速转矩;<2>在减速时要减去减速转矩.<3>停车时,因为是通过程控减速至设定的最低速,所以停车转矩的补偿同减速转矩的处理.
* 转矩的补偿标准
(1). 静摩擦转矩的补偿:因为静摩擦转矩只在启动的瞬间存在,在系统启动后就消
失了.因此静摩擦转矩的补偿是以计算后电机输出转矩乘以一定的百分比进行补偿.
(2). 滑动摩擦转矩的补偿:滑动摩擦转矩的补偿在系统运行的整个过程中都是起作用的.补偿的大小以收
卷电机的额定转矩为标准.补偿量的大小与运行的速度有关系。所以在程序中处理时，要分段进行补偿。
(3). 加减速、停车转矩的补偿：补偿硬一收卷电机的额定转矩为标准，相应的补偿系数应该比较稳定，
变化不大。
* 计算当中的公式计算
(1). 已知空芯卷径Dmin=200mm,Dmax=1200mm;线速度的最大值Vmax=90m/min,张力设定最大值
Fmax=50kg(约等于500牛顿);减速比i=9;速度的限制如下:
因为:V=π*D*n/i(对于收卷电机)=>收卷电机在空芯卷径时的转速是最快的.所以:90=3.14*0.2*n/9=>n=1290r/min;
(2). 因为我们知道变频器工作在低频时,交流异步电机的特性不好,启动转矩低而且非线性.因此在收
卷的整个过程中要尽量避免收卷电机工作在2HZ以下.因此:收卷电机有个最低速度的限制.计算如下: 对于四极电机而言其同步转速为:n1=60f1/p=>n1=1500r/min. =>2HZ/5HZ=N/1500=>n=60r/min
当达到最大卷径时,可以求出收卷整个过程中运行的最低速.V=π*D*n/i=>Vmin=3.14*1.2*60/9=25.12m/min.张力控制时,要对速度进行限制,否则会出现飞车.因此要限速.
(3). 张力及转矩的计算如下:如果F*D/2=T/i,=>F=2*T*i/D对于22KW的交流电机,其额定转矩的计算如
下:T=9550*P/n=>T=140N.m.所以Fmax=2*140*9/0.6=4200N.(其中P为额定功率,n为额定转速).
* 调试过程：
1．先对电机进行自整定，将电机的定子电感、定子电阻等参数读入变频器。
2．将编码器的信号接至变频器，并在变频器上设定编码器的线数。然后用面板给定频率和启停控制，
观察显示的运行频率是否在设定频率的左右波动。因为运用死循环矢量控制时，运行频率总是在参
考编码器反馈的速度，最大限度的接近设定频率，所以运行频率是在设定频率的附近震荡的。
3．在程序中设定空芯卷径和最大卷径的数值。通过前面卷径计算的公式算出电机尾部所加编码器产生的最大脉冲量（P2）和最低脉冲量( P2 ).通过算出的最大脉冲量对收卷电机的速度进行限定，因为变频器用作张力控制时，如果不对最高速进行限定，一旦出现断纱等情况，收卷电机会飞车的。最低脉冲量是为了避免收卷变频器运行在2Hz以下，因为变频器在2Hz以下运行时，电机的转距特性很差，会出现抖动的现象。
4．通过前面分析的整个收卷的动态过程，在不同卷径和不同运行速度的各个阶段，进行一定的转距补偿.补偿的大小，可以以电机额定转距的百分比来设定。
五．真正的张力控制.
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.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。
六．变频收卷对变频器性能的要求
1. 变频收卷的实质是要完成张力控制,即能控制电机的运行电流,因为三相异步电机的输出转距
T=C Mφm I a,,与电流成正比.并且当负载有突变时能够保证电机的机械特性曲线比较硬.所以必须
用矢量变频器,而且必须要加编码器死循环控制.
2. 市场上能进行张力控制变频收卷的变频器主要有: 安川,艾默生,伦次等.台达V系列的变频器是矢
量型变频器,能够完成张力控制,但因为不属于收放卷专用型变频器,所以要配合外部其它接口设备才能完成收放卷的功能.艾默生TD3300就是一款收放卷专用的变频器,也许台达也会在不久的将来推出我们自己收放卷专用的变频器,我们拭目以待.
七．使用台达产品做变频收卷的方案
1.硬件构成：DOP-A57GSTD+DVP-20EH+DVP—4DA-H+VFD-V
2.电气原理图：（以并轴机为例）
八．结论
通过以上的分析，使用台达V系列的矢量型变频器做张力控制变频收卷时，只要能对上述收卷的整个动态过程有比较清晰的认识，能在不同的过程中将转距补偿的量找到一个合适的数值，一定能保证恒张力的控制,满足客户的要求，但要提醒读者，这种控制方式也有一定的局限性，虽然实现了恒张力的控制要求，但如果控制张力的范围很小，比如：张力范围在0-200/300牛顿时，这种控制方式是不适用的。
印刷机操作规程 一、塑料凹版印刷机的印刷工艺流程 二、薄膜放卷T张力控制T印刷第一色T干燥T套印第二色T干燥T套印第三色T干燥T套印第四色T干燥T牵引T收卷 三、？ 四、二、塑料凹版印刷机的操作程序 五、1、准备工作 六、①检查印刷机周围是否有灰尘、垃圾以及同印刷无关的杂物，检查通风排气设施是否完好。 七、②检查原辅材料是否备足，是否符合印刷要求。塑料薄膜的印刷，要求待印基材膜符合以下要求：表面光滑平整，无明显僵块、黄黑点、孔洞，五过多的皱褶；待印基材薄膜的平均厚度误差应在10%以内（1m印刷宽度时），平均厚度误差的计算公式可参见干式复合基材膜的要求；在印刷压力下，待 印基材膜的伸长率应在1%以内；待印基材膜的表面张力应》40dyn/cm;事先了解基材薄膜同印刷油墨之间的亲和性情况，对于易与印刷墨中溶剂溶解和 溶胀的薄膜，印刷速度和油墨的浓度可大一些。涂布基材膜涂布层印刷时，应了解涂布树脂同油墨的附着力如何。 八、③检查版辊质量。注意后一套色的版辊应略大于前一色，如：第二色版辊的周长应大于第一以版辊周长1%至少应当稍大或相等，绝对不可比第一色小，否则无法套印正确。检查版辊图案、色标情况。 九、？ 十、④检查印机传送、送料、走料、干燥、上墨、牵引和卷取各部分是否有
卡阻现象，润滑部分注入润滑油，油路是否顺畅，仪器仪表是否完好。如设 备上有油墨黏度自动控制仪的话，应调节印刷油墨的黏度在14~18s的设定 值上，并在其中倒入混合溶剂，同墨槽用墨泵相连接。检查电脑自动对版装置。十一、⑤调配好油墨，选择同打样色标一样的原色油墨。 十二、？ 十三、2、装版 十四、装版时要注意版子的左右面，卡紧锥体时不能过紧，防止把铜版辊胀裂，过松，印刷时会“逃版”。按照印刷色序来安装版辊。里印刷的印刷色序是金银墨-黑墨-原青-原黄-原红-白墨。正印刷时刚好相反：白墨- 品红墨-黄墨-青墨-黑墨-金银墨。 十五、？ 十六、3、上刮墨刀 十七、刮墨刀一般采用薄钢片，厚度在~之间。刮墨刀同印辊接触点切线之间的角度在15° ~45°之间，小于15°，油墨不易刮净；大于45°,对印版和刮刀的损伤都比较重，易把印版镀铬层刮坏。刮墨刀压力不易过大，太大，易损坏印版；过小。不易刮净油墨。刮墨刀使用旧了的时候，可以用280~400 目油石，从左向右均匀地沾上机油研磨，或者用800目以上金相砂皮纸沾上机油把刮墨刀连同刀架一起卸下后夹在夹具上均匀研磨，防止刮刀伤害人的 手指。 十八、？ 十九、刮墨刀与硬刀衬片重叠后置于上下夹持板中间，用螺栓栓紧。操作时螺栓要从中间向左右两端对称的拧紧，以免刀片弯曲。刮墨刀伸出硬刀衬片的长度为
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。
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
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
变频器矢量控制的基本原理分析 矢量控制的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U/f＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。 无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照一定的关系式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。
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：
收稿日期:2007210224 基金项目:北京市教育委员会科技发展计划面上项目资助(K M200510015008) 作者简介:孙玉秋(1963-),女,哈尔滨人,硕士,北京印刷学院副教授,主要从事印刷技术和印刷过程控制技术的教学和研究。 卷筒纸印刷机张力控制研究 孙玉秋 (北京印刷学院,北京102600) 摘要:针对卷筒纸印刷生产的特点,阐述了张力控制的目的和影响张力的主要因素,分析和研究了纸带张力控制机理。通过对罗兰卷筒纸印刷机纸带张力控制系统实例,详细剖析了张力控制系统的控制规律和控制回路。说明了张力控制系统中采用的P I D 控制规律的优点,并得出纸带张力控制系统的影响因素和控制中需要解决的相应问题。 关键词:卷筒纸印刷机;纸带;张力;控制算法 中图分类号:TTS803.6 文献标识码:A 文章编号:1001-3563(2008)03-0090-03 R e se a rch of W e b P re ss T e n s ion C on t ro l SUN Yu 2qiu (Beijing I nstitute of Graphic Communicati on,Beijing 102600,China ) A b s t ra c t:The pur pose of tensi on contr ol and main fact ors influence tensi on were exp lained according t o the characteristic of web p ress .The mechanis m of tensi on contr ol was analyzed and researched .The ten 2si on contr ol rule and l oop were analyzed with instance of Roland web p ress .The advantages of P I D contr ol in tensi on contr ol syste m were exp lained .The influencing fact ors and p r oble m s needed t o be s olved in tape ten 2si on contr ol syste m were put f or ward . K e y w o rd s:web p ress;tape;tensi on;contr ol arith metic 张力控制系统主要是为了使纸带展开过程中张力保持恒定,通过对纸卷设置制动器并对这个制动器进行必要的控制实现。张力控制系统的制动器大都采用磁粉制动器,通过对其激磁电流的控制就可以做到:在机器的印刷速度恒定时,保证料带张力稳定在设定的数值上;在机器启动和刹车期间(就是在加速和减速时)可以防止料带过载和随意松开;在机器的印刷速度恒定期间,随着纸卷尺寸不断地减小,为了保持料带的张力恒定需使制动力矩相应地变化。本文主要针对卷筒纸印刷机给纸张力的控制进行详细探讨。 1 卷筒纸印刷机张力控制目的和影响因素 卷筒纸印刷机是以卷料形式供应承印材料的印刷机。卷筒纸印刷机已经非常广泛的应用在报纸、书刊、精美产品的印刷中卷筒纸印刷生产主要是应用在报纸、画册、图书等印刷工作中。中国目前使用的卷筒纸印刷设备大多数是进口产品,无论是商业卷筒纸还是报纸卷筒纸的印刷生产一般都是采用各种品牌的国外先进印刷机实现。其中主要有瑞士维发(W I 2 F A G )、德国曼?罗兰(MAN ?ROLAND )、高宝(K BA )、海德堡 (HE I D E LBERG )、美国高斯(G OSS )等产品。 为了实现卷筒纸印刷工作,纸带在进入印刷装置之前必须保持平整、蹦紧程度适中,就是要保持一定的走纸张力。纸卷在输送纸带的过程中,使纸带处于拉紧状态的力称为张力。在印刷过程中假如纸带处于无约束状态自由展开,则纸带就不能完成印刷工作。纸带张力的大小直接关系到卷筒纸胶印机图像转移的状态。在印刷过程中纸带的张力需要恒定不变和大小适当。如果张力大小不合适,就会造成一系列工艺故障。如纸带飘移、起皱褶、破口或撕裂、套印不准、天头、地脚位置不准等,从而造成纸带浪费,影响机器运转效率,增加劳动强度,而最终影响生产质量。当纸带张力过大时,印刷网点会产生一定的变形,纸带在纵向会打皱、甚至发生横向断裂;当纸带张力过小时,会造成印迹模糊、套印不准、横向皱褶;当纸带张力不稳时,也会造成套印不准、重影、纵向皱褶等印刷故障,影响印刷生产。因此卷筒纸印刷机在印刷过程中,纸带必须具有一定的张力,以便控制纸带的运动,并保证纸带在印刷过程中张力大小恒定不变[1-2]。 影响纸带张力变化的原因很多,各种因素的影响结果也不尽相同。纸卷在制造、运输和使用过程中形状的变化会引起纸 9包装工程 P ACK AGI N G E NGI N EER I N G Vol .29No .32008.03
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
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
凹版印刷机张力控制的原理介绍 食品、药品、服装、衣料、香烟等包装所使用纸、玻璃纸、塑料薄膜、铝箔等，其自身特点，多使用凹版轮转印刷机印刷。近年来印刷多样化及印刷高速化，特别是下道工序设备对尺寸精度要求，以及为节约材料，提高成品率等。张力控制方法被广泛利用。当前国外对张力控制利用上已趋于成熟，使用非常普遍。 一、凹印特点 目前，印刷主要应用版式有凸版、平版和凹版三种，凹版特点是图文部分凹下，把版面全部浸入墨盘，然后用刮刀将多余油墨刮掉，将残留凹下部分油墨转移到被印刷物上方法，就是凹版印刷。 凹版印刷特点： 积版面凹部油墨能够转移出充足油墨，到有层次印刷品，印刷品浓淡是由版深浅表示，印刷物具有立体感，细小线条也能清晰印出来，能够自由广泛选择和使用各种版材。 二、凹版张力控制 叙述这一问题之前，应对何为张力控制有所了解，目前，使用凹印机需要适用张力控制原理主要有两个部分： 第一部分是从给料到给料牵引辊。套印误差，即多色印刷各色间套印精度差。印刷机机构位置关系正确，误差是材料伸长或缩短引起，容许范围内控制一定伸长量，张力控制是最有效。 第二部分是从收料牵引辊到收料后各部，应注意对收料卷松紧、齐整、可靠等因素进行张力控制。 给料轴到给料牵引辊之间张力控制作法： 牵引辊动作把印刷材料以一定速度、张力从给料轴拉出并送入印刷部，这部分张力要大于印刷部张力，通常用连给纸轴上制动器来控制张力。众所周知，作业同时卷径逐渐变小。近年来高速化，使用材料多样化，卷径变化大。过去所使用手动式机械式制动器不可能到高品质印品。选用自动控制方式，特别是使用张力测量表用数据管理成为必要做法。其检测方法有弹簧摇动辊式和微变位式检测。机械式制动器从很早就被使用，价格便宜，但把握力矩值不准确。逐渐有其它形式出现。磁粉制动器是利用磁粉作为摩擦介质电流产生制动力，其转矩－－-电流特性直线性好。被广泛使用。气压制动器，有印刷机械使用较多，但力矩特性非线性及磨损大因素。也逐渐被大容量磁粉制动器所取代。 给料张力控制问题，给料张力由以下因素决定： 厚度不均引起拉伸变化； 材料打滑和偶被挂住变慢； 料卷未装好，材料及轴偏心； 翻转装置旋转中产生周速变化； 接纸时压辊和裁刀反作用力；
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 信息化应用调查我要找茬在线投稿加入收藏发表评论好文推荐打印文本 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。
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
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。
变频器远程控制及调速原理 -----唐玉龙 一、变频器的远程控制 什么是变频器远程控制器在许多变频器的应用现场，电机与操作室距离较远。如将变频器安装在现场，不便于工人的观察与操作；如安装在操作室内，则动力线拉的距离太远，成本高，且对变频器本身及系统中其他设备造成干扰。针对上述应用情况，我们开发研制了变频器远程控制器产品。变频器远程控制器是一种实现变频器远程操作的智能仪表，通过RS485网络远程控制变频器的启动、停止、加速、减速、正反转，并实时显示变频器的工作频率、转速等运行状态信息。单机通讯距离可达1200米(9600bps)，有效减少变频器的干扰。这样就可将变频器安装在电动机附近，通过屏蔽通讯线接到远端操作室内仪表盘上的变频器远程控制器上，在操作室内就能观察和操作变频器的运行状态。另外，变频器远程控制器还可接外置操作按钮，有手动/自动切换及监听等功能,可接入计算机控制系统，便于工程使用。二、变频器远程控制器的种类和功能我们研发的变频器远程控制器根据变频器的不同可分为标准型和加强型；根据通讯方式的不同可分为有线通讯、无线通讯；根据不同的通讯协议也分别有相应的产品。如果没有通讯接口或无法知道其通讯协议的变频器，可在变频器一端接上我们的远端转换器，将模拟信号和开关信号通过485网络传送到远程控制器上。这样对没有通讯口或无法知道通讯协议的变频器也都能使用，真正实现变频器万能远程控制器的功能。 二、交流异步电动机变频调速原理 变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。 现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。 变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。
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)
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