張力控制的目的就是保持線

1、-. z.力控制的目的就是保持線材或帶材上的力恒定，矢量控制變頻器可以通過兩種途徑到達目的：一、通過控制電機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)；另一種是通過控制電機輸出轉(zhuǎn)矩來實現(xiàn)。速度模式下的力閉環(huán)控制速度模式下的力閉環(huán)控制是通過調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速到達力恒定的。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，然后通過力檢測裝置反響的力信號與力設(shè)定值構(gòu)成PID閉環(huán)，調(diào)整變頻器的頻率指令。同步匹配頻率指令的公式如下：同步匹配頻率指令的公式如下F=Vpi/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、設(shè)計者的用法不同，獲得以上各變量的途徑也

2、不同，特別是材料的線速度V和卷筒的卷徑D，計算方法多種多樣，在此不一一列舉。這種控制模式下要求變頻器的PID調(diào)節(jié)性能要好，同步匹配頻率指令要準確，這樣系統(tǒng)更容易穩(wěn)定，否則系統(tǒng)就會震蕩、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。假設(shè)采用轉(zhuǎn)矩控制模式，當材料的機械性能出現(xiàn)波動，就會出現(xiàn)拉絲困難，軋機軋不動等不正常情況。轉(zhuǎn)矩模式下的力控制一、轉(zhuǎn)矩模式下的力開環(huán)控制在這種模式下，無需力檢測反響裝置，就可以獲得更為穩(wěn)定的力控制效果，構(gòu)造簡潔，效果較好。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，以便對電機的轉(zhuǎn)速做準確測量反響。轉(zhuǎn)矩的計算公式如下：T=FD/2i其中：T變頻

3、器輸出轉(zhuǎn)矩指令F力設(shè)定指令i機械傳動比D卷筒的卷徑電機的轉(zhuǎn)矩被計算出來后，用來控制變頻器的電流環(huán)，這樣就可以控制電機的輸出轉(zhuǎn)矩?？刂齐姍C的輸出轉(zhuǎn)矩?？刂齐姍C的輸出轉(zhuǎn)矩所以轉(zhuǎn)矩計算非常重要。這種控制多用在對力精度要求不高的場合，在我鑫科公司就有廣泛的應(yīng)用。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。二、轉(zhuǎn)矩模式下轉(zhuǎn)矩模式下的力開環(huán)控制力閉環(huán)控制是在力開環(huán)控制的根底上增加了力反響閉環(huán)調(diào)節(jié)。通過力檢測裝置反響力信號與力設(shè)定值構(gòu)成PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，調(diào)整變頻器輸出轉(zhuǎn)矩指令，這樣可以獲得更高的力控制精度。其力計算與開環(huán)控制一樣。不管采用力開環(huán)模式還是閉環(huán)模式，在系統(tǒng)加、減速的過程中，需要提供

4、額外的轉(zhuǎn)矩用于克制整個系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。如果不加補償，將出現(xiàn)收卷過程加速時力偏小，減速時力偏大，放卷過程加速時力偏大，減速時力偏小的現(xiàn)象。這種控制模式多用在造紙、紡織等卷取微力控制的場合下。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，大家知道，在生產(chǎn)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，也就是說轉(zhuǎn)矩必須隨著卷徑的變化而變化，才能獲得穩(wěn)定的力控制?？梢娋硗驳木韽接嬎闶嵌嗝吹刂匾＞韽降挠嬎阌袃芍型緩剑阂环N是通過外部將計算好的卷徑直接傳送給變頻器，一般是在PLC中運算獲得。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，在大多數(shù)的應(yīng)用中都是

5、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(diào)試難度、降低本錢。變頻器自己計算卷徑的方法有三種：變頻器自己計算卷徑的方法有三種：1、速度計算法：、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=iV/nD所求卷徑I機械傳動比n電機轉(zhuǎn)速V線速度當系統(tǒng)運行速度較低時，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(chǎn)生較大的誤差，所以要設(shè)定一個最低線速度，當材料線速度低于此值時卷徑計算停頓，卷徑當前值保持不變。此值應(yīng)設(shè)為正常工作線速度以下。多數(shù)應(yīng)用場合下的變頻器都使用這種方法進展卷徑計算。2、度積分法：、度積分法：根據(jù)材料厚度按卷筒旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進展卷徑

6、累加或遞減，對于線材還需設(shè)定每層的圈數(shù)。這種方法計算要求輸入材料厚度，假設(shè)厚度是固定不變的，可以在變頻器中設(shè)定。此方法在單一產(chǎn)品的生產(chǎn)場合被廣泛應(yīng)用。假設(shè)厚度是需要經(jīng)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，由PLC或儀表進行運算后再傳送給變頻器。這種計算方法可以獲得比擬準確的卷徑。在一般的國產(chǎn)設(shè)備上應(yīng)用較少，我公司的進口設(shè)備，氣墊爐的收、放卷控制上就采用這種計算方式。3、模擬量輸入、中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。由于卷徑傳感器的性能、價格、使用環(huán)境等原因，在國鮮有使用。完畢語：完畢語：矢量變頻技術(shù)在卷取應(yīng)用中的方法多種多樣，在當前技術(shù)條件

7、下，上述模式是最具有代表性的。無論是設(shè)計還是維修，了解你所使用設(shè)備的工作模式和控制特點是非常重要的。變頻技術(shù)還在高速開展，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)推出新。我們期待著更先進、更實用的技術(shù)不斷出現(xiàn)，以此來改變我們的生活。要了解這四種模式，需要先分別了解開環(huán)和閉環(huán)、速度和轉(zhuǎn)矩模式的區(qū)別2、開環(huán)和閉環(huán)在變頻器中是指是否有速度編碼器反響給變頻器，如果沒有，則為開環(huán)，此時變頻器需選擇無速度傳感器矢量控制簡稱：開環(huán)矢量，如果有則稱為有速度傳感器矢量控制簡稱：閉環(huán)矢量。3、速度模式是指變頻器以控制電機的轉(zhuǎn)速為目的，此時電機的力矩必須為保持該速度而調(diào)整。所以控制系統(tǒng)中外環(huán)為速度環(huán)，環(huán)為電流

8、環(huán)。速度環(huán)的輸出為電流環(huán)的給定力矩給定，該電流環(huán)也稱為轉(zhuǎn)矩環(huán)。采用開環(huán)速度，則電機的轉(zhuǎn)子速度是通過電壓、電流及電機模型計算出來的，所以其速度精度、速度響應(yīng)肯定比閉環(huán)要差和慢，所以開環(huán)速度控制只用在對低頻速度和轉(zhuǎn)矩響應(yīng)不高的場合。閉環(huán)速度控制由于使用了編碼器，速度、轉(zhuǎn)子位置可以通過編碼器直接測量，所以速度精度和響應(yīng)遠遠超過開環(huán)，但增加了編碼器帶來了故障點和成本增加，所以有些對精度要求不高的場合不使用閉環(huán)速度控制，反之則必須使用閉環(huán)速度控制4、轉(zhuǎn)矩模式是指變頻器是以控制電機的輸出力矩為目的，速度大小和外部負載有關(guān)，與轉(zhuǎn)矩無關(guān)。此時變頻器一般無速度環(huán)，只有電流環(huán)，外部給定直接給電流環(huán)作為力矩設(shè)定。為

9、防止超速，許多高檔變頻器都帶速度外環(huán)限制超速，這是一種增強型的轉(zhuǎn)矩模式，此時速度環(huán)只起一個限制最大速度的作 用，電流環(huán)依然起主導作用。開環(huán)轉(zhuǎn)矩在響應(yīng)和精度方面比閉環(huán)要差，原因和速度模式是一樣的。4、開環(huán)速度、閉環(huán)速度應(yīng)用最為廣泛，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩模式一般用在力控制居多，而開環(huán)轉(zhuǎn)矩應(yīng)用的比擬少，目前也就是在個別傳動如：雙電機同軸、皮袋傳輸?shù)扔幸恍?yīng)用。1.什么是力控制：所謂的力控制，通俗點講就是要能控制電機輸出多大的力，即輸出多少牛頓。反響到電機軸即能控制電機的輸出轉(zhuǎn)距。2.真正的力控制不同于靠前后兩個動力點的速度差形成力的系統(tǒng)，靠速度差來調(diào)節(jié)力的實質(zhì)是對力的PID控制，要加力傳感器。而且在大小卷啟動、

10、停頓、加速、減速、停車時的調(diào)節(jié)不可能做到象真正的力控制的效果，力不是很穩(wěn)定?？隙〞绊懮a(chǎn)出產(chǎn)品的質(zhì)量。用變頻器做恒力控制的實質(zhì)是死循環(huán)矢量控制，即加編碼器反響。對收卷來說，收卷的卷經(jīng)是由小到大變化的，為了保證恒力，所以要求電機的輸出轉(zhuǎn)距要由小到大變化。同時在不同的操作過程，要進展相應(yīng)的轉(zhuǎn)距補償。即小卷啟動的瞬間，加速，減速，停車，大卷啟動時，要在不同卷經(jīng)時進展不同的轉(zhuǎn)距補償，這樣就能使得收卷的整個過程很穩(wěn)定，防止小卷時力過大；大卷啟動時松紗的現(xiàn)象。二力控制變頻收卷在紡織行業(yè)的應(yīng)用及工藝要求1傳統(tǒng)收卷裝置的弊端紡織機械如：漿紗機、漿染聯(lián)合機、并軸機等設(shè)備都會有收卷的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的收卷都是采用機械

11、傳動，因為機械的同軸傳動對于機械的磨損是非常嚴重的，據(jù)了解，用于同軸傳動部分的機械平均壽命根本上是一年左右。而且經(jīng)常要維護，維護的時候也是非常麻煩的,不僅浪費人力而且維護費用很高,給客戶帶來了很多的不便。尤其是紡織設(shè)備根本上是開機后不允許中途停車的，如發(fā)生意外情況需要停車會造成很大的浪費。在這種情況下，力控制變頻收卷開場逐漸取代傳統(tǒng)的機械傳動系統(tǒng)。2力控制變頻收卷的工藝要求*在收卷的整個過程中都保持恒定的力。力的單位為：牛頓或公斤力。*在啟動小卷時，不能因為力過大而斷紗；大卷啟動時不能松紗。*在加速、減速、停頓的狀態(tài)下也不能有上述情況出現(xiàn)。*要求將力量化，即能設(shè)定力的大小力的單位，能顯示實際卷

12、徑的大小。3力控制變頻收卷的優(yōu)點*力設(shè)定在人機上設(shè)定，人性化的操作,單位為力的單位:牛頓.*使用先進的控制算法:卷徑的遞歸運算;空心卷徑激活時力的線性遞加;力錐度計算公式的應(yīng)用;轉(zhuǎn)矩補償?shù)膭討B(tài)調(diào)整等等.*卷徑的實時計算，準確度非常高，保證收卷電機輸出轉(zhuǎn)矩的平滑性能好。并且在計算卷徑時參加了卷徑的遞歸運算，在操作失誤的時候，能自己糾正卷徑到正確的數(shù)值。*因為收卷裝置的轉(zhuǎn)動慣量是很大的，卷徑由小變大時。如果操作人員進展加速、減速、停車、再激活時很容易造成爆紗和松紗的現(xiàn)象，將直接導致紗的質(zhì)量。而進展了變頻收卷的改造后，在上述各種情況下，收卷都很穩(wěn)定，力始終恒定。而且經(jīng)過PLC的處理，在特定的動態(tài)過程

13、，參加一些動態(tài)的調(diào)整措施，使得收卷的性能更好。*在傳統(tǒng)機械傳動收卷的根底上改造成變頻收卷，非常簡便而且造價低，根本上不需對原有機械進展改造。改造周期小，根本上兩三天就能安裝調(diào)試完成。*克服了機械收卷對機械磨損的弊端，延長機械的使用壽命。方便維護設(shè)備。三變頻收卷的控制原理及調(diào)試過程*卷徑的計算原理：根據(jù)V1=V2來計算收卷的卷徑。因為V1=1*R1,V2=2*R*.因為在一樣的時間由測長輥走過的紗的長度與收卷收到的紗的長度是相等的。即L1/t=L2/t,n1*C1=n2*C2/i(n1單位時間牽引電機運行的圈數(shù)、n2單位時間收卷電機運行的圈數(shù)、C1測長輥的周 長、C2收卷盤頭的周長、i減速比)n

14、1*D1=n2*D2/iD2=n1*D1*i/n2,因為n2=P2/P2(P2收卷編碼器產(chǎn)生的脈沖數(shù)、P2收卷編碼器的線數(shù)).n1=P1/P1取n1=1,即測長輥轉(zhuǎn)一圈,由霍爾開關(guān)產(chǎn)生一個信號接到PLC.則D2=D1*i*P2/P2,這樣收卷盤頭的卷徑就得到了.*收卷的動態(tài)過程分析:要能保證收卷過程的平穩(wěn)性,不管是大卷、小卷、加速、減速、激活、停車都能保證力的恒定.需要進展轉(zhuǎn)矩的補償.整個系統(tǒng)要激活起來,首先要克制靜摩擦力所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩,簡稱靜摩擦轉(zhuǎn)矩,靜摩擦轉(zhuǎn)矩只在激活的瞬間起作用;正常運行時要克制滑動摩擦力產(chǎn)生地滑動摩擦轉(zhuǎn)矩,滑動摩擦轉(zhuǎn)矩在運行當中一直都存在,并且在低速、高速時的大小是不一樣

15、的。需要進展不同大小的補償,系統(tǒng)在加速、減速、停車時為克制系統(tǒng)的慣量,也要進展相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩補償,補償?shù)牧颗c運行的速度也有相應(yīng)的比例關(guān)系.在不同車速的時候,補償?shù)南禂?shù)是不同的。即加速轉(zhuǎn)矩、減速轉(zhuǎn)矩、停車轉(zhuǎn)矩、激活轉(zhuǎn)矩；克制了這些因素,還要克制負載轉(zhuǎn)矩,通過計算出的實時卷徑除以2再乘以設(shè)定的力大小,經(jīng)過減速比折算到電機軸.這樣就分析出了收卷整個過程的轉(zhuǎn)矩補償?shù)倪^程。總結(jié):電機的輸出轉(zhuǎn)矩=靜摩擦轉(zhuǎn)矩(激活瞬間)+滑動摩擦轉(zhuǎn)矩+負載轉(zhuǎn)矩.在加速時還要加上加速轉(zhuǎn)矩;在減速時要減去減速轉(zhuǎn)矩.停車時,因為是通過程控減速至設(shè)定的最低速,所以停車轉(zhuǎn)矩的補償同減速轉(zhuǎn)矩的處理.*轉(zhuǎn)矩的補償標準(1).靜摩擦轉(zhuǎn)矩的補償

16、:因為靜摩擦轉(zhuǎn)矩只在激活的瞬間存在,在系統(tǒng)激活后就消失了.因此靜摩擦轉(zhuǎn)矩的補償是以計算后電機輸出轉(zhuǎn)矩乘以一定的百分比進展補償.(2).滑動摩擦轉(zhuǎn)矩的補償:滑動摩擦轉(zhuǎn)矩的補償在系統(tǒng)運行的整個過程中都是起作用的.補償?shù)拇笮∫允站黼姍C的額定轉(zhuǎn)矩為標準.補償量的大小與運行的速度有關(guān)系。所以在程序中處理時，要分段進展補償。(3).加減速、停車轉(zhuǎn)矩的補償：補償硬一收卷電機的額定轉(zhuǎn)矩為標準，相應(yīng)的補償系數(shù)應(yīng)該比擬穩(wěn)定，變化不大。*計算當中的公式計算(1).空芯卷徑Dmin=200mm,Dma*=1200mm;線速度的最大值Vma*=90m/min,力設(shè)定最大值Fma*=50kg(約等于500牛頓);減速比i

17、=9;速度的限制如下:因為:V=*D*n/i(對于收卷電機)=收卷電機在空芯卷徑時的轉(zhuǎn)速是最快的.所以:90=3.14*0.2*n/9=n=1290r/min;(2).因為我們知道變頻器工作在低頻時,交流異步電機的特性不好,激活轉(zhuǎn)矩低而且非線性.因此在收卷的整個過程中要盡量防止收卷電機工作在2HZ以下.因此:收卷電機有個最低速度的限制.計算如下:對于四極電機而言其同步轉(zhuǎn)速為:n1=60f1/p=n1=1500r/min.=2HZ/5HZ=N/1500=n=60r/min當?shù)竭_最大卷徑時,可以求出收卷整個過程中運行的最低速.V=*D*n/i=Vmin=3.14*1.2*60/9=25.12m/m

18、in.力控制時,要對速度進展限制,否則會出現(xiàn)飛車.因此要限速.(3).力及轉(zhuǎn)矩的計算如下:如果F*D/2=T/i,=F=2*T*i/D對于22KW的交流電機,其額定轉(zhuǎn)矩的計算如 下:T=9550*P/n=T=140N.m.所以Fma*=2*140*9/0.6=4200N.(其中P為額定功率,n為額定轉(zhuǎn)速).*調(diào)試過程：1先對電機進展自整定，將電機的定子電感、定子電阻等參數(shù)讀入變頻器。2將編碼器的信號接至變頻器，并在變頻器上設(shè)定編碼器的線數(shù)。然后用面板給定頻率和啟停控制，觀察顯示的運行頻率是否在設(shè)定頻率的左右波動。因為運用死循環(huán)矢量控制時，運行頻率總是在參考編碼器反響的速度，最大限度的接近設(shè)定頻

19、率，所以運行頻率是在設(shè)定頻率的附近震蕩的。3在程序中設(shè)定空芯卷徑和最大卷徑的數(shù)值。通過前面卷徑計算的公式算出 電機尾部所加編碼器產(chǎn)生的最大脈沖量P2和最低脈沖量(P2).通過算出的最大脈沖量對收卷電機的速度進展限定，因為變頻器用作力控制時，如果不對最高速進展限定，一旦出現(xiàn)斷紗等情況，收卷電時機飛車的。最低脈沖量是為了避免收卷變頻器運行在2Hz以下，因為變頻器在2Hz以下運行時，電機的轉(zhuǎn)距特性很差，會出現(xiàn)抖動的現(xiàn)象。4通過前面分析的整個收卷的動態(tài)過程，在不同卷徑和不同運行速度的各個階段，進展一定的轉(zhuǎn)距補償.補償?shù)拇笮?，可以以電機額定轉(zhuǎn)距的百分比來設(shè)定。四真正的力控制.1.什么是力控制：所謂的力控制，通俗點講就是要能控制電機輸出多大的力，即輸出多少牛頓。反響到電機軸即能控制電機的輸出轉(zhuǎn)距。2.真正的力控制不同于