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1、张力控制变频收卷的控制原理及在纺织行业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 lihan 导语：本文主要介绍了张力控制变频收卷的控制原理，此技术可以使得在纺织行业中收卷的整个经过很稳定，防止小卷时张力过大；大卷启动时松纱的现象。 摘 要：本文主要介绍了张力控制变频收卷的控制原理，此技术可以使得在纺织行业中收卷的整个经过很稳定，防止小卷时张力过大；大卷启动时松纱的现象。 关键字：变频收卷 张力控制 闭环矢量 卷径计算一. 前言 : 用变频器做恒张力控制的本质是闭环矢量控制，即加编码器反应。对收卷来讲，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
2、时在不同的操纵经过，要进展相应的转距补偿。即小卷启动的瞬间、加速、减速、停车，大卷启动时，要在不同卷经时进展不同的转距补偿，这样就能使得收卷的整个经过很稳定，防止小卷时张力过大；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、浆染结合机、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，由于机械的同轴传动对于机械的磨损是非常严重的，据理解，用于同轴传动局部的机械平均寿命根本上是一年左右。而且经常要维护，维护的时候也是非常费事的,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。尤其是纺织设备根本上是开机后不允许中途
3、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场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在收卷的整个经过中都保持恒定的张力。张力的单位为：牛顿或者公斤力。2在启动小卷时，不能由于张力过大而断纱；大卷启动时不能松纱。3在加速、减速、停顿的状态下也不能有上述情况出现。4要求将张气力化，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，人性化的操纵，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
4、卷径的实时计算，准确度非常高，保证收卷电机输出转矩的平滑性能好。并且在计算卷径时参加了卷径的递归运算，在操纵失误的时候，能自己纠正卷径到正确的数值。4由于收卷装置的转动惯量是很大的，卷径由小变大时。假如操纵人员进展加速、减速、停车、再激活时很轻易造成爆纱和松纱的现象，将直接导致纱的质量。而进展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，在特定的动态经过，参加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根底上改造成变频收卷，非常简便而且造价低，根本上不需对原有机械进展改造。改造周期小，根本上两三天就能安装调试完成。6克制了机械收卷对机
5、械磨损的弊端，延长机械的使用寿命。方便维护设备。align=center图1 系统构成及系统框图/align三 变频收卷的控制原理及调试经过3.1 卷径的计算原理 根据V1=V2来计算收卷的卷径。由于V1=1R1, V2=2Rx。由于在一样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/t=L2/t，n1C1=n2C2/in1-单位时间内牵引电机运行的圈数、n2-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 n1D1=n2D2/i D2=n1D1i/n2，由于n2=P2/P2P2-收卷编码器产生的脉冲数、P2-收卷编码器的线数。n1=P
6、1/P1取n1=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=D1iP2/P2，这样收卷盘头的卷径就得到了。 3.2收卷的动态经过分析 要能保证收卷经过的平稳性，不管是大卷、小卷、加速、减速、激活、停车都能保证张力的恒定。需要进展转矩的补偿。整个系统要激活起来，首先要克制静摩擦力所产生的转矩，简称静摩擦转矩，静摩擦转矩只在激活的瞬间起作用；正常运行时要克制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。需要进展不同大小的补偿，系统在加速、减速、停车时为克制系统的惯量，也要进展相应的转矩补偿，补偿的量与运行的速度也有相应的比例
7、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、激活转矩；克制了这些因素，还要克制负载转矩，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经过的转矩补偿的经过。总结:电机的输出转矩=静摩擦转矩激活瞬间+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，由于是通经过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。 3.3转矩的补偿标准1静摩擦转矩的补偿 由于静摩擦转矩只在激活的瞬间存在，在系统激活后就消失了。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展补偿
8、。 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经过中都是起作用的。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，要分段进展补偿。 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拟稳定，变化不大。 3.4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约即是500牛顿；减速比i=9；速度的限制如下:由于:V=Dn/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=3.140.2n/9=n=
9、1290r/min； 2由于我们知道变频器工作在低频时,沟通异步电机的特性不好,激活转矩低而且非线性。因此在收卷的整个经过中要尽量防止收卷电机工作在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。当到达最大卷径时,可以求出收卷整个经过中运行的最低速。V=Dn/i=Vmin=3.141。260/9=25.12m/min。张力控制时,要对速度进展限制,否那么会出现飞车。因此要限速。 3张力及转矩的计算如下:假如FD/2=T/I=F=2Ti/D对于22KW的沟通电
10、机,其额定转矩的计算如下:T=9550P/n=T=140N。m。所以Fmax=21409/0.6=4200N。其中P为额定功率,n为额定转速。 四调试经过：先对电机进展自整定，将电机的定子电感、定子电阻等参数读入变频器。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。由于运用死循环矢量控制时，运行频率总是在参考编码器反应的速度，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。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
11、过算出的最大脉冲量对收卷电机的速度进展限定，由于变频器用作张力控制时，假如不对最高速进展限定，一旦出现断纱等情况，收卷电时机飞车的。最低脉冲量是为了防止收卷变频器运行在2Hz以下，由于变频器在2Hz以下运行时，电机的转距特性很差，会出现抖动的现象。通过前面分析的整个收卷的动态经过，在不同卷径和不同运行速度的各个阶段，进展一定的转距补偿.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.5.1 张力控制的定义 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。反响到电机轴即能控制电机的输出转距。 5.2 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
12、，靠速度差来调节张力的本质是对张力的PID控制，要加张力传感器。而且在大小卷启动、停顿、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。肯定会影响消费生产品的质量。六变频收卷对变频器性能的要求 1变频收卷的本质是要完成张力控制，即能控制电机的运行电流，由于三相异步电机的输出转距T=CmmIa，与电流成正比。并且当负载有突变时可以保证电机的机械特性曲线比拟硬.所以必须用矢量变频器，而且必需要加编码器死循环控制。 2市场上能进展张力控制变频收卷的变频器主要有: 安川、艾默生、伦次等。艾默生TD3300就是一款收放卷专用的变频器，台达V+系列的变频器正在推出自己的收放卷专用的变频器，总结收放卷专用变频器的很多主要功能和参数并且参加了自己的算法，具有自己的特点，加上台达在全国的联保效劳可以解决客户的后顾之忧。应该是客户不错的选择。 0