摘要：艾默生" title="艾默生">艾默生張力變頻器和可編程控制器在漿紗機上做恒張力" title="恒張力">恒張力收卷控制,，減少設備磨損,。保證設備收卷的穩(wěn)定性，方便性,。

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一,、系統(tǒng)概述 ???

艾默生PLC和變頻器在漿紗機上的應用,，此電氣系統(tǒng)采用PLC集中管理，分散控制,，系統(tǒng)集中化,，簡約化，易控性強,，更好的降低故障率,。 方案配置如下：
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PLC系統(tǒng)由艾默生EC202416BAR主模塊，16點的數(shù)字量輸入模塊和4路模擬量輸出模塊組成,。 ???

操作界面采用工業(yè)級液晶觸摸屏,，可動態(tài)修改控制參數(shù),，方便顯示當前速度,，當前匹長、匹數(shù)及系統(tǒng)的動態(tài)運行狀態(tài),。 ??? 邊軸電機變頻器采用高性能通用型的EV2000系列,，織軸收卷TD3300 22KW張力變頻器。此變頻器是張力專用變頻器,，內(nèi)置張力控制" title="張力控制">張力控制功能,。采用獨立變頻模式,，結(jié)構(gòu)簡單，維護方便,，穩(wěn)定度高,，保證收卷的張力及線速度，在小卷到大卷的變化過程中穩(wěn)定可靠,。在加減速中的自動補償控制,，使加減速中張力更穩(wěn)，更有上卷防斷紗程序,，使上卷起機時便于操作,。

本系統(tǒng)的優(yōu)點：

• ?張力設定在人機上設定，人性化的操作;
• 使用先進的控制算法:卷徑的遞歸運算;空心卷徑激活時張力的線性遞加;張力錐度計算公式的應用;轉(zhuǎn)矩補償?shù)膭討B(tài)調(diào)整等等;
• 卷徑的實時計算,，精確度非常高,，保證收卷電機輸出轉(zhuǎn)矩的平滑性能好。并且在計算卷徑時加入了卷徑的遞歸運算,，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,。如果操作人員進行加速,、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。而進行了變頻收卷的改造后,，在上述各種情況下,，收卷都很穩(wěn)定，張力始終恒定,。而且經(jīng)過PLC的處理,，在特定的動態(tài)過程，加入一些動態(tài)的調(diào)整措施,，使得收卷的性能更好;　　　　　　　　　　　　　　　　　在傳統(tǒng)機械傳動收卷的基礎上改造成變頻收卷,，非常簡便而且造價低，基本上不需對原有機械進行改造,。改造周期短,，基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,。方便維護設備,。
• 機臺上的所有操作部分全部采用36V以下的安全電，以保證操作中的使用安全,。

二,、系統(tǒng)框圖

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三,、張力控制原理 ???

所謂的張力控制，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,。反應到電機軸即能控制電機的輸出轉(zhuǎn)矩。真正的張力控制不同于靠前后兩個動力點的速度差形成張力的系統(tǒng),，靠速度差來調(diào)節(jié)張力的實質(zhì)是對張力的PID控制,，要加張力傳感器。而且在大小卷啟動,、停止,、加速、減速,、停車時的調(diào)節(jié)不可能做到像真正的張力控制的效果,，張力不是很穩(wěn)定?？隙〞绊懏a(chǎn)品的質(zhì)量,。 ???

變頻收卷的實質(zhì)是要完成張力控制，即能控制電機的運行電流,，因為三相異步電機的輸出轉(zhuǎn)矩T=CmφmIa,，與電流成正比。并且當負載有突變時能夠保證電機的機械特性曲線比較硬,。所以必須用矢量變頻器,，而且必須要加編碼器閉環(huán)控制。用變頻器做恒張力控制的實質(zhì)是死循環(huán)矢量控制,，即加編碼器反饋,。收卷的卷經(jīng)是由小到大變化的，為了保證恒張力,，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，要進行相應的轉(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)時進行不同的轉(zhuǎn)距補償,，這樣就能使得收卷的整個過程很穩(wěn)定,，避免小卷時張力過大,；大卷啟動時松紗的現(xiàn)象,。

• 卷徑的計算原理

根據(jù)V1=V2來計算收卷的卷徑,。因為V1=ω1×R1,??V2=ω2×Rx。因為在相同的時間內(nèi)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/Δt=L2/Δt,，Δn1×C1=Δn2×C2/i

(Δn1---單位時間內(nèi)牽引電機運行的圈數(shù)、Δn2---單位時間內(nèi)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) ????????????????????????

Δn1×π×D1=Δn2×π×D2/i ?? D2=Δn1×D1×i/Δn2,，因為Δn2=ΔP2/P2

(ΔP2---收卷編碼器產(chǎn)生的脈沖數(shù),、P2---收卷編碼器的圈數(shù))。Δn1=ΔP1/P1取Δn1=1,，即測長輥轉(zhuǎn)一圈,，由編碼器接到PLC。那么D2=D1×i×P2/ΔP2,，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,，不論是大卷、小卷,、加速,、減速、激活,、停車都能保證張力的恒定,。需要進行轉(zhuǎn)矩的補償。整個系統(tǒng)要激活起來,，首先要克服靜摩擦力所產(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;正常運行時要克服滑動摩擦力產(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的,。需要進行不同大小的補償,，系統(tǒng)在加速、減速,、停車時為克服系統(tǒng)的慣量,，也要進行相應的轉(zhuǎn)矩補償，補償?shù)牧颗c運行的速度也有相應的比例關(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;克服了這些因素，還要克服負載轉(zhuǎn)矩,，通過計算出的實時卷徑除以2再乘以設定的張力大小,，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,。

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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,。

• 轉(zhuǎn)矩的補償標準

???? 1)??? 靜摩擦轉(zhuǎn)矩的補償 ???

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行補償,。

???? 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，要分段進行補償,。

??? ?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，相應的補償系數(shù)應該比較穩(wěn)定,，變化不大,。

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?? 　 相關(guān)的計算公式

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四、調(diào)試過程

（1）先對電機進行自整定,，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,，并在變頻器上設定編碼器的圈數(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定頻率的左右波動,。因為運用閉環(huán)矢量控制時，運行頻率總是接近設定頻率,，所以運行頻率是在設定頻率的附近波動的,。

（3）在程序中設定空芯卷徑和最大" title="最大">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行限定,，因為變頻器用作張力控制時，如果不對最高速進行限定,，一旦出現(xiàn)斷紗等情況,，收卷電機會飛車的。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)矩特性很差,，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,，進行一定的轉(zhuǎn)矩補償,。補償?shù)拇笮?，以電機額定轉(zhuǎn)距的百分比來設定。

五,、參數(shù)簡表 附表1：TD3300功能參數(shù)簡表

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結(jié)束語：技術(shù)更新越來越快,，我們必須提高產(chǎn)品性能，使我們的產(chǎn)品能夠適應我們的工藝要求,。