张力控制系统中的张力控制与变频
张力控制
收放卷工艺要求恒张力控制。
张力的给定通过张力控制器。
张力控制器控制的原理是通过检测收卷的线速度计算卷径，负载转距=F*D/2（F为设定张力，D为当前卷径），因此当设定了张力的大小，因为当前卷径通过计算已得知，所以负载转矩就可以算出来了。
张力控制器能够输出标准的0~10V的模拟量信号，对应异步电机的额定转矩。
所以我们用该模拟量信号接入变频器，选择转矩给定。
这样在整个收卷的动态过程中，能够保证张力的恒定。
在变频器转矩模式下，对速度进行限制。
在张力控制模式下，不论直流电机、交流电机还是伺服电机都要进行速度的限制，否则当电机产生的转距能够克服负载转矩而运行时，会产生转动加速度，而使转速不断的增加，最终升速到最高速，就是所谓的飞车。
如图2中所示，收放卷的速度是通过主轴B系列变频器的模拟量输出AFM而进行限定的。
也就是将主轴B系列的变频器上3-05（模拟信号输出选择）参数设定为03（频率指令输出）,如图3所示。
将该信号分别接到收放卷变频器的模拟量输入端口上，作为频率给定和上限频率的设定信号。
零速张力控制要求。
当收放卷以0Hz运行时，电机的输出轴上有一定的张力输出，且可调。
该要求主要是防止当收放卷运转当中停车，再启动时能够保证收放卷的盘头不会松掉。
在该控制系统中，可以通过调整张力控制器上的初始张力设定而达到要求。
2.3分条机恒张力原理设计1.恒张力控制的原理。
对于收放卷过程中恒张力控制的实质是需要知道负载在运行当中卷径的变化，因为卷径的变化，导致为了维持负载的运行，需要电机的输出转矩要跟随着卷径的变化而变化。
对与V系列变频器而言，因为能够做转矩控制，因此能够完成收卷恒张力的控制。
V系列变频器提供了三路模拟量输入端口，AUI、AVI、ACI。
这三路模拟量输入口能够定义为多种功能，因此，可以任选一路作为转矩给定，另外一路作为速度限制。
0~10V对应变频器输出0~电机额定转矩，这样通过调整0~10V的电压就能够完成恒张力的控制。
变频调速恒张力控制设计
扬州大学水利与能源动力工程学院本科生课程设计题目：变频调速恒张力控制设计课程：电力拖动自动控制系统专业：电气工程及其自动化班级：电气班学号：姓名：指导教师：王永华完成日期：2016. 03.11第一部分任务书电力拖动自动控制系统课程设计任务书一、课程设计的目的通过电力拖动自动控制系统的设计、了解一般交直流调速系统设计过程及设计要求，并巩固交直流调速系统课程的所学内容，初步具备设计电力拖动自动控制系统的能力。
为今后从事技术工作打下必要的基础。
二、课程设计的要求1、熟悉交直流调速系统设计的一般设计原则，设计内容以及设计程序的要求。
2、掌握控制系统设计制图的基本规范，熟练掌握电气控制部分的新图标。
3、学会收集、分析、运用自动控制系统设计的有关资料和数据。
4、培养独立工作能力、创造能力及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。
三、课程设计的内容完成某一给定课题任务，按给出的工艺要求、运用变频调速对系统进行控制。
四、进度安排：共1.5周本课程设计时间共1.5周，进度安排如下：1、设计准备，熟悉有关设计规范，熟悉课题设计要求及内容。
（1.5天）2、分析控制要求、控制原理设计控制方案（1.5天）3、绘制控制原理图、控制流程图、端子接线图。
（2天）4、编制程序、梯形图设计、程序调试说明。
（1.5天）5、整理图纸、写课程设计报告。
（1.5天）五、课程设计报告内容完成下列课题的课程设计及报告（课题工艺要求由课程设计任务书提供）1、退火炉温度控制系统2、变频液位自动控制系统设计3、变频流量自动控制系统设计4、变频供水系统设计5、变频调速恒张力控制系统设计6、变频器在温度控制系统中的应用7、线缆设备恒张力变频器控制设计六、参考书1、陈伯时主编电力拖动自动控制系统(第二版) 机械工业出版社19922、陈伯时, 陈敏逊交流调速系统机械工业出版社19983、张燕宾著SPWM变频调速应用技术机械工业出版社19974、王兆义主编《可编程控制器教程》主编5、徐世许主编《可编程控制器教程原理、应用、网络》主编6、《工厂常用电气设备手册》（第2版）上、下册中国电力出版社第二部分课程设计报告目录一、变频调速恒张力控制系统方案设计 (6)1、概述 (6)2、系统控制方案设计 (6)3、课程设计要求 (7)二、系统硬件选型 (8)1、PLC的选型 (8)2、变频器选型 (12)3、传感器选型 (14)三、变频调速恒张力控制系统的原理图 (16)1、主电路 (16)2、PLC控制电路 (16)3、变频器控制电路 (18)4、PLC梯形图程序16四、小结 (20)五、参考文献 (21)一、变频调速恒张力控制系统方案设计1、概述随着电力电子技术以及工业自动控制技术的发展,使得交流变频调速系统在工业电机拖动领域得到了广泛应用。
应用变频器中心卷绕功能精确控制张力
应用变频器中心卷绕功能精确控制张力文章链接：中国纺织服装机械网/news/Detail/9910.html纺织生产过程中的半成品或成品，如纱线、布匹需要卷绕在轴或辊上，例如：分批整经机将成片纱卷绕在经轴上；浆纱机和浆染联合机将成片浆过的纱卷绕在织轴上；卷染机和轧卷染色机将布卷绕在收放辊上。
这些设备在卷绕过程中都有一个共性问题，即需要恒张力控制，卷绕直径从最小直径到最大直径，要求纱和布的张力保持不变。
利用变频器或交流伺服的中心卷绕功能可以较好解决卷绕恒张力控制。
常见的卷绕方式有两种，即摩擦卷绕和中心卷绕。
摩擦卷绕的效果受摩擦辊的影响很大，如：分批整经机的经轴卷绕，传统的机构采用摩擦辊卷绕方式，由于摩擦传动易使纱线增加毛羽，影响产品质量，且不利于后道工序生产，特别是在升速和降速过程，影响会更大，也限制了整经机向高速发展。
所以新型的高速整经机多数采用中心卷绕方式。
浆纱机和染浆联合机的织轴卷绕，传统的机构采用机械式无级变速器（PIV）作为中心卷绕方式。
经过长期生产实践，PIV机械故障频繁，维修保养复杂，同时随着无梭织机的发展，要求织轴大卷装，PIV很难满足大卷装织轴恒张力卷绕的要求。
卷染机和轧卷染色机的织物卷绕，传统的卷绕机构较多采用直流电动机控制系统，作为中心卷绕方式，直流控制系统技术成熟，控制方便，能较好地满足生产要求。
但直流电动机有整流子和碳刷，需经常维护，特别在印染企业环境恶劣，直流电动机故障率高，企业不大欢迎。
自从变频器技术问世以来，人们考虑将变频调速技术应用到中心卷绕机构，可以发挥交流电动机固有的优点，结构简单、坚固耐用、经济可靠。
经过多年的实践证明，变频调速技术可以满足中心卷绕的要求，国内外的整经机、浆纱机、卷染机等同类设备已大量采用变频器中心卷绕技术。
在张力控制要求更高的场合，采用交流伺服中心卷绕技术。
经轴卷绕、织轴卷绕、布辊卷绕采用中心卷绕方式，当卷绕直径从小直径向大直径变化时（浆纱机织轴最小卷径为100mm，最大卷径为1000mm；卷染机卷布辊最小卷径为200mm，最大卷径为1500mm）为了使纱或布的表面张力保持不变，必须保证转速的变化与卷径成反比，转矩的变化与卷径成正比，若没有转矩补偿，随着卷径的增大，则纱或布的张力会逐渐减少。
6300V张力控制专用变频器说明书-V110
前言前言ALPHA6300V变频器是在ALPHA6000V通用变频器的基础上，专门针对印染、纺织、线缆等行业需要张力控制的卷绕需求进行改进而设计的专用变频器。
该型变频器除了以下的功能和参数修改之外，其余性能和使用要求与ALPHA6000V通用型变频器一致。
因此请将本说明书与我公司ALPHA6000V系列通用变频器说明书结合使用。
目录目录前言 (1)第一章功能参数简表 (3)1.1 P6组：张力控制参数 (3)1.2 P3组：I/O端子功能参数 (7)1.3 P4组：模拟量及脉冲输入输出端子 (16)第二章功能参数详细说明 (23)2.1 P6组：张力控制参数 (23)2.2P3组：I/O端子功能补充说明 (31)附录使用MODBUS通讯 (33)第一章功能参数简表第一章功能参数简表表中“更改”标志的含义如下：“○”运行中参数可更改；“*”实际检测值或固定参数；“×”运行中参数不可更改；“-”厂家设定，用户不可更改。
第一章功能参数简表第一章功能参数简表第一章功能参数简表第一章功能参数简表第一章功能参数简表第一章功能参数简表第一章功能参数简表第一章功能参数简表第一章功能参数简表第二章功能参数详细说明第二章功能参数详细说明2.1 P6组：张力控制参数控制模式选择部分：0：无效1：张力给定模式2：力矩给定模式说明：◆0：无效。
不运行张力控制模块，按频率设定方式运行。
◆1：张力给定模式：外部给定的是期望张力，张力设定源通过功能码P6.03（张力设定源选择）指定，无需张力检测和反馈，变频器通过控制输出转矩，控制材料上的张力，同时进行卷径计算。
◆2：力矩给定控式：外部给定的是期望转矩，转矩设定源通过功能码P8.11（转矩上限源）指定，无需张力检测和反馈，变频器通过控制输出转矩，控制材料上的张力同时进行卷径计算。
注意：1. 张力控制模块选择（P6.00）不为0时，张力控制模块优先运行,按加减速时间2的设定进行加减速。
变频器和传感器在卷绕张力精确控制中的应用
变频器和传感器在卷绕张力精确控制中的应用作者：康松振来源：《中国机械》2013年第07期摘要：半成品或成品如纱和卷布等在纺织生产过程中，被分批放置在浆纱机上浆，卷染机将纱和卷布绕在收放辊上。
这些设备在卷绕过程中都有恒张力控制这样一个共同的问题，直径最小的到直径最大卷绕中纱线和织物张力要求保持不变。
利用变频器的中心卷绕功能可以较好的解决卷绕恒定张力的控制问题。
随着变频技术的问世，人们考虑把频率控制技术应用到中心卷绕上，交流电机可以发挥自己的优势：内部结构简单，坚固耐用，经济可靠。
经过几年的实践证明，变频调速技术可以满足国内外的中心卷绕技术，包括在整经机，浆纱机，卷染机和其他设备已广泛应用。
关键词：中心卷绕卷绕张力变频器控制卷径计算称重传感器前言：卷绕过程中接触面的摩擦力不是固定的，当电机转速恒定时滚筒的线速度不可能完全相同，尤其是主动卷辊表面光滑或操作初期，由于滚筒的摩擦较小，驱动时产生相对较小的滑动，张力不易控制，所以会有滚筒轴芯线圈不实，随着滚筒直径的增加，同时重量也开始增加，滚筒和驱动滚筒间产生了更大的摩擦，卷绕张力增加，如果速度调节不合适，由于表面的不规则性将挤压卷芯，造成卷材挤出或端面不齐整。
要让卷绕装置获得均匀的卷绕张力，要经常对滚筒增加配重，用以调节气动或液压式滚筒轴上施加垂直向下的力，以保证表面摩擦辊缠绕过程中，张力稳定的要求，使材料的密度、硬度和缠绕效果达到最好。
1.卷绕方式和卷径纺织机械专用变频器卷绕张力的控制主要是张力闭环控制和间接张力控制两种。
张力闭环控制方案应用于精度要求较高的张力控制，张力传感器检测缠绕张力，转换器反馈信号，通过交流伺服驱动和变频器构成一个闭环张力控制系统。
间接张力控制方案没有张力传感器，通过专用交流伺服驱动器，根据所需转矩间接地控制纱线或织物的表面张力。
该方案具有低成本、易于掌握张力的控制精度。
由于表面摩擦决定卷材的绕效果，卷筒和驱动辊必须有足够的摩擦力，驱动辊需要注意橡胶或草皮的保养更新。
变频器在卷染机恒张力恒定线速度控制系统的应用
本文着重进行了实现卷染机恒张力、恒线速控制系统的设计。
通过可靠的数学分析，为系统的可靠运行提供依据，实现卷染机恒速、恒张力的控制，提高运行速度、减小头尾色差、实现低张力控制、减少机头布浪费。
以两个高性能矢量变频器为传动单元，三菱FX PLC为逻辑控制器，嵌入式工控机和组态软件为数据监视记录器，组成双变频常温常压卷染机系统，实时完成卷径自动计算的变转矩、速度控制模式。
无张力和运行速度传感器检测，无需布厚设置，系统通过自学习能轻松获得所有参数，系统自动记录上布圈数，来回无累计误差。
1 引言随着染整厂多批量、小品种日益增多，卷染机以其占地小、控制方便、更换品种方便、染液浪费少、可进行水洗工艺加工和染色等优点，越来越受到欢迎。
随着客户要求的不断提高，早先的卷染机性能已经不能达到生产要求，必须改进卷染机控制系统。
控制织物在染色过程中经过染液的时间和带走染液的量恒定，使布匹手感好，经向和纬向无色差，防止织物伸长，改善吸色效果。
本文结合可编程逻辑控制器、嵌入式工控机、变频器的高性能电流矢量控制，研究具有恒张力、恒线速、高效率、低成本、操作简单、维护方便的常温常压卷染机控制系统。
卷染机控制系统通常分为：（1）直流控制 (直流调速,直流制动)，特点是通过调节放卷电机的制动量来调节张力输出。
缺点是直流机械传动同步性能不理想，无法实现恒线速、恒张力，对大卷装情况尤其突出。
同时直流电动机的开启式结构，不能很好地适合印染厂潮湿（冬季滴水）、充满腐蚀性气体的恶劣环境。
（2）液压控制（液压站,流量比例阀)，特点是通过调节放卷电机的流量比例阀来调节张力输出。
存在问题一是国产液压件密封性能、可靠性差。
二是进口的虽然质量可靠，但价格高、备件困难。
（3）变频控制,分为单变频控制和双变频控制，单变频控制通过调节放卷电机的直流制动电压来调节张力输出；双变频控制通过调节放卷电机的输出力矩来调节张力输出。
特点是交流电机具有密封性能好、过载能力强的特点，同时变频器技术基本成熟，价格下降，多单元交流传动在染整联合机组已经得到普遍应用。
科沃AD830系列变频器使用说明书
AD830 张力控制变频器使用手册前言AD830用于自动收放卷场合，可以自动计算卷径，在卷径变化时能够获得恒张力效果。
在使用张力控制功能后，变频器的输出频率和转矩由张力控制功能自动产生，频度源的选择不起作用。
本手册是基于AD800产品手册的功能参数上做的扩充与提升，在本手册中没有体现的功能就以 AD800的手册描述的内容为参考。
控制端子及接线方框图：端子符号 端子名称 功 能 说 明X1 COM 多功能输入端子1 1.光耦隔离，兼容NPN PNP 输入 2.输入阻抗：2.4K Ω3.电平输入时电压范围：9～30VX2 COM 多功能输入端子2 X3 COM 多功能输入端子3 X4 COM 多功能输入端子4 X6 COM 多功能输入端子6 X7 COM 多功能输入端子7 X8 COM 多功能输入端子8 X9 COM 多功能输入端子9 X5 COM 多功能输入端子 高速脉冲输入 除具备X1～X9的功能外，还可作为高速脉冲输入通道. 脉冲频率：0～100KHz +5V COM 外接5V 电源 5V 编码器电源+10V GND 外接10V 电源 向外提供10V 电源，最大输出电流：10mA可用作接电位器的两端，电位器阻值范围1～5K +24V COM外接24V 电源 向外提供24V 电源，最大输出电流：200mA 一般用作外接传感器电源或小型继电器电源OP 外部电源输入端子 出厂时24V 端子通过P8与本端子短接，当利用外部信号驱动X1～X9时，OP 接外部电源，P8跳线断开. A+ 脉冲输入A 信号正 本机差分编码器输入，同时P2.19设为1A- 脉冲输入A 信号负 B+ 脉冲输入B 信号正 B- 脉冲输入B 信号负 Z+ 脉冲输入Z 信号正 Z-脉冲输入Z 信号负外接PG卡型号：（主板P2接口）型号描述说明AD800-PG0-A ABZ差分输入，带分频输出最大速率：500KHZAD800-PG0-B ABZ差分输入，带分频输出最大速率：500KHZ，输入为DB9母头AD800-PG0-C ABZ OC输入，带分频输出最大速率：100KHZAD800-PG4 旋转变压器PG卡DB9插头PG卡端子定义：AD800-PG0-A端子标号说明A+ 编码器输出A+信号A- 编码器输出A-信号B+ 编码器输出B+信号B- 编码器输出B-信号Z+ 编码器输出Z+信号Z- 编码器输出Z-信号VDD 供编码器电源正，5V/12V可选C0M 供编码器电源负PE 屏蔽线接地OA+ PG卡1：1反馈输出A+信号OA- PG卡1：1反馈输出A-信号OB+ PG卡1：1反馈输出B+信号OB- PG卡1：1反馈输出B-信号OZ+ PG卡1：1反馈输出Z+信号OZ- PG卡1：1反馈输出Z-信号COM 信号电源地AD800-PG0-B序号标号说明DB9母头1 A+ 编码器输出A+信号2 A- 编码器输出A-信号3 B+ 编码器输出B+信号4 B- 编码器输出B-信号5 Z+ 编码器输出Z+信号6 - -7 VDD 供编码器电源正，5V/12V可选8 C0M 供编码器电源负9 Z- 编码器输出Z-信号PE 屏蔽线接地端子OA+ PG卡1：1反馈输出A+信号OA- PG卡1：1反馈输出A-信号OB+ PG卡1：1反馈输出B+信号OB- PG卡1：1反馈输出B-信号OZ+ PG卡1：1反馈输出Z+信号OZ- PG卡1：1反馈输出Z-信号COM 信号电源地AD800-PG0-C端子标号说明A 编码器输出A信号B 编码器输出B信号Z 编码器输出Z信号15V 供编码器15V电源正COM 供编码器电源负A1 PG卡1：1反馈输出A信号B1 PG卡1：1反馈输出B信号PE 屏蔽线接地AD800-PG4DB9 端子序号说明1 EXC1 旋转变压器激励负2 EXC 旋转变压器激励正3 SIN 旋转变压器反馈SIN正4 SINLO 旋转变压器反馈SIN负5 COS 旋转变压器反馈COS正6 -7 -8 -9 COSLO 旋转变压器COS负功能参数及注解专用功能码：功能码名称内容说明出厂值设定范围P0.00 控制模式选择0：无速度传感器矢量控制1：V/F控制2：有速度传感器矢量控制1 0～2P0.03 速度模式频率源选择0：面板数字频率设定，掉电频率不记忆1：面板数字频率设定，掉电频率记忆2：模拟量AI1（-10V～+10V）3：模拟量AI2（-10V～+10V）4：模拟量AI3 (0～10V/4～20mA)5：PULSE脉冲给定6：简易PLC7：多段速8：过程PID9：通信给定10：PCMD给定0～10（面板电位器功能取消）P0.04 最大输出频率设置变频器的最大输出频率，该值等于电机的额定频率。
汇川变频器张力控制功能参数说明
卷曲张力控制专用变频器MD330用户手册第一章概述本手册需与《MD320用户手册》配合使用。
本手册仅介绍与卷曲张力控制有关的部分，其他的基本功能请参考《MD320用户手册》。
当张力控制模式选为无效时，变频器的功能与MD320完全相同。
MD330用于卷曲控制，可以自动计算卷径，在卷径变化时仍能够获得恒张力效果。
在没有卷径变化的场合实现恒转矩控制，建议使用MD320变频器。
选用张力控制模式后，变频器的输出频率和转矩由张力控制功能自动产生，F0组中频率源的选择将不起作用。
第二章张力控制原理介绍一、典型收卷张力控制示意图二、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。
A、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）。
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。
TD3300变频器在上糊机张力控制系统中的应用
TD3300变频器在上糊机张力控制系统中的应用摘 要: 本文针对上糊机因张力频繁变化而影响产品品质不稳定的问题进行了认真分析,并利用TD3300型张力控制专用变频器对设备进行改造,解决了问题。
关键词: 上糊量张力控制TD3300型变频器PVC乳胶皮是一种较高端的人造皮革产品。
基布上糊是PVC乳胶皮生产线的前段工作,其工序为基布放卷―基布上糊―烘干―收卷。
基布上糊就是将PVC树脂与增塑剂及各种配合剂制成的糊(简称增塑糊或塑性溶胶)用辊筒将塑性溶胶涂覆在底布上,然后进入烘箱熔融、塑化。
基布上糊环节中,上糊量的多少将直接影响到PVC乳胶皮成品剥离强度和撕裂强度。
如果上糊量太多,撕裂强度会下降;如果上糊量太少,则剥离强度会下降。
上糊量与上糊轮凹槽的容积、刮刀角度、糊剂黏度、上糊轮转速有关。
但在上述量固定不变及刮刀与上糊轮之间的间隙一定的情况下,上糊量的多少由上糊时基布的张力决定。
张力过大时,上糊量会增大;当张力过小时,上糊量也会减小。
因此上糊时基布需要张力的恒定。
一、影响底布张力发生变化的因素在生产过程中,放卷时布捆卷径会由大逐渐变小,所以张力也会跟随着由大变小。
有些布捆被压挤变形严重,卷径变成不规则圆形,放卷时张力会变得不稳定,振荡幅度很大。
布捆的质量大(约200kg),布捆的重力与惯性的作用,张力会不稳定。
因此,上糊时底布的张力会发生频繁的变化,从而直接影响上糊量不均匀,造成产品质量不稳定。
二、张力控制系统的组成TD3300型张力控制专用变频器、ZCS―250张力传感器、放卷电机、放卷轮、缓冲轮组成张力控制系统(图1)。
图1 TD3300型张力控制专用变频器示意图三、工作原理在该套设备中,整个系统的运行速度由变频器TD3000控制的主机牵引电机控制,TD3000变频器的AI1设为频率设定,A01设为运行频率模拟输出,0～20mA对应最大频率,经串接一个500Ω的电阻转换为0～10V的电压信号。
变频矢量技术在张力控制中应用的实现
２ 的 线速 度 和 卷 筒 的 卷 径 实 时计 算 出 同步 匹 ２． 转矩 模 式下 的 张力 闭环 控 制
配 频 率 指 令 ， 后 通 过 张 力 检 测 装 置 反 馈 然
张 力 闭 环 控 制 是 在 张 力 开 环 控 制 的 基 数 应 用 场 合 下 的变 频 器 都 使 用 这种 方 法 进 ．
被 越来越 广泛 的应 用， 取 代直流 控 制的趋 势 。 有 关键 词 ： 变频矢量 应用
中 图分 类号 ： Ｕ Ｔ ７
文 献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ： ６ ２ ３ ９ （ ０ ０ ０ （） ０ ２ － １ １ ７ － ７ １ ２ １ ）４ ｃ－ １ ５ ０ Ｔ （ ） （ ×ｉ ＝ ＦＸＤ ／ ２ ）
根 据 材 料 厚 度 按 卷 筒 旋 转 圈数 进 行 卷
对 这 样 可 以 获 得 更 高 的张 力 控 制 精 度 。 张 径 累 加 或 递 减 ， 于 线 材 还 需 设 定 每 层 的 其
其 中 ： 为变 频 器 同步 匹配频 率 指 令 ， 力 计 算 与 开 环 控 制 相 同 。 论 采 用 张 力开 圈 数 。 Ｆ Ｖ 不
检 测 装 置 反 馈 张 力信 号 与 张 力 设 定 值 构 成 ３ ２度积 分法 ．
的张 力 信 号 与张 力 设 定值 构 成 Ｐ Ｄ闭 环 ， Ｉ 调 础 上 增加 了张 力反 馈 闭 环 调 节 。 过 张 力 行 卷 径 计 算 。 通 整变频器的频率指令 。 同 步 匹配 频 率 指 令 的 公 式 如 下 ： Ｆ （ ｉ （ ×Ｄ ＝ ＶＸＰＸ ） ／ ） Ｐ Ｄ闭 环 调 节 ， 整 变频 器输 出 转 矩 指 令 ， Ｉ 调
为材 料 线速 度 ； 为 电机 极 对数 （ 频 器根 据 环 模 式 还是 闭环 模 式 ， 系统 加 、 速 的过 Ｐ 变 在 减
张力控制器在变频器中的应用
张力控制器在变频器中的应用在丙纶纺粘无纺布后处理联合机中，无纺布首先经过扩散风道牵伸，然后在铺网机上成网以后，用预压辊进行第一次成型，再用热轧机进行第二次成型，第二次成型热轧机可以根据用户的要求轧出不同的花纹，来满足市场的需要，第二次成型的无纺布再通过几道扩幅辊，冷却辊，张力辊等等，最后用收卷机收卷。
收卷效果的好坏，往往处决于热轧机和收卷机之间的张力的恒定，张力控制的稳定，收卷的效果肯定令人满意。
在传统的张力控制方案中，一般都是使用张力控制器，把张力传感器接到张力控器上，作为张力反馈；在张力控制器上设定工艺所需要的张力，作为张力给定；然后张力控制器把给定的张力和反馈过来的张力进行PID运算，最后输出模拟量信号给变频器作为主令信号去驱动负载。
在这种张力控制系统中，不但张力控制器要求相当高，而且对变频器的要求也很高，变频器不仅要有很快的响应时间，还要对模拟量有很好调节的滤波时间。
因此控制成本不但偏高，而且在现场调试时很不方便，所以提出一种用变频器来取代张力控制器对此进行张力控制的方案。
变频器做张力控制方案时比较常见而成熟的有两种选择方式：一是开环张力控制转矩模式；二是闭环张力控制速度模式。
开环张力控制模式不需要张力反馈，系统配置少，但张力控制精度略低，加减速时张力控制效果没有稳速时好。
闭环张力控制模式需要张力反馈，但在整个加减速及稳速运行中都能够保持张力恒定。
鉴于此，我们决定采用张力控制变频器的闭环张力控制模式。
变频器闭环张力控制速度模式时，变频器参数中必须先择F3.06=1。
变频器有三个模拟量输入端子，且每个端子都有各自独立的滤波时间，同时还可以通过功能码设置端子接收的信号类型（电压，电流等）。
张力传感器检测出来的实际张力信号，接在一个张力显示表上，张力表可以把传感器信号转换成不同类型的模拟量信号（0-5V，0-10V，±10V等），然后送给变频器作为张力反馈信号。
假定收卷机实际运行的频率设为F，实际的运行中F=F1+ FPID，F1：为同步频率，在此方案中来源于热轧机变频器的模拟量输出，经过机械传动比，前后压辊，卷筒等参数计算后作为同步频率；FPID 是变频器经过PID运算后得到的计算频率。
变频调速系统的设计与应用 第4讲变频调速系统的张力设计
＋Ｂ 侧的张力之和信号和Ａ侧 一Ｂ 侧的张力之差信号 。 该 类 型传 感器 通 常 是 由两 块 铁 板和 四片 弹 性钢 片 联 接
组 成 的。 四片弹性 钢片 用来吸 收垂直 方 向的分 力 ，磁性测 量 元件安 装在 中间二 片钢片 的 当中 ，使测 力计 只对测 量方 向上
（）压敏 电阻 ２ 该 传感 器安 装于轴 承和 机架之 间 ，记 录水平 方 向的卷筒 张 力 ，采用 相应 的放大 器来 进行全桥 电压 供给和 测量信 号的
该 辊时 ，片材所 受到的 张力分 成两部 分 （ 平方 向的 力Ｆ 和 水
垂直方 向的力Ｆ ） 。如 图２所示 ，设张 力为Ｔ ａ ，Ｆ 为辊子和轴承 的重力， 仅、 Ｄ 为片材的夹 角 ，则
的干 扰时 ，系统瞬间来不及作出反应 ，料带上张力变化的幅度
特殊不锈钢 材料 做成 。其 工作原理通常有以下三种 ：
（） 压磁 式 １ 张 力 传 感 器 的 初 级 线 圈和 次 级 线 圈 正 确 通 过 传 感 器 的 四
值会较大 ，对张力控制尽快重新 进入平衡状态不利 。
如 日本三菱Ｌ Ｔ Ｘ—Ｄ型属于板簧式微位移张 力传感 器。
反应 ，料带 上张 力变化 的幅度值 会较大 ，对 张力控 制尽快 重
新进入平衡状态 不利。 张 力传感 器放 置在 辊子 的支持 轴承下 方 ，由刚性材 料做 成 ，它只对水 平方 向的张 力起作用 。当一 定张 力的片 材通过
图２ 张力传感器的测量原理和工作原理
ａ 力分析 ｂ不受力时 的张力传感器 ｃ 不受力时的张力传感器 ） 张 ） ）
态 ，如果按 下存储 键 ，则把 当前 的设定 张 力值 和加 载 电流值 保存 ，即使断 电后 ，仍被存 储 。当系统 复位 或重新 启动时 ， 设定张力和输出电流将 自动恢复成存储值 。
基于变频器的张力控制及应用研究
基于变频器的张力控制及应用研究发布时间：2022-12-05T07:05:43.965Z 来源：《福光技术》2022年23期作者：何佳胜[导读] 本文对变频器的张力控制要点进行分析，包括调节辊与同步控制两个方面，然后分析变频器中张力控制器的具体应用。
以板线材生产为例，对传统张力控制方案进行优化，提出闭环张力控制速度模式，使联合装置内的收卷机得到新的变频驱动，工作状态稳定，调试便捷，取得了良好的收卷效果。
中铜华中铜业有限公司湖北省黄石市 435005摘要：本文对变频器的张力控制要点进行分析，包括调节辊与同步控制两个方面，然后分析变频器中张力控制器的具体应用。
以板线材生产为例，对传统张力控制方案进行优化，提出闭环张力控制速度模式，使联合装置内的收卷机得到新的变频驱动，工作状态稳定，调试便捷，取得了良好的收卷效果。
关键词：变频器；张力控制；同步控制引言在板线材生产期间，为使产品质量均匀，部分材料加工设备都设置了张力控制器，使牵引力始终处于恒定状态。
通常情况下，张力测量利用传感器上的滚轴完成，在空间允许情况下，还可利用张力调节臂，使张力控制更加灵活高效，在加速、减速或者稳速状态下，均可保障力度均匀，生产出优质产品，在提高生产效率的同时，还具备节能效用。
1变频器的张力控制要点1.1调节辊控制以西门子变频器为例，调节辊的作用在于带材张力调节，将可移动的惰轮（A）安装在两个固定惰轮中间（B和C），当A与BC相距较远时，在轮与轮之间便会积存较长的带材。
受机械力影响，惰轮可处于拉紧或松弛两种状态下，在带材上形成张力，A轮便是调节辊。
通常用一个电位计进行位置检测，其优势在于可存储带材，发挥着蓄力器的功效。
在张力控制方面，可利用气压、弹簧等在轴类辊上施加压力，对辊的位置进行调节，进而影响带材内张力值[1]。
当调节辊未处于平衡点位时，张力便会发生改变，依靠连杆使电位器旋转，由此调节电位器滑动点位，采集前后两个单元间的速度差，获取相应的同步信号。
张力控制系统中的张力控制与变频
张力控制系统中的张力控制与变频1.力控制原理。
以造纸机的张力控制为例，在图1a)所示的张力控制示意图中，传动电动机M的张力实际值是位于它前面的张力传感器的实际值。
通过检测该处的张力情况，来控制传动电动机M的速度，从而形成一个张力闭环。
电动机M的速度加快，则纸幅拉紧，张力的实际值就会上升；相反，速度降低，则纸幅松垂，张力的实际值就下降。
在这里，纸幅张力的设定值为T设定，实际值为T实际，经过张力控制器（T-控制）的PID调节器后，再乘以3%的偏移量，作为该传动点速度设定值的一个组成部分。
原来传动的速度设定值（V设定）加上该组成部分，就是速度环（V-控制）的输入值，然后即可进行速度控制。
在这里设置3%偏移量的目的就是通过传动速度的改变而使张力得到有效的控制。
图1 张力控制示意图在图1b)所示的张力控制原理中，T-控制就是张力控制模块的实现，包括自动和手动两种方式。
张力控制模块投运前需先检测判定现在的张力实际值是否在可投运的范围之内，否则就不能投运，此时按手动投运按钮或当自动投运信号为“1”时，即进入张力控制模块的循环中。
张力PID模块的退出，它的条件为相关部位检测到断纸信号或按手动退出按钮。
2.力控制软件流程。
这里以某一点的张力控制为例，采用plc语言编程进行张力软件的设计，其示意如图2示。
由此可以推广到多点张力控制中去。
①读取张力设定值。
张力设定值的输入可从工艺控制台上进行，并可通过脉冲开关的动作对设定值微调，以符合实际纸幅稳定运行的需要。
②读取张力实际值。
张力实际值的产生是从PLC的模拟量板中获取的，调用相应的功能块程序。
本过程读取张力的模拟量值后，在输出端得到标准化的量值，并可通过“高限”和“低限”参数来设置量程。
从模拟量输入板读出的模拟量值首先变换为右边对齐的定点数（以标称范围为基础）。
③张力控制投入判断。
张力控制是否投入取决于工艺的需要和纸幅是否已经上卷，纸幅是否断裂，在其他逻辑块中进行手动按钮投入或自动信号投入的设定，以及自动退出。
变频器在印刷机械中的精细调节
变频器在印刷机械中的精细调节印刷机械作为现代印刷工业中不可或缺的重要设备，其稳定性和精细调节的能力直接影响着印刷品的质量。
而变频器作为控制印刷机械运行速度的关键装置，发挥着重要的作用。
本文将从变频器的原理、特点及其在印刷机械中的精细调节方面进行论述。
一、变频器的原理与特点1. 变频器的原理变频器是一种能够将固定频率的交流电源转换为可调节频率和电压的设备。
它通过改变电源频率来控制电机的转速，从而实现对机械设备的调节和控制。
2. 变频器的特点（1）调速范围广：变频器可以实现对电机转速的精细调节，可以在一定范围内无级调速，满足印刷机械对不同速度的需求。
（2）响应速度快：变频器的响应速度迅速，可以实时调节电机的转速，使印刷机械能够迅速适应产品的要求。
（3）负载适应能力强：变频器可以根据负载的变化实时调整输出频率和电压，保持电机的稳定运行状态。
二、变频器在印刷机械中的应用1. 纸张输送系统的精细调节变频器可以通过调整输送系统电机的转速，实现对纸张的精细控制。
在印刷过程中，纸张的输送速度要与其他设备同步，保证印刷品的准确度和质量。
变频器能够根据印刷速度的需要实时调整输送系统的转速，确保纸张的稳定输送。
2. 墨路系统的精细调节墨路系统是印刷机械中关键的一部分，对于墨水的流量和压力的控制要求非常高。
变频器可以控制墨路系统中的墨水泵，按照印刷要求调整墨水的流量和压力，从而保证印刷品的印刷效果。
3. 干燥系统的精细调节干燥系统的控制对于印刷品的质量和生产效率都有重要影响。
变频器可以控制干燥系统中的风机和加热器，通过调整风速和温度来实现对印刷品干燥的精细调节，确保印刷品的质量和生产效率。
4. 张力控制系统的精细调节在印刷机械中，张力的控制是非常关键的。
变频器可以控制印刷机械中的张力控制系统，根据印刷速度的变化实时调整张力，避免印刷品因张力不稳定而产生的问题，提高印刷品的质量。
三、变频器在印刷机械中的优势和挑战1. 优势（1）精细调节能力：变频器可以实现对印刷机械的精细调节，提高印刷品的质量和生产效率。
变频调速系统在张力控制中的应用
四 、 接 张 力 控 制 直
构 简 单 、 格 便 宜 、 作 可 靠 和 维 护 方 便 等 优 点 ， 其 广 泛 应 用 于 冶 产 线 启 动 过 程 的 稳 定 性 。 价 工 使
张 力控 制 的实 际控 制 对 象是 转 矩 。 我 们 除 了利 用 速度 差控 制 转 矩 ． 有 别的 转 矩控 制 方案 吗 ？ 还
一
经 ｌ调 节 产 生 速 度 差 ， 加 到 速 度 调 节 器 上 。 不 难 看 出 ， 接 附 间 力 计 ） 直 接 张 力 控 制 ， 他 张 力 辊 作 为 各 速 度 区 域 （ 套 将 全 线 分 较 ． 过 Ｐ 的 其 活
应 用
格
五 、 接 张 力 控 制 间
圈
开 卷 机 、 取 机 、 套 需 要 建 立 张 力 ， 此 区 域 并 无 张 力 计 。 我 卷 活 而 们 只能 采用 开 环 张 力控 制 ， 间 接 张力 控 制 。 即
二 、 力 控 制 方 案 张
下 面 ． 们 以 冶 金 处 理 线 的 控 制 为 例 ， 绍 变 频 调 速 的 具 体 控 我 介 制方 案 。
本 文 主 要 以 冶 金 处 理 线 为 例 ． 于 变 频 调 速 技 术 和 矢 量 控 制 原 理 ， 绍 了 应 用 于 张 力 控 制 的 各 种 基 介
２ Ｏ世 纪 ６ Ｏ年 代 ． 别 是 ８ 年 代 以 来 ， 着 电 力 电 子 技 术 、 特 Ｏ 随 现 其 中 ａ处 附 加 转 矩 可 以 作 为 预 设 值 放 在 速 度 调 节 器 的 后 面 ，使 得 马 保 代 控 制 理 论 、 算 机 技 术 和 微 电 子 技 术 的 发 展 ， 步 形 成 了 集 多 种 达 启 动 时 按 我 们 计 算 的 转 矩 运 行 ， 速 度 调 节 器 再 此 基 础 上 微 调 ， 计 逐 高新 技 术 于一 身 的现 代 电气 传 动技 术 。 高 精 度 ． 可 靠 性 的 变 频 调 速 系 统 ． 显 了 交 流 异 步 电 动 机 结 高 凸
张力控制变频收卷的控制原理1
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。
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张力控制系统中的张力控制与变频
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张力控制系统中的张力控制与变频
1.力控制原理。
以造纸机的张力控制为例，在图1a)所示的张力控制示意图中，传动电动机M的张力实际值是位于它前面的张力传感器的实际值。
通过检测该处的张力情况，来控制传动电动机M的速度，从而形成一个张力闭环。
电动机M的速度加快，则纸幅拉紧，张力的实际值就会上升；相反，速度降低，则纸幅松垂，张力的实际值就下降。
在这里，纸幅张力的设定值为T设定，实际值为T实际，经过张力控制器（T-控制）的PID调节器后，再乘以3%的偏移量，作为该传动点速度设定值的一个组成部分。
原来传动的速度设定值（V设定）加上该组成部分，就是速度环（V-控制）的输入值，然后即可进行速度控制。
在这里设置3%偏移量的目的就是通过传动速度的改变而使张力得到有效的控制。
图1 张力控制示意图
在图1b)所示的张力控制原理中，T-控制就是张力控制模块的实现，包括自动和手动两种方式。
张力控制模块投运前需先检测判定现在的张力实际值是否在可投运的范围之内，否则就不能投运，此时按手动投运按钮或当自动投运信号为“1”时，即进入张力控制模块的循环中。
张力PID模块的退出，它的条件为相关部位检测到断纸信号或按手动退出按钮。
2.力控制软件流程。
这里以某一点的张力控制为例，采用plc语言编程进行张力软件的设计，其示意如图2示。
由此可以推广到多点张力控制中去。
①读取张力设定值。
张力设定值的输入可从工艺控制台上进行，并可通过脉冲开关的动作对设定值微调，以符合实际纸幅稳定运行的需要。
②读取张力实际值。
张力实际值的产生是从PLC的模拟量板中获取的，调用相应的功能块程序。
本过程读取张力的模拟量值后，在输出端得到标准化的量值，并可通过“高限”和“低限”参数来设置量程。
从模拟量输入板读出的模拟量值首先变换为右边对齐的定点数（以标称范围为基础）。
③张力控制投入判断。
张力控制是否投入取决于工艺的需要和纸幅是否已经上卷，纸幅是否断裂，在其他逻辑块中进行手动按钮投入或自动信号投入的设定，以及自动退出。
因此这里需要判断张力控制是否投入，如已投入，则进入张力PID控制模块，否则就只显示数值和
信息，不进行控制。
④张力PID控制模块。
张力PID控制模块可以调用标准的功能块，以执行闭环控制系统。
PID算法是在特殊的时间采样分隔下调用的，并产生操作变量。
采样间隔时间越短观察得越精确，控制器完成任务就越精密。
因此，在接口数据块中指定的控制参数必须适应于采样周期。
⑤显示张力设定实际值。
负责将张力的设定值和实际值显示在工艺控制台上。
⑥分析效果信息提示。
在软件设计中，应该对张力系统的实际运行效果进行分析并提示信息。
·断纸状态时，如果检测到某点的张力实际值与基准零点的偏差值过高则显示“张力零点偏移”。
出现该情况的可能原因有张力传感器检测故障，张力信号放大器零位漂移，轴承支座卡死等。
·正常出纸时，张力瞬时值超过设定值过高，达到设定值的2倍以上时，此时提示“张力实际值HH”。
出现该情况将预示该处纸幅紧度过高将引起断纸。
·正常出纸时，张力控制器的输出值振幅过宽，此时提示“张力控制输出值HH”。
出现该情况表明纸幅纵向波动大，需对多点的速度值进行调整。
图2 张力控制软件流程图
在某纸厂的多点纸幅张力控制中，我们选取了其中的一点进行测试（如图3示）。
横坐标为时间，纵坐标为张力实际值的百分比。
以断纸时间开始(0s)，一直处于纸幅断裂状态，则张力实际值一直为“0”；从44s开始进行引纸，随着纸幅从半幅到全幅，张力实际值也逐渐快速上升并呈不规则波动；在98s时，进行张力控制模块的投运，因为是PID控制，先出现明显的超调和振荡，然后超调量减小，最后张力的实际输出值慢慢接近设定值( 67%)。
当然，选取合适的参数值甚至再增加合适的回路，将会进一步减少超调量和振荡周期，使纸幅的张力值稳定在允许的范围之内。
图3 张力控制效果。