变频器替代力矩电机实现开环控制恒张力收卷
收卷变频器恒张力控制调试方法
收卷变频器恒张力控制调试方法收卷变频器恒张力控制调试方法根据上述方法完成变频器闭环矢量的调试工作后，再进行张力调试，张力控制参数设置如表4所示。
表4张力控制参数设置序号参数类型数值说明1FH-001开环转矩控制模式2FH-010收卷控制3FH-03计算值机械传动比4FH-042AI2为张力给定电位器信号5FH-06计算值最大张力6FH-0710%零速张力提升，根据实际情况设置。
7FH-0920%张力锥度FH-100通过线速度计算卷径8FH-11实际值最大卷径9FH-12实际值卷轴直径10FH-130初始卷径源由FH-12～FH-15设定11FH-271线速度输入信号选择AI1，由前一级变频器的AO输出;12FH-28计算值最大线速度13FH-331000机械惯量补偿系数14FH-347800材料密度15FH-351000材料宽度16FH-368%机械摩擦系数补偿6调试说明（1）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，输出频率是跟随牵引电动机的速度而自动变化。
（2）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依据。
（3）MD系列变频器在闭环矢量控制（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）。
（4）在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。
（5）电机的输出转矩在加减速时，有一部分要用来克服收卷辊的转动惯量，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。
摩擦补偿可以克服系统阻力对张力产生的影响。
（6）牵引1电机和牵引3电机长期工作在发电状态，牵引1变频器和牵引3变频器必须加装制动单元和制动电阻来消耗由电机回馈回来的能量，否则变频器直流母线上的电压会超过变频器限定的电压范围而报警停机。
收放系统恒张力研究
收放 系统恒 张 力研 究
鄢 华林 ，周超 ，姜飞龙 ，赵瑞 ，李亚南 ，袁威
（ 江苏科技 大 学机 械 工程 学 院，江 苏镇 江 ２２０ ） １０ ３
摘要 ：以收放系统作为研 究对 象 ，讨论缆绳收放 系统 的储缆绞车和绞盘之间的同步问题 。采用 Ｓ Ｗ 变频器实现对交流 Ｅ 电机速度与力矩 的控制 ，分析采用变频 器实现恒 张力 的工作原理 。针对平 台上升 过程 中电动机发 电的问题 ，提 出负功率 的
２１ ０２年 ９月
机床与液压
Ｍ ＡＣＨＩ ＮＥ ＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ ＣＳ Ｔ Ｉ
Ｓ ｐ． ０ ２ ｅ ２ １ Ｖｏ．
ＤＯＩ １ ． ９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ ： ０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ １—３ ８ ． ０ ２ １ ． １ ｓ ８ １２ １。 ７０ ３
ｖ ｒｅ ｓａ ｌｚ ｄ． Ａｓ ｔ ｈ ｏ ｒｐｒ ｂｅ ｄ ｒｎ ｈｅ ｐ ａｆｒ ｒｓｎ ｅｔｒｗａ ｎａｙ ｅ ｏ ｔ ｅ ｐ ｗｅ ｏ ｌｍ ｕ ｉ ｇ ｔ ｌｔｏ ｍ ｉｉ ｇ， ｂ ｌｎｃ ｄ ａ ｒ ａ ｈ ｂａ ｅ ｎ ｎｅ ａ ｉｅ ｐ ｗｅ ｓ ｐ ｏ ｏ ｅ ａａ ｅ ｐｐ ｏ ｃ ｓ ｄ ｏ ｇ ｔｖ ｏ ｒｗａ ｒ ｐ ｓ ｄ． Ｋｅ ｙｗｏｒ ｄｓ： Ｒｅ ｒ ｃａ ｌ ｙ ｔｍ ； Ｉ ｖ ｒｅ ； Ｃｏ ｓａ ｔｔｎｓｏ ｔａ ｔ ｂｅ ｓ ｓｅ ｎ ｅｔ ｒ ｎ ｔｎ ｅ ｉｎ； Ｎｅ ａｉｅ ｐｏ ｒ ｇ ｔｖ ｗｅ
１ 缆绳 － ２ 卷 筒 一 ３ 储 缆 绞 车 电 机 一 ４ ＿排 缆丝 杠 电机 ５ ＿ 缆丝 杠机 构 ．排 ６－导 向 轮 － ７ 绞 盘 ～
当上一层 缆绳嵌入下一层缆绳 的缝隙 中时 ，会使缆绳 之间相互 挤压 ，造成缆绳受损或变形 ，影 响缆绳 的使 用寿命 。在放缆过程 中，嵌入下一层 的缆绳会在拉力 的作用下突然间释放造 成冲击使缆绳断裂 ，这种现象 的发生会 造成设 备的损 坏 ，危及操作人员的安全 。作
力矩电机在收卷放卷结构中的应用
力矩电机在收卷放卷结构中的应用王文亚\李金龙圆(1.山西大同大学，山西大同037000;.北京泰拓精密清洗设备有限公司，北京100000)摘要：目前收放卷结构存在于很多领域中，由于收卷放卷机构中最重要的是对张力的恒定要求，此时力矩电机可以满足 其要求，并对力矩电机的选型与控制以及在新型领域中的应用做详细的介绍。
关键词：收放卷结构；张力恒定；力矩电机；选型；控制中图分类号：TM 3B 36 文献标志码：B文章编号：1002-2333(2017)01-0073-02引言收卷、放卷结构在很多行业中都会使用，如造纸工业 中的收卷机与放卷机。
现在市面上有很多不同尺寸与形 状的纸，其来源就是把造好的纸修剪或者分切成所需要 的长度与宽度，这时会用到放卷与收卷的动作。
纸的印刷 机械中对纸的印刷过程也会出现放卷与收卷；组成电路 板的铜箔，其生产过程中收放卷是其非常重要的环节;冷 带钢卷的成卷过程;纺织机械中的浆纱机、浆染机、涂布 机中对布料的处理都存在收卷的动作;胶带行业中，半成 品与成品都需要卷取动作;清洗行业中，带状产品的清洗 必然也会遇到收放卷的操作。
总的来说，只要设计中存在 对卷状物体的生产与处理就必然会用到收卷与放卷的结构。
1收卷放卷结构的力矩电机1)收卷放卷结构的特性要求。
收卷与放卷虽然动作 简单，由电机带动轴或者辊筒旋转，就可以实现，但是整 个设备对其收放动作是有一定的要求，首先看张力形成 的原因，如图1。
薄膜放卷结构示意图，图中薄膜张力为T ， 放卷的最大直径为D 薄膜放卷前端为一对牵引轮对薄膜进行牵引，牵引轮 前方的速度为V ,， 此速度一般恒定， 而放卷时的线速度 为v 2，l 为牵引轮到 放卷位置的距离，张力是由两者之间的薄膜伸长量AL 产生，在这里假设薄 膜的横截面积为A ，弹性模量为E 。
由胡克定律得T =(AE /L )A L ，AL J 0(V 「V 2)dt 。
所以张力公式为丛乙^^汕。
替代力矩电机收卷应用方案
替代力矩电机收卷应用方案案例机型SINE303系列开环矢量控制变频器磁场定向矢量控制，电机变量完全解耦，电流闭环。
调速精度：0.01HZ调速范围：0.5-600.00HZ冲击负载：180%电机额定转矩，2秒内不跳脱。
低频转矩：0.5Hz，150%额定转矩输出。
150%额定转矩加速和减速。
案例详情工艺要求1.力矩电机有以下特点：具有较软的机械特性,当设定转矩大于负载转矩时，电机自动加速, 当设定转矩小于负载转矩时，电机自动减速,甚至在负载力矩的作用下反转，当设定转矩等于负载转矩时，电机保持转速不变。
2.力矩电机输出转矩由控制器设定，适用于恒张力开卷和卷绕控制，被广泛应用于纺织、电线电缆、金属加工、造纸、橡胶、塑料以及印刷机械等工业领域。
3.普通变频器只能用于交流电机开环调速，电机转矩完全不可控制，不能具有力矩电机的功能。
4.电流型矢量控制变频器，通过复杂准确的矢量控制算法，实现力矩电流闭环控制，能够直接设定控制普通异步电机的输出转矩，完全替代力矩电机的上述功能，甚至效果更好。
力矩电机与交流异步电机薄膜印刷设备力矩收卷系统配置普通三相异步电动机：根据应用中对最大转速和转矩的要求，选定三相异步电机的极数和功率。
变频器：SINE303系列开环矢量控制变频器，电流型矢量控制，内置制动单元，根据电机功率配制动电阻普通异步电机做恒转矩控制，无须编码器速度反馈，可直接对电机张力进行设定和控制，直接替代力矩电机。
方案优点1.无须外加张力检测机构和速度反馈编码器，系统结构简单，性价比高，安装、调试非常方便。
2.力矩电机系统因发热和操作不当容易损坏，采用现有方案对电机保护功能完善，使用和维护方便、系统安全稳定，使用寿命长。
3.转矩控制精度高于力矩电机。
4.可设定为自动锥度转矩控制。
5.具有静态摩擦转矩补偿和大惯量加速转矩补偿功能，收卷控制效果更好，操作更简单、灵活。
采用通用变频器实现线缆设备恒张力控制的方法_周孚宏
ＥＶ１０００ ＦＷＤ
运行信号
ＣＯＭ
线
ＶＲＦ
Ｐ２４ ＋ 脉
速
ＣＯＭ － 冲
度 ＶＣＩ
给 定 ＧＮＤ
Ａ
编 码
Ｘ５ Ｂ 器
ＵＶＷ
卷绕电机 Ｍ１
说明： 将 Ｘ５ 端子定义 成单相测速输入功能
图 ４ 变频器控制回路接线示意图
４．２ 放卷装置恒张力控制系统的实现 由于放卷装置是以摆杆的位置量作为直接的
控制对象， 为了使系统张力恒定， 就需要让摆杆稳 定在某一指定的平衡位置。通常以摆杆动作范围 的中间位置作为调节目标。本装置中的摆杆是以 一端为支点， 另一端在水平位置的－ ９０°～＋９０°之间 摆动， 其中间位置即为水平位置。因此， 我们以摆 杆的水平位置作为控制系统的调节目标， 即系统 的平衡位置。
电机的转速或转矩来实现线缆张力的恒定， 就必须
在线检测或计算收线卷筒的直径， 这样就需要增加
检测设备， 或进行复杂的计算。而进行转矩控制则
需要使用矢量型变频器或改用直流电机， 系统的设
备成本必然会大幅增加， 这显然不可取。所以有必
要寻求更简便、更经济的方案。
３．２ 卷绕装置控制方案的设计
考虑到倒轴机的卷绕装置本身已利用脉冲编
摆杆的平衡位置改变， 因此摆杆的位置能够反映系
统张力 Ｆ 的大小。
从式（ １） 和式（ ２） 可以看到， 对于倒轴机系统而
言， 要保持工作过程中线缆的张力不变， 则必须保
证驱动电机的转速与卷筒直径成反比， 且转矩的变
化与卷筒直径成正比。而在倒轴机工作过程中， 卷
筒直径都一直在变化着， 因此如果要通过直接控制
码器检测出了线缆线速度 ｖ 的实际值， 如果能保持
线缆线速度 ｖ 的恒定， 就相当于间接地实现了线缆
正弦电气SINE303开环矢量控制变频器
正弦电气SINE303开环矢量控制变频器该产品采用美国TI公司最新款高性能32位电机控制专用数据处理器TMS320F2810，高速、准确完成复杂的电机变量完全解耦控制算法，实现磁场定向电流闭环矢量控制。
SINE303系列变频器具有以下特点：*普通异步电机，不用加装速度反馈，组成一个结构简单、低成本的交流调速系统。
*调试和设定简单，对使用者专业技术水平没有特殊要求，能应对恶劣使用环境。
*较好的调速精度和调速范围，抗负载冲击能力强，低速输出转矩大，且运行平稳，响应速度快，能以1.5倍额定转矩加速和减速。
*能直接设定和控制交流异步电机的输出转矩。
*丰富灵活的输入输出接口和控制方式，能和各种外围设备：包括PLC、DCS、工控机和仪表，联动操作。
其技术指标和配置如下：*调速精度：0.01HZ*调速范围：0.50-600.00HZ*冲击负载：180%电机额定转矩，2秒内不跳脱*低频转矩：0.50Hz，150%额定转矩输出*150%额定转矩加速和减速*内置多功能组合数字PID调节器*内置标准485通讯接口*可编程开关量输入端口：7位，输出端口：2位*可编程继电器输出端口：1路，常开/常闭可选*可编程模拟量输入端口：4通道，输出端口：1通道*电压可设定电源：1路*端子控制电源：1路*独立风道、无触点软启动开关、低电感直流母线排，高可靠性设计。
*重载型和风机水泵型机器合二为一。
该产品具有广泛的应用领域，包括低速纸机，扶手电梯，普通电线电缆机械，普通印刷机械，一般纺织和印染设备。
可直接替代交流力矩电机，用于普通恒张力开卷或收卷控制。
可用于工业及民用锅炉的送风机、引风机调速控制风量，城市供暖换热站循环水泵调速控制温度，中央空调循环冷冻水泵、冷却水泵调速控制温度，水泥陶瓷炉窑风机调速和除尘设备节能，自来水厂加压泵管道压力控制，污水处理厂氧化池风机调速供氧量控制，染整设备循环水控制，地铁、大型车间和场馆排气送风控制等。
恒张力控制实现的几种方案
恒张力控制实现的几种方案恒张力控制实现的几种方案在日常工作中，我们经常遇到张力控制问题，张力控制得好坏直接影响着产品的质量，由于张力控制的多样性及复杂性，选用一套合理经济实用的张力控制系统是企业采购设备前所要考虑的首要条件。
下面我列举几中常见的张力方式供大家参考。
一、力矩电机及驱动控制器1、性能：张力控制不稳定，线性不好。
2、经济性：设备简单，价格便宜，可正反转。
3、适用于张力精度要求不高的场合。
如：电线、电缆。
二、磁粉制动器/磁粉离合器张力控制1、经济性：电气省不了钱，机械也费钱，同样需要调速单元（如变频器、直流调速器）及张力控制仪。
2、精度差：线性不够好，控制的卷径变化范围不大。
(特别是在大负荷或高速时张力精度不够)；3、故障率高，维护费用高（经常要更换磁粉），磁粉制动器/磁粉离合器的可靠性差，发热严重功率大的还需水冷等。
4、性能：张力稳定性比力矩电机稍强，张力及速度可调。
适用范围比力矩电机广。
三、舞蹈棍控制器1、性能：张力控制平稳，有张力贮能功能、张力调节麻烦。
2、电气调速单元要求响应快，机械设备较复杂、局限于线材不适合于片材。
如：光纤，光缆。
四、直接张力闭环控制1、性能：张力控制平稳，电气调速单元要求响应快，张力可视，系统容易振荡。
2、电气设备复杂，需要调速单元、张力控制仪及张力传感器，设备初投资大，价格贵。
3、性能价格比不高，不适用于大张力控制场合。
五、全新的间接张力控制系统1、采用ABB全新的间接张力控制系统，不需要磁粉制动器/磁粉离合器，不需要张力控制仪及张力传感器，只需调速器（罐装卷曲软件）直接带动电机就可以实现恒张力控制。
2、内置卷径计算功能，卷径输出可视，具有静态补偿及加速补偿。
3、张力线性可调精度达到1%，速度线性可调精度达到0.1%, 方向可正反转, 卷径可达1.5米，速度可达500米/分，张力0~2000KG 可调。
4、性能：优越的性能价格比，维护方便，调试较复杂，需要专业的调试工具及调试软件。
变频代力矩电机的改造
变频代替力矩电机系统介绍现在的线材加工设备大多需要对加工完成的成品进行工字轮收线。
过去常采用力矩电机驱动工字轮收线，材料经过前级处理后需要按照一定的张力要求收紧在工字轮上，通过力矩电机驱动收卷工字轮，通过力矩电机控制器设定收卷张力，驱动力矩电机保持设定张力；收卷部分没有安装反馈当前张力大小的信号的检测装置。
但该方式能耗大，力矩电机和控制器维护成本高。
蓝海华腾充分发挥产品自身优势，率先在国产变频器中提出并推广了无速度编码器反馈的开环转矩方案，拆除力矩电机及其控制器，安装普通异步电机；采用蓝海华腾张力控制专用变频器驱动异步电机；可通过模拟量或数字方式进行张力设定。
该方案无需安装用于反馈电机速度的编码器信号，也无需任何张力架、张力传感器等反馈信号；产品采用先进的转矩控制算法，通过对电机工作电流的辨识和解耦，以及机内对卷径的自动计算，实现了对异步电动机的精确转矩控制以获得优于力矩电机的线材卷绕的恒张力控制性能。
图1二、工艺介绍：同步收线。
在设备工作过程中，由于启动运行或前级处理线材的线速度给定可能随时会调整变化，所以要求后级收卷一定要时刻跟随前级当前的运行速度。
若后级跟随慢了，会造成工字轮上的丝线松散甚至乱线，若后级跟随快了，可能造成成品局部的牵伸变形甚至拉断线。
所以要求电机运行时力矩控制稳定且响应迅速。
空卷满卷启动或停车。
在实际工作中，无论当前工字轮上线材缠绕的多少，也就是说无论卷径的大小，都会可能有启动或者停机的要求；特别是满卷时，当前的工字轮最重，惯性也最大，加之考虑到摩擦力，系统惯量等因素和空卷时差别很大。
所以要求，电机的可以输出的启动转矩要大且稳定，并且随着卷径的变化应补偿该变化引起的实际需求转矩的变化，快速停机时制动转矩大而且输出稳定保证同步性能好。
全速度范围内的运行。
由于机械设计时需要兼顾低速和高速时的拉伸力矩，所以转动比一旦确定下来，收卷电机可能会工作在很低的转速下（比如1Hz），也可能会工作在很高的速度下，甚至电机会在恒功率区工作。
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。
收卷张力控制
收卷张力控制摘要：一：力矩电机，力矩控制器。
力矩电机是一种具有软件机械特性，和宽调速范围的特种电机。
并且以恒转矩输出。
二：变频电机，利用矢量型变频器做变频电机的转矩控制，使变频电机处于恒转矩输出。
具有速度反馈的控制方式其转矩控制的精度更高。
三：利用压力传感器，或者位置传感器来检测传动负载的张力，作为反馈信号通过PID过程控制的计算，使放卷与收卷保持相对应的速度来达到传动负载恒张力的控制。
放卷与收卷均采用变频器转速控制或者变频器PID控制。
以上三种都是收卷张力控制，在实际生产中各有优缺点，现将这三种电气控制的方法进行阐述和比较。
关键词：力矩电机，变频矢量转矩控制，过程PID控制，张力传感器。
正文：在纺织，电线电缆，金属制品加工，造纸，橡胶等行业中通常需要将产品卷绕在卷筒（铁盘，木盘）上。
卷绕的直径从始至末由小变大，为保持传动负载（被卷绕产品）张力均衡（机线速度不变）就要求卷筒的转速越越小，卷绕力越卷越大,。
产品绕卷时卷筒的直径逐渐增大（负载转矩增大）。
在整个过程中保持被卷产品的张力不变十分重要，若张力过大会将产品（如线材，纸制品）拉细或者断裂亦或者产品厚度，直径等不均匀工艺要求达不到要求。
而张力过小则可造成卷绕松弛不能保证产品的收卷。
为了使产品在卷绕过程中张力保持不变，必须在产品卷绕到卷盘上的盘径增大时驱动卷盘的电机的输出力矩也要增大，同时保持卷绕的线速度不变，那么电机的转速也要逐步减小。
需要达到上述要求的控制，在实际应用中通常采用力矩电机控制，变频电机转矩控制，以及张力传感器的PID调速控制。
现将这三种控制方法在实际应用中的优缺点进行比较，并且分析这三种控制方式在使用过程中的注意点。
第一力矩电机：力矩电机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机。
这种电机的轴不是以恒功率输出动力而是以恒力矩输出动力,当负载增加时，电动机的转速能自动的随之降低，而输出力矩增加，保持与负载平衡。
力矩电机的堵转矩高，堵转电流小，能承受一定时间的堵转运行。
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。
张力变频器的控制方式
张力变频器的控制方式张力变频器有两种控制方式：开环转矩控制方式和闭环速度控制方式。
一、开环转矩控制方式：开环是指不需要张力反馈信号，变频器直接控制电机的输出转矩，输出频率跟随工材料的线速度自动变化。
如果加装脉冲编码器，可以更精确控制电机的输出转矩。
张力设定：直接设定张力值。
实际使用中的，由使用者根据所用材料、卷曲成型要求设定。
张力锥度设定：可以设定随卷径增加，电机输出转矩增大或减小，保证张力恒定或改善收卷成型效果。
卷径计算：根据现场使用情况，输入几个基本参数，自动计算卷径。
转矩补偿：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，通过参数设置，根据加减速速率，自动补偿电机输出转矩，使系统在加减速过程仍然获得稳定的张力。
二、闭环速度控制方式：闭环是指需要张力或位置反馈信号，由内置复合PID调节器，构成闭环调节，控制电机转速，使张力反馈稳定在PID调节器的给定值上，达到张力恒定目的。
在这种模式下，张力设定无效，张力由张力摆杆或浮动辊的配重确定。
线速度输入：复合PID调节器的输入变量，卷径计算参数。
卷径计算：适时卷径自动计算，调节转速。
张力变频器的优点（1）收放卷张力调整简便，张力与同步控制均在变频器中完成，可靠性与稳定性大大提高；（2）采用矢量控制，动态响应快、控制精度高，加减速时张力恒定，避免出现套色错位；（3）张力变频器的使用寿命长，系统使用与维护十分简便。
（4）可通过变频的脉冲传送数据，可省掉在plc控制场合所需的模拟量模块，节省成本。
张力变频器的参数1、允许额定电压的+/-15%的波动范围，适应中国电网的现况；2、输入输出三相电压：220V、380V、660V、1140V；输出频率范围：0-400Hz可调；3、优化的SVPWM控制技术：输出电流波形平稳，抑制电流能力强，负载大范围波动时，仍能稳定运行；4、完美的静音控制，16KHz在线可调，保证扭距合理输出，同时有效降低电动机的噪音和发热；5、完善的电机保护，具有过载、过流、过压、欠压、短路等保护及软起、软停功能等；6、丰富可编程输入、输出端子，2路可编程模拟量输入端口，并可互相切换，结合丰富的软件逻辑功能，可满足不同行业的应用要求；7、通用型160KW以上内置直流电抗器，输入功率因素高，减少了大功率机器对电网的干扰；8、具备完善的软件、硬件保护功能。
变频器替代力矩电机实现开环控制恒张力收卷
变频器替代力矩电机实现开环控制恒张力收卷一、前言在轻工行业，收卷设备使用得非常多。
为了保障更好的产品质量和效果，收卷设备一般都要求能保持收卷产品的张力稳定。
目前市面上有各式各样的恒张力控制方案，其中最常见的有下列几种，它们各有优缺点：(1) 力矩电机加驱动控制器优点：设备简单，价格便宜，可正反转；缺点：张力控制不稳定，线性不好。
(2) 磁粉制动器/磁粉离合器张力控制优点：张力及速度可调，张力稳定性比力矩电机强，适用范围比力矩电机广；缺点：需要调速单元（如变频器、直流调速器）及张力控制仪，增加成本。
而且磁粉制动器/磁粉离合器的可靠性差，发热严重，功率大的还需水冷等，因此故障率高，维护成本大（经常要更换磁粉）。
(3) 直接张力闭环控制优点：张力控制平稳，张力可调；缺点：电气设备复杂，需要调速单元、张力控制仪及张力传感器，且电气调速单元要求响应快，因此设备初期投资大，价格昂贵。
其实，变频器也可以实现转矩模式下的开环恒张力控制，并且接线简单、调试方便、自动张力锥度控制。
全过程张力稳定且成型美观，避免初卷皱褶及卷芯变形。
二、接线图三、调试步骤1、卸开电机负载，对电机进行旋转自学习。
功能代码功能名称推荐设定值F5.01 电机极数依据现场F5.02 电机额定功率依据现场F5.03 电机额定频率依据现场F5.04 电机额定转速依据现场F5.05 电机额定电压依据现场F5.06 电机额定电流依据现场将以上参数输入到变频器，然后将F5.12设置为‘1’，按‘FWD’给变频器学习指令，变频器会自动对电机进行学习，大概需要1分钟左右。
2、将电机与负载轴相连，观察电机方向；如果电机旋转方向与客户需要的方向不一致，将电机线的两相调换相序。
3、将以下参数输入变频器，用电位调力矩大小。
功能代码功能名称推荐设定值F0.00 控制方式0F0.01 速度/转矩控制方式 1F0.02 运行命令通道 1F0.03 频率给定主通道选择0F0.14 加速时间1 2F0.15 减速时间1 2F2.00 多功能端子X1 1F7.00 转矩给定源选择1002四、结束语该系统投入生产后，使用方便、性能稳定，以良好的性能价格比获得了客户的好评。
应用变频器中心卷绕功能精确控制张力-9页文档资料
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http://fzfzjx/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。
正弦303A开环力矩收卷调试说明
针对正弦303A机型开环力矩收卷的两种做法:1,普通力矩收卷,替代力矩电机;2,锥度张力收卷,自带卷径计算,替代张力控制器,分为固定参数与变动参数两个部分进行调试说明1.普通力矩收卷(恒转矩模式)固定参数F0.02 = 3F0.03 = 1F5.29 = 0F7.25 = 0F7.26 = 0F9.29 = 0变动参数F0.10 = 停车减速时间F7.23 = 0---100%闭环滑差补偿增益F5.24 = 1.00 (出厂值) 力矩电流增益TP1F5.25 = 0.020 (出厂值) 力矩电流积分TTi1F5.11 = 4 (VF 电压控制电机输出转矩)F5.14 = 2 (VS 电压限制电机输出转矩速)参数说明及常见问题:1)变频器运行中的加减速时间受F5.24 , F5.25 控制,停车时的减速时间受F0.10 控制2)增加滑差补偿,优点是容易启动电动机,缺点是引起估算转速不准,对卷径计算有影响3)加减速时间达不到客户要求,一般是电机加速太快,如果客户希望电机慢一些加速,调整F5.24 , F5.25 ,这里有一个经验值F5.24 = 0.8 , F5.25= 0.2,4)电机在加速过程中会转速不稳,调整F5.24 , F5.25 ,这里有一个经验值F5.24 = 0.4, F5.25= 0.2 ,调整后电机的转速会比较稳定5)电机在手抓停后,能感觉到一股一股的力,出力不均匀怎么办? 调整F5.24 , F5.25,这里有一个经验值F5.24= 0.4, F5.25 = 0.2,调整后,电机的出力会比较均匀.降压使用一般是客户要求在很小的转矩输出即可让电机转动起来,而且电机的转矩比较小,很容易用手把转轴运行在最高频率即50HZ时抓停.此时,设定参数F1.08 = 可调(参考值电机自整定后值的一半)FC.15 = 30% (输出电压30% ----100% 可调)将空载励磁电流降低为自整定后值的一半,输出电压为50%,则电动机容易启动,比方说在正常调试情况下,我们需要9%的转矩才能让电机转动起来,在调整后,只需要5%的转矩就能让电机转动起来.降压使用存在输出转矩不够的问题,因为输出电压降低后,电机就不会达到额定转矩.另外降低电压后,可能会出现转矩设定为0电机也会正转或者反转的情况,需要再降低或者提高才可以避免这种情况如需启动磁粉离合功能,可以在以上参数的基础上把F2.02 =54 ,然后COM,X3 短接即可.关于在调试过程中出现电位器调到零位置,电机依然会按照设定的最大上限频率来运行而导致不能停机的现象.这种主要是我们虽然给定了电机的力矩电流为零,但是电机依然有励磁电流和方向存在,所以不能停机.解决方法:将力矩模式变换为速度模式将EB短接到控制器的公共端COM将EC短接到两个多功能输入端子X调整参数两个多功能输入端子的定义,一个定义为27(输入控制方式切换至速度),另一个定义为17(运行暂停)F2.14 模拟量检测水平ADT1F7.05 就是继电器的常闭点断开的临界值。
恒张力解决方案收放卷设备应用变频器选型介绍
恒张力解决方案收放卷设备应用变频器选型介绍2010-9-5 15:42:00 来源：中国自动化网浏览：68网友评论条点击查看一、标准变频器与收放卷变频器型号介绍V5-H、V6-H属于标准产品。
V5-T、V6-T属于收放卷行业专用变频器，可以进行卷径计算。
V5仅仅支持速度控制模式，V6不仅支持速度控制模式，还支持转矩控制模式。
H系列是标准产品，不能进行卷径计算，T系列包括了H系列的主要功能，还有行业特定的功能，可以进行卷径计算，有相应卷径计算功能码做相关设置，比如H0.00、H1.00、H1.24等等功能码。
V5-H仅仅能做一个无速度编码器反馈的矢量控制，比如木工机械、音乐喷泉、扶梯、陶瓷机械、离心机、塑料吹塑机、细微拉丝机、磨床、雕铣机、跑步机、大圆机等等行业应用中；V6-H可以做有速度编码器反馈的闭环矢量速度控制，还能做转矩控制，设置Pd.00=1变频器由速度控制模式变成转矩控制模式，这里可以设置P6.21作转矩给定或者张力给定以及速度限定。
主要应用有：替换力矩电机、皮革机、鱼网编织机、浸胶机等等。
V5-T只能实现有位置摆杆或者浮动辊的速度控制，比较典型的行业应用是拉丝机速度控制。
V5-T可实现卷径计算、进行PID调节的复合控制模式实现恒定线速度收放卷控制。
应用行业主要有：双变频拉丝机（V5-E）、直进式拉丝机、层绕机、动力放线架、复卷机等等。
V6-T包含了V5-T的主要功能，不仅能做速度控制，还能做转矩控制，可以实现恒定转矩控制或者恒定张力控制。
主要应用行业有：卷纸分切机、复合机、压痕机、涂布机、造纸机械等等。
一般的速度控制，采用V5的就行了，设备中有张力摆杆或者浮动辊，则采用有卷径计算的T型变频器，即V5-T的就可以达到此行业的控制效果，V5-H没卷径计算，用于较普遍的速度控制行业。
如果行业应用中需要卷径计算，我们还得考虑是实现收卷还是实现放卷功能，设置H0.00对应的功能码参数。
行业应用中采用转矩控制模式时，选用V6系列变频器，一般的收卷皮革等材料，采用恒转矩控制模式就可以达到生产的需求，即选用V6-H系列变频器。
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。
卷曲张力控制
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。
经典的收卷都是采用张力闭环，它是通过张力检测装置反馈张力信号与张力的设定值构成PID闭环,然后调整变频器的输出频率命令（速度模式）或输出转矩指令（转矩模式）。
变频器在印刷机械收卷设备上的应用 附变频器在印刷机改造中的应用
本文介绍了欧瑞传动有速度传感器矢量变频器替代力矩电机在塑料机械和印刷机械收卷设备上的应用方案，由于它具有宽阔的转速/转矩设定范围、运行特性更加平滑，已经越来越多地被用于塑料包装和印刷企业。
（1）力矩电机概述力矩电机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机。
力矩电机包括：直流力矩电机、交流力矩电机、和无刷直流力矩电机。
（2）力矩电机的构造原理当负载增加时，电动机的转速能自动的随之降低，而输出力矩增加，保持与负载平衡。
力矩电机的堵转转矩高，堵转电流小，能承受一定时间的堵转运行。
由于转子电阻高，损耗大，所产生的热量也大，特别在低速运行和堵转时更为严重，因此，电机在后端盖上装有独立的轴流或离心式风机（输出力矩较小IOO机座号及以下除外），作强迫通风冷却，力矩电机配以可控硅控制装置，可进行调压调速，调速范围可达1：4,转速变化率≤10%°本系列电机的特性使其适用于卷绕，开卷、堵转和调速等场合及其他用途，被广泛应用于纺织、电线电缆、金属加工、造纸、橡胶、塑料以及印刷机械等工业领域。
（3）力矩电机主要特点力矩电机的特点是具有软的机械特性,可以堵转.当负载转矩增大时能自动降低转速,同时加大输出转矩.当负载转矩为一定值时改变电机端电压便可调速.但转速的调整率不好!因而在电机轴上加一测速装置,配上控制器.利用测速装置输出的电压和控制器给定的电压相比,来自动调节电机的端电压.使电机稳定！具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点，可直接驱动负载省去减速传动齿轮，从而提高了系统的运行精度。
为取得不同性能指标，该电机有小气隙、中气隙、大气隙三种不同结构形式，小气隙结构，可以满足一般使用精度要求，优点是成本较低；大气隙结构，由于气隙增大，消除了齿槽效应，减小了力矩波动，基本消除了磁阻的非线性变化，电机线性度更好，电磁气隙加大，电枢电感小，电气时间常数小，但是制造成本偏高；中气隙结构，其性能指标略低于大气隙结构电机，但远高于小气隙结构电机，而体积小于大气隙结构电机，制造成本低于大气隙结构电机。
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变频器替代力矩电机实现开环控制恒张力收卷
一、前言
在轻工行业，收卷设备使用得非常多。
为了保障更好的产品质量和效果，收卷设备一般都要求能保持收卷产品的张力稳定。
目前市面上有各式各样的恒张力控制方案，其中最常见的有下列几种，它们各有优缺点：
(1) 力矩电机加驱动控制器
优点：设备简单，价格便宜，可正反转；
缺点：张力控制不稳定，线性不好。
(2) 磁粉制动器/磁粉离合器张力控制
优点：张力及速度可调，张力稳定性比力矩电机强，适用范围比力矩电机广；
缺点：需要调速单元（如变频器、直流调速器）及张力控制仪，增加成本。
而且磁粉制动器/磁粉离合器的可靠性差，发热严重，功率大的还需水冷等，因此故障率高，维护成本大（经常要更换磁粉）。
(3) 直接张力闭环控制
优点：张力控制平稳，张力可调；
缺点：电气设备复杂，需要调速单元、张力控制仪及张力传感器，且电气调速单元要求响应快，因此设备初期投资大，价格昂贵。
其实，变频器也可以实现转矩模式下的开环恒张力控制，并且接线简单、调试方便、自动张力锥度控制。
全过程张力稳定且成型美观，避免初卷皱褶及卷芯变形。
二、接线图
三、调试步骤
1、卸开电机负载，对电机进行旋转自学习。
功能代码功能名称推荐设定值
F5.01 电机极数依据现场
F5.02 电机额定功率依据现场
F5.03 电机额定频率依据现场
F5.04 电机额定转速依据现场
F5.05 电机额定电压依据现场
F5.06 电机额定电流依据现场
将以上参数输入到变频器，然后将F5.12设置为‘1’，按‘FWD’给变频器学习指令，变频器会自动对电机进行学习，大概需要1分钟左右。
2、将电机与负载轴相连，观察电机方向；如果电机旋转方向与客户需要的方向不一致，将电机线的两相调换相序。
3、将以下参数输入变频器，用电位调力矩大小。
功能代码功能名称推荐设定值
F0.00 控制方式0
F0.01 速度/转矩控制方式 1
F0.02 运行命令通道 1
F0.03 频率给定主通道选择0
F0.14 加速时间1 2
F0.15 减速时间1 2
F2.00 多功能端子X1 1
F7.00 转矩给定源选择1002
四、结束语
该系统投入生产后，使用方便、性能稳定，以良好的性能价格比获得了客户的好评。
事实证明，这种方案简单易行，稳定可靠，适应性强，可以在电工机械、线缆生产设备及相关行业上推广应用。
备注：如何根据力矩电机选择三相异步电动机
有以下公式可以运用：
电机的额定转矩计算公式为：
例如：
力矩电机的额定转矩为5N.M。
三相异步电动机的额定转速为1400转每分钟。
将这两个值代入公式1，可得出：P=0.75KW左右，又根据客户反映，客户需要将力矩电机的给定转矩给满，这时我们认为力矩电机的选型可能刚好够，故我们推荐客户选用1.5KW的三相异步电动机。