变频器的应用—卷染机恒张力恒线速度控制
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。
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。
浅析变频卷取一种恒线速度控制方法
浅析变频卷取一种恒线速度控制方法【摘要】本文使用接近开关，产生脉冲的方式，检测卷绕圈数，用PLC 编程进行内部计算，实现的变频卷取机恒线速度控制方法。
已应用在带钢纵剪生产线的卷取主传动控制上，实现了圆盘剪和卷取机动态同步的效果。
【关键词】恒线速度、送剪、同步、卷径、速度给定引言为满足冷弯型钢生产的需求，为其原料配套一台国产纵剪机组，剪切范围为：4-16×2000mm。
机组剪切速度：拉剪为20-40m/min；主动剪最快35m/min；整个电气系统主要控制机组的交流变频传动系统，液压系统和气路系统。
以一套SIEMENS S7-300系列PLC可编程控制器为控制核心，配以一套SIEMENS TP170触摸屏人机界面、三套SIEMENS 6SE70系列全数字交流变频调速系统和其它交流传动控制和各种检测传感器。
采用Profibus-DP总线和远程I/O布线；其中用一种简单实用的方式实现卷取机恒线速度控制。
问题提出纵剪是冷弯轧制中一个重要的环节，其生产按照剪切的工艺来分，可分为两种剪切方式：拉剪和送剪。
所谓拉剪是圆盘剪机械离合器脱开，圆盘剪被动运行，由卷取机拖动带钢传递剪切动力，卷取速度由卷取机来决定。
所谓送剪是卷取机和圆盘剪同步运行，两者工作时的线速度基本保持一致。
按照工艺要求，对4-10mm钢带，通常使用送剪；10-16mm钢带，通常使用拉剪。
其原因是：薄钢带生产，如使用拉剪工艺，其结果是产品在生产过程中易拉变形，出现镰刀弯; 厚钢带生产，如使用拉剪工艺，其结果是电气、机械承受的负载大，电气、机械设备有受损的可能。
轧机生产线上多采用多机同步传动，如冷弯成型机组的成型机与定径机的同步控制是在恒转矩负载下的同步控制，即同时给多机同一个给定值，主给定进调速需配有速度附加给定，进行速度微调。
如果在各个机架间建立张力，通过张力给定叠加到系统中，可对电机转矩和张力进行控制。
实现张力下的恒线速度控制。
拉剪方式下，不考虑圆盘剪和卷取机的同步控制。
丹佛斯FC302变频器在卷染机上的应用
在印染厂 ， 卷染机在染整加工过程 中有多种重要 用途， 坯布在卷染机内进行多次往复卷染 ， 可进行前处 理去杂和染色等多种操作。本文介绍的双变频卷染机 价 格低 ， 占地 少 ， 灵 活 地 调 整 配方 ， 合 小批 量 多 品 可 适
种织物的染色需求。
１ 系统 构 成
该卷染机 以西门子 Ｓ ． ０ Ｌ ７２ Ｐ Ｃ作为控制器 ， ０ 以触 摸屏作为人机界面进行参数设置 ， 主要是张力和线速 度的设定 、 布道计数、 相应匹配频率 、 电机输 出转矩 的 给定 ， 以及相关逻辑动作 的控制 。卷染机采用两 台丹 佛斯 Ｆ ３２变频器作驱动 ， Ｃ０ 控制两 台三相异步电机； 电 机尾轴加装编码器用于反馈速度和力矩的控制。变频
收稿 日期 ：０ ５～１ —３ 修回 日期：０ ５—１ ０ ２ ０ ０； １ ２０ ２—１
卷染机 控制要 求能够 自动计 数 （ 上布道 数） 换 、
作者简介 ： 张
伟（９６一）男 ， １ ７ ， 尤锡 Ｉ安宏上 业 自动 化没备有 限公 ｆ 』
的直径 ）并根据系统设定 的线速 度和张力 ， 。 计算 出相
制特性 ， 对卷染机进行 恒线速 、 力矩控制 ， 恒 可满足小批 量多品种织物的染 色要求 ， 且非常适应 印染厂潮湿 和
腐蚀性气体 的环境 。
关键词 ：染色 ； 频器 ；卷染机 ；应用 变
中图分类号 ： Ｓ ９ ．９ Ｔ １３ ３
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ： ００— ０ ７ ２０ ）７— ０ ３— ２ １０ ４ １ （０ ６ ０ ０ ３ ０
Ａ ｓ ａｔ Ｔ ｅｃ ｎｒｌ ｙｔｍ ｎ ｏ ｎ ｔ ｎ ｐｉ ｉｌ ｏ ｏ ｂ — ｅ ｕ ｎｙ ｃ ｎ ｅｔｒｈ ｈ ｓ ｅ ｄ ｊ ｇ ｒａｅ ｒｃ ｍｍｅ ｄ ｄ ｂｔ ｃ： ｈ ｏ ｔ ｓｅ ａ ｄ ｄ ｍｉａｉ ｒ ｃ ｅ ｆｄ ｕ ｌ ｆ ｑ ｅ ｃ ｏ ｖ ｒ ｉ ｐ ｅ ｇ ｅ ｒ ｅ ｏ ｒ ｏｓ ｏ ｎｐ ｅｒ ｅ ｇ ｉ ｎｅ ．
恒张力恒速度卷绕控制系统的设计及应用
信号采集，进而通过改变收卷辊和放卷辊的速度及速度 差，实现对卷绕过程中张力和速度的调控，此卷绕控制系 统有望应用到实际生产现场。简化的卷绕控制系统如图 1 所示。
图 1 卷绕控制系统
Techniques of Automation & Applications 19
《自动化技术与应用》 2021 年第 40 卷第 6 期
Key words: winding control system; PLC; tension sensor; rotary encoder; constant tension; constant winding speed
1 引言
卷绕系统往往应用于造纸、纺织、冶金等领域，出于 产品生产工艺的需求，卷绕控制系统往往需要对张力及 卷绕速度进行控制。当张力值过小时，物料带会变得松 弛；当张力值过大时，物料带往往会出现崩断的现象，使 产品质量大大降低[1]。与此同时，改变系统卷绕速度同样 会影响生产效率。为此，必须设计一种基于恒张力、恒卷 绕速度的卷绕控制系统，以使相关生产厂家获得最大的 生产效率、获得最高的经营利润。本文以简化的卷绕控 制系统为分析对象，通过张力传感器和旋转编码器实现
关键词 : 卷绕控制系统；PLC；张力传感器；旋转编码器；恒张力；恒卷绕速度 中图分类号：TP273 文献标识码:B 文章编号:1003-7241(2021)06-0019-04
Design and Application of Constant Tension and Constant Speed Winding Control System
工业控制与应用
Industry Control and Applications
艾默生TD3300变频器在张力控制中的应用
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 ， 用 热轧 机进 行第 二 次成 型。第 再 二次成 型热 轧机 可 以根 据 用 户 的要 求 轧 出不 同 的花
纹 。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 ， 图 １ 示 。收卷 效 如 所
模式 ； 闭环 张力控 制 速度模 式 。开环 张力 控制模 二是
在张力表上显示 ， 供工艺人员监测。其具体连接如 图
３所示
式不需要张力反馈 ， 系统配置少 ， 但张力控制精度略
一
３ 一 ８
Ｐ Ｃ・ Ｌ 变频器 ・ 计算机——艾默生 Ｔ ３ ０ Ｄ ３ ０变频器在 张力控制 中的应用
张力 给定 。把 热轧 机 变 频器 输 出来 的 同步 频 率 接 在
ＰＤ运算 ， Ｉ 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， 不仅对 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
机床 电器 ２ １ ． ０ １６
Ｔ ３０ 变频器 Ｄ３０
Ｔ ３ ０ 变频器 Ｄ ００
Ｆ ．２＝ ， ｖ ０ ０ 反馈选择 ； ７
Ｆ ．３＝１ ， ７０ ０ 比例增益 １ ； Ｆ ．４＝１ 积分时 间 １ ７０ ， ；
手动给定／ 面板给定／ 通讯给定 ｌ 张力给定 ｌ ｌ ｌ ｌ Ｉ ｌ ｌ
张力控制器上设定 工艺所 需要 的张力 ， 为张力 给定 ； 作 然后 张力控制器把 给定 的张力 和反馈 过来 的张力进 行
图 ２ 张 力反 馈 示 意 图
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。
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。
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.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。
卷染机恒张力恒线速度控制
在老机型上改造 ，效果也很好。我单位 的这台巨型卷取机在用户处使用半年来，未 发生任何故障，效率很高。
注 ：国产变频器如汇川 Ｍ ３ ０型 、爱墨生 Ｔ ３ ０型 Ｄ３ Ｄ３
３ ５
在该系统中，我们让放卷工作在速度模式，根据滚筒的直径变化计算出电机转
速来保证恒线速度，收卷工作在转矩模式 。 由卷染机的工作原理可见，放卷的电机始终工作在发电模式 。通常的做法是采 用制动单元和制动电阻，将电能转化为热能消耗掉 。这样长年类月浪费很大。我们 应用变频器的共母线方式将两个变频器的 Ｐ 母线直接并联， Ｎ 这样正常工作制动产生 的能量通过并联母线回到拖动的电机上。只用一个很小的制动电阻并联到母线上，
低的频率下 （ Ｈ ） 卜３ｚ 。
该款变频器的功能很强大，包括惯量补偿 、 自 动卷经计算、摩擦力补偿 、锥度 计算等张力控制功能。我们根据线速度和直径 的数学关系， 自 动计算 出所匹配 的角 速度，利用这种功能我们就能实现恒线速度控制 。其原理是：根据设定的线速度和
初始直径 （ 利用 ＰＣ Ｌ 记录下的卷轴上的圈数及布 的直径，可算出单层布的厚度）和
为的是解决快速减速时两台电机都工作在发电状态时能量的消耗 。这个电阻工作是
短时的，能耗很小，摒弃了老式卷染机很大 的电阻柜，既节约了能耗 ，又提高了系
统的可靠性 。 三、结束语
本系统在优化参数值后， 设备在用户处试机时速度在 １０ 分， ５ 米／ 非常稳定。 工 作效率在 ９％ ５ 以上， 采用共用母线方式节 电率在 ４％ Ｏ左右 。 系统的稳定性提高了， 而 且设备价格也不高，是印染企业 的首选方案 。
在该系统中变频器接收plc通过485口传送来的张力设定值然后根据布的厚度算出直径张力设定值乘上半径除以机械传动比就是电机的输出转矩
卷染机恒张力恒线速控制的研究的开题报告
卷染机恒张力恒线速控制的研究的开题报告一、研究背景及意义布料卷染是纺织行业生产中重要的环节之一，广泛应用于服装、家居纺织、医疗、工业等各个领域。
然而，在卷染过程中，由于织物的锁边、卷缩、弹性等因素使得织物的长度、宽度、密度等均会发生变化，造成织物的线速度变化，进一步导致染色不均、色差等质量问题的产生。
因此，实现恒张力恒线速的控制是提升产品染色质量、降低染色成本的重要手段，也是卷染机发展的必要趋势。
目前，国内外已经有不少学者在此领域进行了研究，采用PID控制、模糊控制、神经网络控制等方法来实现卷染机的恒张力恒线速控制。
但是这些方法存在控制精度不高、响应速度慢、稳定性差等问题，还需要较大的调试时间和人工经验。
因此，深入研究卷染机恒张力恒线速控制的方法和技术，提高卷染机的控制精度和稳定性，对于降低染色成本、提高产品质量和行业竞争力有重要意义。
二、研究内容和方法本研究旨在探究一种卷染机恒张力恒线速控制的新方法，包括系统建模、控制策略设计、系统仿真等环节。
具体研究内容如下：1.系统建模：根据卷染机的动力学特性、张力传递规律和线速度特性，建立数学模型，分析系统的动态特性和稳态响应，为控制策略设计提供理论依据。
2.控制策略设计：综合运用PID控制、前馈补偿、自适应控制等多种控制策略，设计一种高精度、快速响应、稳定性好的恒张力恒线速控制算法，并进行仿真和参数优化。
3.系统仿真：利用Matlab/Simulink软件建立系统仿真模型，对恒张力恒线速控制系统进行仿真和分析，验证控制策略的有效性和优越性，并通过仿真结果对实际控制系统进行调试。
三、预期目标和成果通过本研究，预期达到以下目标和取得以下成果：1.设计一种高精度、快速响应、稳定性好的卷染机恒张力恒线速控制算法。
2.建立完善的系统模型和仿真平台，验证控制策略的有效性和优越性。
3.在实际卷染机上进行控制实验，通过比对测试结果和仿真结果，进一步优化控制参数，实现卷染机恒张力恒线速控制。
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。
S350变频器对收放卷张力控制系统应用方案
S350收放卷张力控制系统应用方案
一、张力控制工艺要求
在冶金、造纸、纺织、印染、包装等行业，各种线材、带材需要大量的收放卷控制，稳定的张力控制系统是满足生产高效率的基本要求。
收放卷张力控制一般为多电机系统，包括：放卷、主驱动、收卷部分，收卷和放卷都需要恒定张力控制。
二、系统方案特点
1、用S350变频器驱动压辊，采用开环矢量即可精准控制运行的速度。
一般可以用电位器来调整主速度。
把主驱动变频器的FM端子设置为输出运行频率，给定放卷变频器、上下收卷变频器的线速度。
2、将收、放卷用变频器设置成闭环矢量工作模式，因此需采用张力控制卡。
采用线速度计算法来获得卷径，通过设置系统惯量补偿、摩擦补偿及材料惯量补偿可以获得非常平稳的张力控制效果。
3、本方案既能满足稳定高效生产需求，又有效降低了设备单位能耗与维护成本。
三晶S350变频器---高端品牌变频器三晶变频器用于数控机床主要特点：
1、低频力矩大、输出平稳
2、高性能矢量控制
3、转矩动态响应快、稳速精度高
4、减速停车速度快
5、抗干扰能力强。
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。
双变频卷染机控制体系系统
双变频卷染机控制系统———内嵌控制模型您的卷染机能解决“水锤”问题吗？您的卷染机能解决“头尾色差”问题吗？您的卷染机能解决“工艺一致”问题吗？选择科威双变频卷染机控制系统一切问题都将解决！★双变频器卷染机控制系统特点１、严重偏心时，能直接启动。
（水锤现象）如，卷径 1400mm,幅宽 2800mm，棉布含水重有 3 吨，停止１０分钟。
很多现场操作工只能说：人工将布转动一个角度，进行匀水，之后再运行。
有人说，大卷径布辊自身无法自转，电机功率太小。
但是，上行时，一个电机不行，两个电机可以相互帮助；下行时，不要任其自由下落，电机应该反向制动；２、急剧升降速时，能保证布面张力，无掉布现象。
（恒线速）如，当卷染机以 100m/min 的速度运行时，要在５秒时间内降到10m/min，而布卷直径相差 40 倍以上，你使用的卷染机能保证布面张力，不出现拉紧或松布现象吗？科威张力 PLC 内部有专用功能，对两辊的转动惯量进行识别，因此补偿准确，能完全消除升降速时带来的附加张力变化。
３、张力小，且从头至尾都很均匀，如无纺布、麂皮绒，上卷染机能保证幅宽不拉窄。
（色差，恒张力）做普通布不赚钱，因此想用卷染机做价值高一点的布；但原来这些布不是在普通卷染机上做的，要么在液压缸做，要么在进口丹麦缸上做，要么在液流缸上做。
但设备投资要么太贵（丹麦缸要 50 万元），要么（液流缸）排污压力太大。
4、卷染机联网，进行工艺分配和工艺管理（工艺问题）做系统的人说，只要老板给多些钱，我们就可以联网，达到工艺分配及管理要求；老板说，如果联网需要太多的成本，还不如加强人为监控。
科威卷染机控制器已经有现场总线功能，如果愿意，联网只是举手之劳。
1★典型改造方案A、单变频卷染机改造：（一）．机械部分减速机不动；（一）．传动部分改成同步轮和同步带传动；1，同步轮：4 个2，同步带：2 根（二）．电机侧安装编码器2 个以上工作由我方改造完成，厂方配合；（三）．电气柜更换；1，标准的张力控制器PLC 一台和配件，2，卷染机专用变频器2 台和配件（7.5KW,用户可选）3，低压电器4，标准电气柜5，出布变频器控制. （根据现场决定）B 液压卷染机改造：（一）.拆除液压传动部分，（二）.增加7.5KW 电机和减速机两台，（7.5KW,用户可选）（三）.安装同步轮和同步带以及编码器，1，同步轮：4 个2，同步带：2 根3，编码器2 个4、出布电机、减速机：１套。
恒张力控制
控制原理图—速度模式
控制原理图—速度模式
• 控制方法：速度值=理论计算值+PID修正值
F = F 理论 ＋ ∆ F
• 相关信息： 卷径 线速度 张力反馈PID 机械齿轮比 电2*G);
张力控制方案
• 1张力闭环速度控制（BW/VE） • 2张力开环转矩控制（VE） • 3张力闭环转矩控制（VE）
恒张力控制介绍
AMD产品处
• 张力控制系统的目的就是保持线材或者带材上的 张力恒定，通常可以通过两种途径来达到这个目 的： • 一是通过控制电机转速来实现； • 二是通过控制电机输出转矩来实现；
控制原理图—速度模式
v = π * D1 * n1 / G1， n1 = F1 * 60 * (1-s) / p v = π * D1 * F1 * 60 * (1-s) / (G1 * p) F1 = G1 * p * v / （60 * π * D1 * (1-s)）
其他相关参数
• 多功能输入： • 1初始卷径选择0 • 2初始卷径选择1 • 3初始卷径命令
张力客户测试情况汇报
• • • • • • 1复卷机1 2复卷机2 3双变频拉丝机 4层绕机 5并列式连续拉丝机 6自动盘带机
复卷机1
复卷机1
复卷机2
复卷机2
复卷机2
双变频拉丝机
双变频拉丝机
VE相关参数
• • • • • 08-37线速度来源选择（无/AVI/ACI/AUI/485/脉冲） 08-38最大线速度 08-39最小线速度 08-40每米脉冲数 08-41当前线速度
2卷径计算
• 所有方案都需要计算卷筒的卷径。 • α线速度计算法 • D = ( G * V ) / (π* n )， • D卷径，G机械传动比，V线速度，n电机转速 • β厚度积分法 • γ模拟量输入法
台达变频器在恒线速度功能上的应用
台达变频器在恒线速度功能上的应用1 前言所有卷绕机都存在一个共同现象，即卷绕物在收卷过程中卷筒越卷越大，卷筒直径也随之增大，由线速度和转速的关系(线速度L=转速n*∏*D)可知如转速n不变，随着直径D的增大，线速度L不断加快，因此会造成卷绕物拉断等不愿见到的结果，为满足设备控制工艺要求，达到恒线速度控制目的，我们引入变频器控制来实现。
那么，通过变频器如何来实现呢?常见的控制原理是通过放置编码器实时检测线速度信号，当卷筒直径增大导致线速度随之增大，旋转编码器检测输出给变频器的脉冲增多，通过与设定脉冲数比较，控制变频器输出频率降低，从而降低电机转速，达到恒线速度控制的目的。
本文以台达VE系列变频器为例，来介绍通过变频器，是如何实现恒线速度功能的。
2 VE系列变频器实现恒线速度功能原理台达VE系列变频器内含恒线速度功能的典型应用模块，使用时，大家只需要调用此模块，按照模块框图设定好对应的参数即可。
图1为典型应用的系统硬件框图。
图1 典型应用的系统硬件框图从框图上我们可以看到，VE系列变频器所支持的恒线速度功能，是通过编码器来检测材料上的实时线速度，从而实现线速度死循环，满足线速度恒定的要求。
线速度的目标值，一般是通过电位器或者通讯的方式，在变频器上设定。
以上方法是最常使用的方法，也是最基本的方法。
与其他品牌变频器不同之处在于，台达VE系列变频器的恒线速度模式，在常用方法的基础上，引入了材料卷径的因素，通过优良的算法，实时计算材料卷径，使在运行过程中变频器能够更加清楚运行状态，调节更容易稳定，参数设定也更加容易。
图2 系统框图对应系统框图，我们来看看参数的设定步骤。
步骤一：调用恒线速度的模块，将参数08-21设定为2。
步骤二：设定线速度命令来源08-25和08-26。
设定线速度回授来源08-27和08-37。
在恒线速度模式下，目前08-27和08-37只支持脉冲输入，即08-27=1，08-37=3。
由于需要将编码器信号转化为线速度信号，所以我们还需要设定08-40。
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变频器的应用—卷染机恒张力恒线速度控制
2010-01-21来源：工控商务网浏览：41
一、前言
卷染机适合目前市场对多品种小批量织物的染色需求，可间歇式生产，发展前景看好应用越来越广泛。
卷染机控制方面要求具备自动记道、自动计数、自动换向、自动掉头、自动停车、防坠液等功能，在整个工艺过程中，要求保证布匹的张力和线速度恒定，因此对系统的自控控制水平要求较高。
国内较为传统的卷染机大部分采用双直流电机控制，只能达到近似的恒张力控制效果，也有采用单变频器的卷染机，放卷采用异步电机直流制动的方式，收放卷用接触器在变频器和直流制动之间进行切换，以上这些方案，分析其原理，都是在较大误差情况下的一种近似结果，因此控制效果不尽如人意。
进口的高档卷染机，有的采用伺服控制，有的是用价格昂贵的工程型变频器来实现，效果较为理想，但是对于国内的用户来说，成本压力很大。
本文以一个工程实例来说明采用汇川张力控制专用变频器精确并巧妙的完成卷染机的工艺要求。
CLM158巨型卷染机技术指标：
◆门幅：1800--3600mm；
◆最大卷径：1500mm；
◆车速：20--150m/min；
◆最高温度：98℃；
◆张力调整范围：300~1000N；
图一
图一是卷染机工作的示意图，这是一个典型的中心卷曲控制系统。
未染色的布匹首先通过上布电机卷曲到其中的一个辊筒上，在辊筒的传动轴上安装有计数用的接近开关，此时控制系统计下整卷布的道次，上卷完毕，采用人工的方式把布匹的一头卷到另外一个辊筒上面，待包覆紧密即可正常开始工作。
此时两个辊筒朝着同一个方向运转，控制的要求是保持布匹上的张力恒定，保持布匹在染液经过的时间一致，也就是线速度恒定。
这是个没有线速度反馈的驱动系统，但线速度又实实在在的随着辊筒的半径的变化在变化。
因此，控制系统需要适应这种独特的要求。
汇川MD330变频器为卷染机的高性能控制提供了理想的驱动平台。
在江苏地区各个卷卷机厂家以及最终用户处的实际使用情况表明，采用MD330控制的卷染机，兼顾了控制性能和成本之间的要求，为该行业的产品升级换代提供了优秀的解决方案。
下面结合用于平幅丝绸棉布尼龙人造及合成丝等织物的CLM158 巨型恒张力卷染机的工程实例说明汇川MD330高性能矢量控制变频器在该行业的应用。
二、采用张力控制专用变频器的卷染机电气系统
卷染机的控制可以分为温度控制和传动控制两部分，本文重点描述的是关系到张力以及线速度控制的驱动部分控制。
该卷染机的控制系统以西门子作为控制器，采用触摸屏作为人机界面，它们主要完成的是张力，线速度的设定，布的厚度的测量以及相关逻辑动作的控制。
变频器和PLC之间采用485通讯。
采用通讯方式的好处是可以随时知道变频器主要变量的信息，减少接线，使得整个系统看起来很精简。
接线示意可见图五。
由图中可见：两台完全一样的变频器，它们均工作于闭环矢量控制模式，由于卷染机在接近满卷时候会较长时间工作在很低的频率下（1~3Hz）,采用较高线数的编码器有助于提高在低转速工况下的控制性能，同时考虑散热，需要采用变频专用电机。
上布时刻，PLC记录下该布卷在辊筒上面的总圈数，然后由操作工测量该布卷的直径，把这个值输入到HMI，PLC根据直径和总圈数，可以精确计算出来单层布的厚度。
采用这种方法获得布厚，误差很小。
布厚通过485通讯传送到MD330张力控制变频器，作为控制的最基本参数。
同时针对每种织物，染色所需要的张力以及染色速度，也在HMI上面设定好，然后通过PLC传递给变频器。
MD330的功能十分强大，除了具有常规的惯量补偿，卷径计算，摩擦力补偿，锥度计算等张力控制功能之外，还有一个为了线缆、印包等行业收卷控制的自动换盘设计的功能：预驱动。
该功能的作用是根据线速度和卷径的关系，自动计算出所匹配的角速度。
利用这个功能，我们首先可以实现卷染机控制要求中的恒定线速度控制。
其原理是：根据设定的线速度以及布匹的初始直径，布匹的厚度，我们可以得到一个匹配的电机旋转速度，当直径变化的时候，辊筒每旋转一圈，变频器会自动减去一层布的厚度，从而得到一个新的直径，通过这个新的直径，变频器又能够计算出所需要匹配的线速度，如此周而复始，可以确保布匹线速度的恒定。
恒张力的控制，则是利用矢量控制变频器的转矩控制功能，实时的根据张力的设定值，锥度，
补偿量以及卷轴直径计算出所需要的转矩，从而达到间接的控制带材张力的目的。
这种控制方式适合较低速度下的大张力控制，而卷染机正是较为典型的该类系统。
在该系统中，变频器接收PLC通过485传送过来的张力设定值，然后根据布厚的递归运算得到直径，张力设定值乘上半径除上机械系统的传动比就是电机所需要输出的转矩。
在该系统中，假设我们把放卷的定为速度模式，它始终工作在预驱动模式下，根据辊筒直径的变化计算出需要的电机转速来保证布匹的线速度恒定，收卷的则始终工作在转矩控制模式下。
当一个方向快要染到头的时候，只需要切换一下两台变频器的收/放卷控制模式和预驱动即可。
而这正好是一组逻辑上相反的信号，采用一个继电器即可获得。
由卷染机的工作原理可见，放卷的电机始终处于发电模式，通常的做法都是采用制动单元、制动电阻，将制动产生的能量以热量的形式消耗掉。
对于卷染机这样长年累月工作在发电模式下的设备来说，这种方式电能的浪费是大量的。
汇川变频器可以方便支持公共直流母线，我们在实践中将两台变频器的P N母线直接并联，这样正常工作制动产生的能量通过并联的母线又回到拖动的电机。
为了考虑在快速减速的时候，有可能两台电机都处于发电状态，在其中的一台变频器上面仍旧并联了一个制动电阻，这个电阻的工作是短时的，能耗很小。
老是卷染机控制柜下方很大的一个电阻箱现在可以完全取消了，既节省了能耗，又避免了很大的一个热源，从而系统的可靠性也得到了提高。
三、结束语
本系统在优化参数值之后，设备试机时速度150米/min非常稳定，完全解决了原来采用直流电机张力控制不够连续、稳定的问题。
为了稳妥器件，第一套系统在染缸底部的过渡辊上面安装了张力传感器来监测布匹的张力，从传感器检测回来的数据可以看到，这个系统的张力控制的非常的稳定，稳态的时候波动可以做到小于5%，快速加减速度的动态过程波动小于15%。
从传感器也可以看到锥度系数在控制中的作用，而这些性能，功能都是原来直流电机没有做到的。
采用公用母线方式，设备效率为90-95%、节电率为40%左右。
而且本系统电气器件配置简练、逻辑清晰，兼顾了控制要求和成本之间的要求，的确是个性价比优良的方案，采用该控制方案的卷染机现在已经已经在福建，淮北，江阴等地批量应用。