张力控制变频收卷的控制原理
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。
张力控制原理介绍
第二章 张力控制原理介绍 2．1 典型收卷张力控制示意图22．2 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。
1、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）。
2、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。
摩3擦补偿可以克服系统阻力对张力产生的影响。
3、闭环速度控制模式闭环是指需要张力（位置）检测反馈信号构成闭环调节，速度控制模式是指变频器根据反馈信号调节输出频率，而达到控制目的，速度模式变频器可工作在无速度传感器矢量控制、有速度传感器矢量控制和V/F控制三种方式中的任何一种。
伺服电机恒张力收卷
伺服电机恒张力收卷系统是一种用于纺织、印刷、涂布等行业中的卷取设备。
其主要目的是通过控制电机的转速和张力传感器的反馈信号，实现对卷取物的张力进行精准控制，以确保卷取物的平整、紧密和稳定。
伺服电机恒张力收卷系统的工作原理如下：
1. 张力传感器：安装在卷取部位，监测卷取物上的张力。
张力传感器将张力信号转换为电信号，并反馈给伺服电机控制系统。
2. 伺服电机控制系统：根据张力传感器反馈的信号，控制伺服电机的转速。
当张力变化时，控制系统会根据设定的张力值调整电机的转速，使卷取物的张力保持恒定。
通过这样的控制方式，伺服电机恒张力收卷系统可以实现对卷取物张力的精确控制，避免过紧或过松的情况发生，保证卷取物在收卷过程中的质量和紧密度。
需要注意的是，不同行业和应用场景可能存在不同的伺服电机恒张力收卷系统设计和调试方法，具体实施需要根据实际需求进行定制和调整。
第二章张力控制原理介绍
第二章 张力控制原理介绍 2．1 典型收卷张力控制示意图22．2 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。
1、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）。
2、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。
摩3擦补偿可以克服系统阻力对张力产生的影响。
3、闭环速度控制模式闭环是指需要张力（位置）检测反馈信号构成闭环调节，速度控制模式是指变频器根据反馈信号调节输出频率，而达到控制目的，速度模式变频器可工作在无速度传感器矢量控制、有速度传感器矢量控制和V/F控制三种方式中的任何一种。
张力控制原理介绍
第二章 张力控制原理介绍 2．1 典型收卷张力控制示意图22．2 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。
1、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）。
2、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。
摩3擦补偿可以克服系统阻力对张力产生的影响。
3、闭环速度控制模式闭环是指需要张力（位置）检测反馈信号构成闭环调节，速度控制模式是指变频器根据反馈信号调节输出频率，而达到控制目的，速度模式变频器可工作在无速度传感器矢量控制、有速度传感器矢量控制和V/F控制三种方式中的任何一种。
收卷张力计算
直流调速器卷取张力控制原理卷取张力控制原理卷取机的卷取张力由卷取电动机产生。
电动机力矩为: 式中Km——比例系数,常数∮——磁通量; I枢——电动机电枢电流。
卷取张力T与电动机力矩的关系为:式中 D——带卷直径。
带卷速度为:式中行电——电动机的转速; i——电动机至卷筒的速比。
将式2-2、式2-4代入式2-3得:电动机电枢电势E为:或式中K。
——比例系数,常数;∮——磁通量;n电——电动机转数。
将式2-6代入式2-5则得:其中:欲使詈=常数,若E不变,口亦不变,则张力T与电动机电枢电流k成正比。
换言之,在保持线速度钞不变的条件下,一定的电枢电流珠表示一定的卷取张力T。
张力控制的实质在于,若卷取线速度不变,采用电流调整器使电枢电流保持恒定,就可以保持张力恒定。
怎样才能保持卷取线速度不变呢?由于卷取线速度口与带卷直径和带卷转速的乘积Dn成正比,欲使口不变,随着卷径D的变化,带卷转速必须相应变化。
一般采用电势调整器调节电动机的磁通量①,以改变电动机转速,使卷取线速度保持不变,这就是卷取机的速度调节。
卷取机的速度调节除了补偿卷径变化外,还应包括根据工艺要求,对机组速度进行调整。
一般来说机组速度的调节,可采用改变电压(降压)的方法,从基数咒基往下调;而卷径变小时,调速则采用改变激磁(弱磁)的方法,从基速孢基往上调。
这样就可必最大机组速度'Ornax和最大卷径D。
诅x时的转速为基速挖基。
因此,调激磁的调速范围应保证满足下式:式中 nrtmx、咒基——分别为卷筒的最大转速、基速;D、d——分别为带卷的外径、内径。
综上所述,电枢电流j枢与卷取张力T成比例;磁通量①与卷径D成比例。
在电器上采用电流调节器和电势调节器来实现恒张力控制。
上述电势电流复合张力调节系统,用改变磁通的方法来适应卷径的变化,以保证卷取线速度,从而实现恒张力控制。
卷取机处于弱磁条件下土作,不能充分利用电动机力矩;由于电动机磁通的调速范围往往受到限制,不能满足卷径比的要求,在此情况下不得不增加电动机容量。
变频控制收卷张力的原理及在纺织行业的应用
动摩擦 转矩 的补偿 在 系统运行 的整 个过 程 中都 是 起 作用 的。补偿 的大小 以收卷 电动机 的额定 转 矩 为标 。补偿 量 的大小 与运行 的速 度有关 系 。所 以
在 程序 中处 理时 ， 分段 进行 补偿 。 要
行改 造 ， 改造周 期短 ；
浆纱 机 、 染联 合机 、 轴机 等设 备都 有 收卷 的 浆 并 环节 。传统 的 收卷 都 是 采 用 机 械传 动 ， 械 的磨 损 机
严重 ， 而且 经常 要维 护 ， 不仅 浪费 人力 ， 用很 高 ， 费 给
克 服 了机 械 收 卷对 机 械磨 损 的弊端 ， 长 机 械 延 的使 用寿命 ， 备维 护方 便 。 设
２ ２ 变频控 制 收卷 张力 的工 艺要 求 ．
图 １为 系统构 成及 系统框 图。
在 收卷 的整 个过 程 中都要 保 持恒定 的张力 ； 在 启动 小卷 时 ， 能 因为 张力 过大 而断 纱 ， 不 大卷
启 动 时不能松 纱 ；
在加 速 、 减速 、 停止 时 也不 能 出现上 述情 况 ； 要求 将张 力量 化 ， 能设定 张力 的大小 ， 即 能显 示 实 际卷径 的大 小 。
３ 收 卷 变 频 的控 制原 理 及 调 试 过 程
３ １ 卷径 的计 算原 理 ．
客户 带来 了很 多 的不 便 。尤其 是 纺织设 备 开机后 不
允许 中途停 车 ， 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 ， 用 变频 控 制 收卷 张 力 采 开始逐 渐取 代传 统 的机 械传 动系 统 。
卷料 张力控制
卷料张力控制1. 引言卷料张力控制是在卷取、传送和加工过程中保持合适张力的一种技术。
卷料指的是连续带状材料，如纸、薄膜、金属带等。
在卷料加工过程中，合适的张力控制是确保产品质量和生产效率的关键因素之一。
本文将介绍卷料张力控制的原理、方法以及相关技术。
2. 卷料张力的重要性在卷料加工过程中，合适的张力控制对于保证产品质量至关重要。
如果张力过大或不均匀，会导致以下问题：•产品变形：过大的张力会导致卷料变形，影响产品的平整度和尺寸精度。
•断裂和损伤：高张力容易导致卷料断裂或损伤，影响生产效率。
•压痕和划痕：不均匀的张力分布会在卷料表面留下压痕和划痕，影响产品外观质量。
•传动问题：不合适的张力会引起传动系统问题，如滑动、打滑等。
因此，合适的卷料张力控制是确保产品质量和生产效率的关键。
3. 卷料张力控制原理卷料张力控制的基本原理是通过调整卷料的牵引力或阻力来控制张力大小。
牵引力可以通过驱动系统施加在卷料上，而阻力则来自于摩擦、张紧装置等。
根据不同的应用场景和需求，可以采用不同的方法来实现张力控制。
3.1 张力控制方法3.1.1 主动张力控制主动张力控制是通过主动调节驱动系统来实现的。
常见的主动张力控制方法包括：•张紧装置：通过调节卷料上的张紧装置，如滚筒、夹具等，改变牵引力大小。
•驱动系统：调整驱动系统的速度和扭矩，改变牵引力大小。
•张紧辊：通过调节辊子之间的距离或压紧程度，改变牵引力大小。
3.1.2 被动张力控制被动张力控制是通过调整阻尼装置来实现的。
常见的被动张力控制方法包括：•摩擦阻尼：在卷料传送过程中增加摩擦力，使得张力保持稳定。
•张力感应器：通过张力感应器实时监测卷料张力，并根据反馈信号调整阻尼装置。
被动张力控制通常适用于对张力要求较为稳定的场景，如高速连续生产线。
3.2 张力控制技术3.2.1 力传感器力传感器是用于测量张力大小的关键设备。
常见的力传感器包括压电式、电阻式、应变片式等。
通过安装在卷料传送路径上，可以实时监测卷料的张力，并将数据反馈给控制系统。
AD330张力专用变频器说明书
2）线速度输入部分：这部分比较重要，有两个作用，一是通过线速度计算变频器的匹配频率（见上面的 描述），二是可通过线速度计算卷径。
3）卷径计算部分：计算实际卷径，变频器获取线速度和实际卷径后可以获取变频器的匹配频率。当用线 速度计算卷径时，若变频器算得的卷径与实际卷径有偏差，说明线速度输入有偏差，通过卷径计算结果可以修 正线速度输入。
2：AI2设定
0.0～100.0%
0：不计算 1：线速度计算 2：通过厚度累计计算 3：AI1输入 4：AI2输入 5：PULSE输入 6：通讯 1～9999mm
1～9999mm 0：FA.20-F22设定 1：AI1设定 2：AI2设定 1～9999mm
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。
闭环张力控制张力锥度起 效选择 对外锥度控制最大输出设 定源
设定范围
0：无效 1：开环转矩控制模式 2：闭环速度控制模式 0：收卷 1：放卷 0：不允许 启动时不允许主动反方向 收紧材料 1：允许 启动时允许主动反方向收 紧材料 0.01～100.00
0.00～20.00Hz
0：数字设定(FA.06) 1：AI1设定 2：AI2设定 3：PULSE脉冲输入设定 4：通讯设定 0～30000N
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。
收放卷速度控制原理
收放卷速度控制原理
收放卷速度控制原理是指控制卷取机、放卷机的工作速度，使其根据需要稳定地按照设定速度工作，从而保证生产线平稳运行。
其主要原理是通过控制卷取机和放卷机的动力驱动系统的运转速度，控制卷取和放卷的速度。
在实际应用中，通常采用变频器控制技术来实现卷取机和放卷机的速度控制。
变频器是一种电子装置，通过改变输入电压的频率来控制电机的转速。
使用变频器进行控制，可以精确地调整卷取机和放卷机的运转速度，从而满足不同产品的生产需要。
此外，在控制卷取机和放卷机的速度时，还需要采用传感器对卷取或放卷材料的直径、张力等参数进行测量，根据测量结果来实现对卷取和放卷速度的调整。
这样可以保证卷取和放卷过程中的稳定性和精确性，从而提高生产线的效率和产品质量。
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。
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 /commsearch.aspx?author=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）。
张力控制
变频矢量技术在张力控制中应用的实现引言：在工业生产的很多行业，都要进行精确的张力控制，保持张力的恒定，以提高产品的质量。
诸如造纸、印刷印染、包装、电线电缆、光纤电缆、纺织、皮革、金属箔加工、纤维、橡胶、冶金等行业都被广泛应用。
在变频技术还没有成熟以前，通常采用直流控制，以获得良好的控制性能。
随着变频技术的日趋成熟，出现了矢量控制变频器、张力控制专用变频器等一些高性能的变频器。
其控制性能已能和直流控制性能相媲美。
由于交流电动机的结构、性价比、使用、维护等很多方面都优于直流电动机，矢量变频控制正在这些行业被越来越广泛的应用，有取代直流控制的趋势。
张力控制的目的就是保持线材或带材上的张力恒定，矢量控制变频器可以通过两种途径达到目的：一、通过控制电机的转速来实现；另一种是通过控制电机输出转矩来实现。
速度模式下的张力闭环控制速度模式下的张力闭环控制是通过调节电机转速达到张力恒定的。
首先由带（线）的线速度和卷筒的卷径实时计算出同步匹配频率指令，然后通过张力检测装置反馈的张力信号与张力设定值构成PID 闭环，调整变频器的频率指令。
同步匹配频率指令的公式如下：F=（V×p×i）/（π×D）其中：F 变频器同步匹配频率指令V 材料线速度p 电机极对数（变频器根据电机参数自动获得）i 机械传动比D 卷筒的卷径变频器的品牌不同、设计者的用法不同，获得以上各变量的途径也不同，特别是材料的线速度（V）和卷筒的卷径（D），计算方法多种多样，在此不一一列举。
这种控制模式下要求变频器的PID调节性能要好，同步匹配频率指令要准确，这样系统更容易稳定，否则系统就会震荡、不稳定。
这种模式多用在拉丝机的连拉和轧机的连轧传动控制中。
若采用转矩控制模式，当材料的机械性能出现波动，就会出现拉丝困难，轧机轧不动等不正常情况。
转矩模式下的张力控制一、转矩模式下的张力开环控制在这种模式下，无需张力检测反馈装置，就可以获得更为稳定的张力控制效果，结构简洁，效果较好。
张力控制原理介绍
第二章张力控制原理介绍2．1 典型收卷张力控制示意图浮动辊F牵引辊收卷图2 带浮动辊张力反馈收卷F牵引辊图1 无张力反馈32．2 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。
1、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）。
2、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。
摩4擦补偿可以克服系统阻力对张力产生的影响。
3、闭环速度控制模式闭环是指需要张力（位置）检测反馈信号构成闭环调节，速度控制模式是指变频器根据反馈信号调节输出频率，而达到控制目的，速度模式变频器可工作在无速度传感器矢量控制、有速度传感器矢量控制和V/F 控制三种方式中的任何一种。
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。
新版_汇川MD330变频器说明书
张力控制专用变频器新版MD330用户手册（ver：060.14）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。
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。
收卷张力控制原理
收卷张力控制原理嘿，咱今儿就来唠唠这收卷张力控制原理哈！你说这收卷张力，就好比咱骑自行车，那链条得松紧适度，太紧了蹬不动，太松了又没劲儿。
收卷张力也是这么个理儿！咱想象一下哈，那卷料就像个调皮的孩子，要是没控制好张力，它就到处乱跑乱闹。
张力太小，它就松松垮垮，卷得乱七八糟；张力太大，又可能把它扯坏咯，这可不行！其实啊，收卷张力控制就像是一场精彩的拔河比赛。
你这边得根据实际情况，调整自己的力量，不能一股脑儿地使劲儿。
这就需要一些巧妙的手段啦！比如说，通过调整电机的转速啦，或者改变一些机械结构的参数啦，让这个“拔河比赛”能顺顺利利地进行下去。
你看那工厂里的机器，轰隆隆地转着，要是没有好的收卷张力控制，那还不得乱套呀！就像一个乐团，每个乐器都得配合好，才能奏出美妙的音乐。
收卷张力控制也是这样，各个环节都得协调一致。
咱再打个比方，收卷张力控制就像是厨师做菜，盐放多了太咸，放少了没味。
得恰到好处，才能做出美味佳肴。
那怎么才能做到恰到好处呢？这就需要经验和技巧啦！那些老师傅们，他们就知道什么时候该紧一紧，什么时候该松一松，就像武林高手一样，把这收卷张力控制得稳稳当当。
而且啊，不同的材料、不同的工艺，对收卷张力的要求也不一样呢！这就好比不同的人有不同的口味，得因人而异，因料而异。
你不能用对付钢铁的那一套来对付丝绸呀，那不是乱来嘛！收卷张力控制还关系到产品的质量呢！要是张力没控制好，那生产出来的东西可能就不达标，这可就亏大啦！所以说呀，这可真是个重要的事儿，一点儿都不能马虎。
咱平常生活中也有类似的情况呀！比如说系鞋带，你系得太紧，脚不舒服；系得太松，又容易掉。
这不就是一种小小的张力控制嘛！总之呢，收卷张力控制原理看似简单，实则暗藏玄机。
它就像一个幕后英雄，默默地保障着生产的顺利进行，保证着产品的质量。
咱可不能小瞧了它哟！这就是收卷张力控制，一个看似普通却极其重要的存在！。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
张力控制变频收卷的控制原理及在纺织行业的应用
收藏此信息打印该信息添加：李强来源：未知
1 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。
2 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，系统框图如图1所示。
图1 系统构成及系统框图
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;
（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;
（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;
（4）因为收卷装置的转动惯量是很大的，卷径由小变大时。
如果操作人员进行加速、减速、停车、再激活时很容易造成爆纱和松纱的现象，将直接导致纱的质量。
而进行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，在特定的动态过程，加入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基础上改造成变频收卷，非常简便而且造价低，基本上不需对原有机械进行改造。
改造周期短，基本上两三天就能安装调试完成;
（6）克服了机械收卷对机械磨损的弊端，延长机械的使用寿命。
方便维护设备。
3 变频收卷的控制原理
3.1 卷径的计算原理
根据v1=v2来计算收卷的卷径。
因为v1=ω1×r1, v2=ω2×rx。
因为在相同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/δt=l2/δt，δn1×c1=δn2×c2/i(δn1---单位时间内牵引电机运行的圈数、δn2---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) δn1×π×d1=δn2×π×d2/i d2=δn1×d1×i/δn2，因为δn2=δp2/p2(δp2---收卷编码器产生的脉冲数、p2---收卷编码器的圈数)。
δn1=δp1/p1取δn1=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=d1×i×p2/δp2，这样收卷盘头的卷径就得到了。
3.2 收卷的动态过程分析
要能保证收卷过程的平稳性，不论是大卷、小卷、加速、减速、激活、停车都能保证张力的恒定。
需要进行转矩的补偿。
整个系统要激活起来，首先要克服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;正常运行时要克服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。
需要进行不同大小的补偿，系统在加速、减速、停车时为克服系统的惯量，也要进行相应的转矩补偿，补偿的量与运行的速度也有相应的比例关系。
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;克服了这些因素，还要克服负载转矩，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过程的转矩补偿的过程。
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，因为是通过程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
因为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行补偿。
（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过程中都是起作用的。
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，要分段进行补偿。
（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较稳定，变化不大。
3.4 计算公式
（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(约等于500牛顿);减速比i=9;速度的限制如下:因为:v=π×d×n/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=3.14×0.2×n/9=>n=1290r/min;
（2）因为知道变频器工作在低频时,交流异步电机的特性不好,激活转矩低而且非线性。
因此在收卷的整个过程中要尽量避免收卷电机工作在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。
当达到最大卷径时,
可以求出收卷整个过程中运行的最低速。
v=π×d×n/i=>vmin=3.14×1.2×60/9=25.12m/min。
张力控制时,要对速度进行限制,否则会出现飞车。
因此要限速。
（3）张力及转矩的计算如下:如果f×d/2=t/i=>f=2×t×i/d对于22kw的交流电机,其额定转矩的计算如下:t=95 50p/n=>t=140n.m。
所以fmax=2×140×9/0.6=4200n.m。
(其中p为额定功率,n为额定转速)。
4 调试过程
（1）先对电机进行自整定，将电机的定子电感、定子电阻等参数读入变频器。
（2）将编码器的信号接至变频器，并在变频器上设定编码器的圈数。
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。
因为运用闭环矢量控制时，运行频率总是接近设定频率，所以运行频率是在设定频率的附近波动的。
（3）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)。
通过算出的最大脉冲量对收卷电机的速度进行限定，因为变频器用作张力控制时，如果不对最高速进行限定，一旦出现断纱等情况，收卷电机会飞车的。
最低脉冲量是为了避免收卷变频器运行在2hz以下，因为变频器在2hz以下运行时，电机的转矩特性很差，会出现抖动的现象。
（4）通过前面分析的整个收卷的动态过程，在不同卷径和不同运行速度的各个阶段，进行一定的转矩补偿。
补偿的大小，以电机额定转距的百分比来设定。
5 真正的张力控制
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。
反应到电机轴即能控制电机的输出转矩。
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，靠速度差来调节张力的实质是对张力的pid控制，要加张力传感器。
而且在大小卷启动、停止、加速、减速、停车时的调节不可能做到像真正的张力控制的效果，张力不是很稳定。
肯定会影响产品的质量。
6 变频收卷对变频器性能的要求
（1）变频收卷的实质是要完成张力控制，即能控制电机的运行电流，因为三相异步电机的输出转矩t=cm φmia，与电流成正比。
并且当负载有突变时能够保证电机的机械特性曲线比较硬。
所以必须用矢量变频器，而且必须要加编码器闭环控制。
（2）市场上能进行张力控制变频收卷的变频器主要有: 安川、艾默生、伦茨等。
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加入了自己的算法，具有自己的特点，加上台达在全国的联保服务能够解决客户的后顾之忧。
应该是客户不错的选择。