台达张力控制变频收卷的控制原理
张力控制收卷
辽宁科技学院本科生毕业设计（论文）任务书题目：张力控制变频收卷的控制系统专题：系别：电信与信息工程学院专业：测控技术与仪器班级：测控BG08学生姓名：学号：指导教师：丁英丽2011年12月22日一、设计（论文）的主要任务与内容（含专题）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。
具体要求如下：1.学习掌握西门子PLC编程设计和变频器的相关技术知识。
2.查阅相关技术资料，结合工况完成PLC的选型。
3.提出设计系统的具体方案4.选择合适的变频器，设计出西门子S7-300的程序，构成张力控制系统。
5.给出设计的主要设计思想，完成软件的总体流程设计。
6.学会相关资料的检索，翻译一篇与课题内容相关的英文资料。
二、设计（论文）的基本要求1.利用图书馆、网络等途径进行必要的文献检索，完成本次设计所需的器件的选型，进行规范的理论设计，方案论证合理。
2.培养自身的灵活实际应用能力和创新精神，例如，可在收卷之前加一些剪切材料的设计，剪刀类型可自行选择。
3.在设计中应有一定的实际工作体现，例如方案设计，硬件独创的论证与设计等。
4.论文工作量要足够，符合学校有关规定。
5.翻译一篇与课题内容相关的英文资料。
三、推荐参考文献（一般4～6篇，其中外文文献至少1篇）[1]《可编程序控制器原理及应用》钟肇新彭侃编华南理工大学出版社2001[2] 《电气与可编程序控制器技术》汤以范主编机械工业出版社2004[3] 《电工电子选训教程》董儒胥主编上海交通大学出版社2006[4] 《机床电气及可编程序控制器实验、课程设计指导书》郁汉琪主编高等教育出版社2001[5] 《矢量闭环控制恒张力收放卷系统及其在工业上的应用》姚晴洲湖州职业技术学院理工分院[6] 《变频技术与应用》李良仁电子工业出版社 2009四、进度要求五、专业教研室审核意见教研室主任签字：年月日六、教学系审核意见教学副主任签字：年月日注：1．本任务书由指导教师编制完成，经教研室及所在系审核同意后生效。
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。
台达变频器工作原理
台达变频器工作原理
台达变频器是一种电力设备，主要用于调节交流电机的转速和控制电机的运行。
其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 交流电输入：变频器首先接收来自电网的交流电信号。
2. 整流：交流电信号经过整流电路，将交流电转换为直流电。
通过整流电路，将电源输入的交流电转换为直流电，为后续的逆变器提供驱动能量。
3. 逆变：直流电通过逆变电路，将直流电转换为高频交流电。
逆变电路是变频器的核心部分，它将直流电转换为具有可调频率和可调幅度的交流电，实现电机的转速控制。
4. 控制：变频器根据操作者设定的转速需求，通过内部控制系统控制逆变电路的频率和幅度，从而调节电机的转速。
5. 输出：逆变电路输出的高频交流电信号，经过电机驱动电缆传输到电机上，驱动电机的转动。
在整个工作过程中，变频器通过改变输出频率、电压和电流的参数，来实现对电机的精确控制。
通过调节变频器的工作参数，可以实现电机转速的高效调节，从而满足实际应用的需求。
台达张力控制变频收卷的控制原理
台达张力控制变频收卷的控制原理台达张力控制变频收卷的控制原理一、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。
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。
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。
台达变频器原理
台达变频器原理
台达变频器是一种应用于电机控制的电气设备。
变频器的工作原理是将电源输入的交流电转换为可调节频率和电压的交流电输出，以控制电机的速度和扭矩。
变频器由整流器、滤波器、逆变器和控制单元组成。
整流器将电源输入的交流电转换为直流电，并通过滤波器进行滤波以消除电源波动和噪音。
逆变器则将直流电转换为可调节频率和电压的交流电输出，以驱动电机。
控制单元通过接收用户设定的参数和采集电机运行状态的反馈信号，控制逆变器的输出来实现电机的精确控制。
在变频器的工作中，控制单元根据用户设定的运行参数（如转速和扭矩）生成相应的控制信号，通过改变逆变器的输出频率和电压来实现电机的加速、减速和停止等操作。
此外，控制单元还可以根据电机的实际运行状况进行自我调节，从而提高电机的效率和性能。
台达变频器具有多种保护功能，如过压保护、过流保护和过热保护等，可以保护电机免受损坏。
同时，变频器还具有节能的特点，能够根据实际需要调整电机的运行状态，降低无负载运行时的能耗。
总之，台达变频器通过改变电源输入的频率和电压，实现对电机速度和扭矩的精确控制。
它在电机控制方面具有重要的应用价值，能够提高电机的运行效率和性能，同时降低能耗，延长设备的使用寿命。
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。
张力控制原理教程
10本文从应用的角度阐述了当前技术条件下，矢量变频技术在卷取传动中运用和设计的方法和思路。
有较强的实用性和理论指导性。
关键词：张力变频矢量转矩卷径引言：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。
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。
毕业设计(论文)收卷机中张力控制系统的设计
摘要张力控制是生产过程中极其重要的一环，良好的张力控制能够确保产品质量，提高生产效率。
本文主要介绍了张力控制变频收卷的控制原理。
此技术能够保证收卷的整个过程很稳定,避免小卷时张力过大；大卷启动时张力过小的现象。
收卷中张力的控制就现在来说还是个难题，文章中基于建立的数学模型，介绍了变频收卷的原理,按照一定的控制策略进行数据处理，实时调整控制信号。
通过PLC进行卷径的计算，改变变频器的输出频率，对电机进行控制。
对收卷而言，随着卷径的逐渐增大，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。
系统实现了收卷张力的工艺定量化，完成了转矩和速度的自动跟踪转变。
为了改进系统的控制性能，我们必须改进控制的策略。
在收卷系统中，传统的PI控制不能够很好地满足张力控制的精度，稳定程度。
所以文章在最后提出了模糊自适应PID控制方法，应该是以后张力控制算法的主流研究方向。
关键词：变频器，收卷，张力控制ABSTRACTGood tension control improves product quality and productivity。
The article introduces the control principle of tension controlled variable frequency。
This technology makes the whole winding process stable and avoids the over tension of small winding and keep tension not getting too small in big rolling。
The control of tension upon rolling-up is the conundrum at present。
This article not only based the math model，but also introduced the project of invariable tension control according PLC which calculated the rolling diameter and adjusted the output frequency of transducer。
速度控制与张力控制
精心整理张力控制1.什么是张力控制：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距。
2.3.2.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象真正的张力控制的效果，张力不是很稳定。
肯定会影响生产出产品的质量。
4.5.用变频器做恒张力控制的实质是死循环矢量控制，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。
6.7.二．张力控制变频收卷在纺织行业的应用及工艺要求8.9.1．传统收卷装置的弊端10.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。
11.12.2．张力控制变频收卷的工艺要求13.*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。
14.*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。
15.*在加速、减速、停止的状态下也不能有上述情况出现。
16.*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。
17.18.3．张力控制变频收卷的优点19.*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.20.*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;21.张力锥度计算公式的应用;转矩补偿的动态调整等等.22.*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。
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。
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。
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！。
变频系统张力控制应用
变频调速系统的张力设计1 引言在工业生产的很多行业中，都需要进行精确的张力控制，保持张力的恒定，以提高产品质量。
这些行业如造纸、包装、印刷、染整、线缆、纤维、橡胶等片材、线材和带材的加工和制造。
从行业的发展趋势看，张力系统在很多应用领域中是控制产品质量和生产效率的重要因素，并将得到越来越多的重视。
2 典型的张力控制系统图1所示为典型的张力控制收卷和放卷示意图。
1:电机 2:磁粉离合器 3:收卷芯 4:传动轮 5:张力检测辊6:张力传感器 7:放卷芯 8:磁粉制动器 9:自动张力控制仪 10:控制器图1 张力控制收卷和放卷示意图张力控制系统，其基本元件包括张力控制器，离合器及制动器。
张力控制可以分成手动控制和自动控制。
手动控制器即稳流，电流是依收料或出料的变化而分阶段手动调整离合器或制动器的激磁电流，从而获得一致的张力。
自动张力控制器由张力传感器检测张力，控制器把张力数据处理后再去自动调整离合器或制动器的激磁电流从而控制卷绕物的张力。
在放卷端，放料的张力是依设于放料组的磁粉制动器的扭矩而定。
在收卷端，收料张力由磁粉离合器的传递扭矩来决定，为要保持固定的张力，须按卷径的大小来加大或减少传递扭矩。
自动张力控制器是以单片机为核心的一种新型智能张力控制器，其响应速度快，控制精度高，led数字显示张力值，手动/自动两种状态能缓冲无断点切换，使运转更加平滑；在自动状态下如卷绕物意外断裂或整机停机，该控制器能自动保持断点时的张力。
自动张力控制器启动后自动进入手动状态，而后如果触发手动/自动键，则自动灯亮，控制器进入自动状态。
再触发则又返回到手动状态。
在手动状态下，可以在额定范围内调节输出电流的大小，同时可以观察到实际张力的大小的变化。
同时可以调节设定张力的张力值，当有加调节键或减调节键按下时，设定张力将改变。
无论在手动状态或自动状态，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。
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台达张力控制变频收卷的控制原理24人阅读 | 0条评论发布于：2011-8-19 18:49:36一、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。
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。
改造周期小，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。
三、变频收卷的控制原理及调试过程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－－-收卷编码器的线数)。
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。
生的脉冲数、P2－－-收卷编码器的线数)。
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计算当中的公式计算（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）因为我们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/50HZ=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=9550*P/n=>T=140N.m。
所以Fmax=2*140*9/0.2=12600N。
(其中P为额定功率，n为额定转速)。
（4）调试过程：·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。
·将编码器的信号接至变频器，并在变频器上设定编码器的线数。
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。
因为运用死循环矢量控制时，运行频率总是在参考编码器反馈的速度，最大限度的接近设定频率，所以运行频率是在设定频率的附近震荡的。
·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，电机的转距特性很差，会出现抖动的现象。
电机的转距特性很差，会出现抖动的现象。
·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，进行一定的转距补偿.补偿的大小，可以以电机额定转距的百分比来设定。
四、真正的张力控制.4.1 张力控制的定义所谓的张力控制，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距。
4.2 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象真正的张力控制的效果，张力不是很稳定。
肯定会影响生产出产品的质量。
五、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距T=CmφmIa，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死循环控制。
（2）台达V系列的变频器是向量型变频器，能够完成张力控制，并能配合外部其他接口设备很好地完成收放卷功能。
目前，台达正在对张力控制收放卷专用的矢量型变频器V+系列进行开发，相信很快就能拥有该专用机型。
台达V+系列矢量型变频器张力的控制专用变频器的具有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。