恒张力解决方案

恒张力解决方案——收放卷设备应用BWS伺服驱动器

一、标准伺服驱动器与收放卷伺服驱动器型号介绍

收放卷行业伺服驱动器，可以进行卷径计算。

BWS-BBH仅仅支持速度控制模式与转矩控制模式，BWS-BBR不仅支持速度控制模式，转矩控制模式还支持电子兜轮功能。

二、速度控制与转矩控制各种方案比较

方案1：复合控制模式

我们在速度控制应用场合，在系统中有个张力摆杆或者气动浮辊，这是个很典型的信息，可以用我们的复合控制模式，在速度控制模式下做卷径计算，实现恒定线速度控制。那么进行复合控制实现跟随前级速度且线速度恒定，我们可以通过一个简单的应用来做解释。首先复合控制是过程开环和模拟量反馈闭环控制，在调试指导里我们有个拉丝机速度控制方案，前级有个主拉伸伺服驱动器，收卷伺服驱动器跟随前级速度，有张力摆杆做PID调节，收线变频器采用V5-T变频器做卷径计算。过程开环频率由AI1输入前级速度，必须设置P0.04=1，设置P0.03=3或7为复合控制模式，P1.05=2模拟量反馈闭环控制主反馈为AI2输入浮辊信号模拟量。浮辊在收卷过程中的平衡位置有个目标模拟量，设置P8.00=目标模拟量，如果浮辊实际位置在目标量左右时，PID就进行调节，在开环频率给定基础上叠加一个反馈量，这样基本上已经可以实现生产过程中的恒定线速度控制.但是由于有些设备,收放卷过程中卷径变化很大，我们要进行卷径计算，伺服驱动器随着卷径计算变大,会自动降低运行频率，更好的达到线速度同步。

这里我们说说速度控制的卷径计算问题：收卷伺服驱动器张力控制专用说明书HO 组功能码是卷径计算的关键功能码。首先要有个前级速度模拟量进入A收放卷行业伺服驱动器AI模拟通道，作为跟随前级速度。H0.00=1为收卷模式，H2.00为放卷模式。从H0.01到H0.10这些功能码一定要设置正确，卷径计算与这些参数有关系。当设置好这些参数后，可以先运行设备，观察D2.21卷径计算实际值，然后目测收卷材料实际收卷径是多少，如果D2.21偏大则修改H0.04最大线速度小点，反之则反，当计算卷径D2.21与实际目测基本一致时，则卷径计算正确，H0.11是伺服驱动器执行内部计算调节频率的参数，D2.21到H0.11有个卷径检出时间H0.16，可以适当调节H0.16的大小，使H0.11卷径跟随D2.21稳定且响应时间适当。卷径大小和频率的关系这里有个公式：线速度（V）∝频率（F）×卷径（D），也就是在收卷生产中，卷径越大，频率越低，从而保持材料

线速度恒定。

以上有卷径计算满足线速度恒定，复合控制中的PID调节对线速度的不稳定因素进行微调，从而能更好的达到生产收卷的需求。

方案2：恒转矩控制模式

这里有个计算公式：张力（F）×卷径（D/2）=转矩（T）

采用转矩控制模式，必须设定P0.03=4为矢量控制，PD.00=1为转矩控制模式，由P6.21选择转矩张力指令与速度限定指令通道，比如由AI1给定速度限定指令，由AI2给定转矩控制指令，则设置P6.21=0016

伺服驱动器在收卷皮革应用中，采用恒定转矩控制方式，基本可以满足生产收卷的需求，这种控制方式是伺服驱动器最简单的控制方式，只是给定一个转矩，一个速度限定，然后对材料进行收卷生产。由于皮革材料韧度较大，采用简单的转矩控制方式也可以满足收卷的要求。

由上面公式可以得到，随着收卷卷径的增大，材料的张力会减小，收卷材料会稍微松点，此时操作工人可以适当扭大转矩（T）给定电位器，需要适时观察材料收卷松紧程度，来调节转矩给定电位器，这样需要操作工人手动控制，在生产中很不方便。在有些行业应用系统中，传动系统中加入一个张力控制器，我们给定一个恒定的转矩，随着收卷材料卷径变大张力需要变大，加入张力控制器后会自动增大收卷材料张力，但是张力控制器成本高，也不能更好的满足行业系统的需要。所以我们需要做卷径计算，通过我们伺服驱动器来调节转矩大小。以下我们介绍方案可以进行卷径计算，使张力保持恒定。

方案3：恒转矩控制模式下的H1.24转矩补偿

计算公式：张力（F）×卷径（D/2）=转矩（T）

此方案是解决方案2存在的问题。当由AI模拟量给定一个转矩量后，电位器给定的转矩就恒定不变了，由上面公式，随着卷径变大，张力会变小，当伺服驱动器能够做卷径计算，随着计算卷径变大，伺服驱动器内部会自动增大转矩给定，那么此时收卷材料张力就会保持不变。这里AI给定的转矩量（T）不变，由变频器内部增大转矩（T）给定量。

生产过程中，收卷卷径越来越大，给定的转矩也要相应变大，必须设置H1.24为某一参数值，H1.24为转矩控制下的卷径张力系数，修正后转矩给定量=修正前转矩给定量×(1+H1.24×(当前卷径H0.11/空卷卷径-1))，相当于此公式：张力（F）×卷径（D/）

=（1+K）转矩（T），对转矩（T）进行了修正。补偿随着卷径增大而增大的扭矩。卷径计算在本方案中也起决定作用，必须正确计算卷径，才能正确补偿转矩量。有关卷径计算涉及到HO组功能码，和速度控制方案1卷径计算方式一样。请参考查阅。

方案4：恒张力控制模式

说此方案之前我们先做个比较：恒转矩与恒张力。首先设置PD.00=1为转矩控制模式,如果设置H1.00=0时，模拟量给定值为转矩量（T），如果设置 H1.00=1时，模拟量给定值为张力（F）。前面两个方案，我们都采用模拟量给定转矩（T）控制方案，方案4我们由模拟量给定恒定张力（F）。

在方案3中我们通过设置H1.24张力系数来实现材料恒定张力的控制,模拟量给定的是转矩(T)。方案4我们设置H1.00=1，由模拟量给定张力（F），随着卷径增大，伺服驱动器自动调节转矩变大，实现恒定张力控制。P6.21=0048，4为张力设定，8为速度限定。在HO组设置有关参数进行卷径计算，和方案1卷径计算方式一样，请参考查阅。模拟量给定的是张力（F），此时设置了H1.00=1，还要设置张力设定源H1.01，若为1则为模拟量输入，H1.02为+10V模拟量对应的最大张力，H1.08材料密度必须设置准确，当设定一个材料密度后，启动系统运行，如果卷径计算不够准确，频率波动较大，也可以适当调节H1.08的数值、H1.09设置收放卷材料宽度。

设置以上数据后，可以实现生产收放卷时，恒定张力的控制。方案4是我们做收放卷控制时的最高级调节方式，包括了收放卷行业的很多应用。

三、注意事项：

在做复合速度控制、恒转矩控制、恒张力控制时，要实现线速度或张力恒定，卷径计算。是非常重要的，卷径计算错误，也就没法达到所需控制效果。

在默认的线速度计算卷径模式下，做卷径计算要求有前级线速度

1）复合速度控制时，前级速度作为主给定设置P0.04=1；

2）恒转矩控制模式下的H1.24转矩补偿制时，P6.21分别为0016，均由AI1作速度限定，AI2作转矩给定，AI3作线速度给定，还要设置P0.04=3，由AI3给定前级线速度，才能进行卷径计算。

3）恒张力控制时，P6.21分别为0048，由AI2确定张力给定，AI1即作为速度限定也作为线速度给定，才能进行卷径计算。

四、以上方案需要注意的功能码参数设置和模拟量通道设置