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[EplanP8网]变频器转矩控制在绕卷机张力控制中的应用

在绕卷机和导开机的工作过程中卷轴的直径随着绕卷(或导开)的累积不断变大(或变小),而且很多场合中需要绕卷的线速度和制品的张力保持稳定。这就需要卷轴的角速度和转矩随着直径的变化而变化。例如有一台导开设备,制品由输送带牵引,牵引制品的张力有一根张力检测辊检测,制品导开辊的卷轴有一定阻尼使得制品在导开过程中有一定张力,制品导开的动力由一根带变频电机的垫布绕卷辊提供。设备大致结构如下图所示
变频器转矩控制在绕卷机张力控制中的应用

如图所示,在输送带运行的过程中带动其上面的制品向前移动,从而在张力辊上产生一个大约45度角的张力。根据工艺的要求需要在导开的过程中制品在导开辊上产生一定的张力保证制品有一定的张紧度。从图中可知,导开制品的速度由垫布绕卷辊控制,且制品的张力也是由垫布绕卷辊来实现的。那么在垫布上产生的张力
F(张力)=F(导开阻力)-F(垫布绕卷)
在这个过程中制品是张紧的,那么如果采用速度控制的方式来实现,则很容易出现张力过大(导开线速度<</span>输送带线速度)或张力过小(导开线速度>输送带线速度)的情况,即便导开线速度=输送带线速度也很难让制品有一定的张力。
既然速度控制很难去实现,可以考虑采用变频器的转矩控制来实现这个功能。速度控制以速度为控制对象,负载大小的变化对控制要求没有影响,变频器的目的是保证速度达到设定值。而转矩控制则不一样,变频器控制的是电机的输出转矩,使之与负载相匹配。对于速度而言,转矩控制则不考虑速度的大小。速度的变化则由电机输出的转矩与负载转矩的大小决定,当电机转矩大于负载转矩时电机加速,当电机转矩小于负载转矩时电机减速。变频器采用转矩控制模式并使用PID对张力反馈值进行运算得到转矩给定值,最终使得张力值稳定在设定值附近。经过测试,实际控制效果能够满足张力控制需求。
在测试的过程中发现有些问题需要注意一下,比如张力给定为零且没有加负载时电机并不是静止的,变频器任然有5%左右的转矩输出,具体原因还待日后分析查找;另外,在使用转矩控制时在有些情况下会出现负载突然大幅度减小的情况,这是会出现电机高速运转,如果这种情况会造成危险,那么就得想办法尽量避免;其次,有些时候不需要转矩控制的时候需要电机以一定的速度运行,那么可以采用将转矩控制切换到速度控制的方式来实现。

本文转自故乡的云博客http://blog.sina.com.cn/s/blog_9a1ad43a0102vzgu.html

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