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PLC变频器张力控制
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你可能喜欢变频矢量技术是如何在张力控制中应用的
变频矢量技术是如何在张力控制中应用的
&&&&&&& 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。但变频器需工作在闭环矢量控制方式，必须安装测速电机或编码器，以便对电机的转速做精确测量反馈。
　　转矩的计算公式如下：
　　T=（F×D）/（2×i）
　　其中：T变频器输出转矩指令F张力设定指令i机械传动比D卷筒的卷径
　　电机的转矩被计算出来后，用来控制变频器的电流环，这样就可以控制电机的输出转矩。所以转矩计算非常重要。这种控制多用在对张力精度要求不高的场合，在我鑫科公司就有广泛的应用。如精带公司的脱脂机、气垫炉的收卷控制中都采用了这中控制模式。
　　二、转矩模式下转矩模式下的张力开环控制
　　张力闭环控制是在张力开环控制的基础上增加了张力反馈闭环调节。
　　通过张力检测装置反馈张力信号与张力设定值构成PID闭环调节，调整变频器输出转矩指令，这样可以获得更高的张力控制精度。其张力计算与开环控制相同。不论采用张力开环模式还是闭环模式，在系统加、减速的过程中，需要提供额外的转矩用于克服整个系统的转动惯量。如果不加补偿，将出现收卷过程加速时张力偏小，减速时张力偏大，放卷过程加速时张力偏大，减速时张力偏小的现象。&&&&&&& 这种控制模式多用在造纸、纺织等卷取微张力控制的场合下。在我公司尚无需这种控制。
　　卷径计算
　　在所有的模式中都需要用到卷筒的卷径，大家知道，在生产过程中开卷机的卷径是在不断变小，卷取机的卷径在不断变大，也就是说转矩必须随着卷径的变化而变化，才能获得稳定的张力控制。可见卷筒的卷径计算是多么地重要。卷径的计算有两中途径：一种是通过外部将计算好的卷径直接传送给变频器，一般是在PLC中运算获得。另一种是变频器自己运算获得，矢量控制型变频器都具有卷径计算功能，在大多数的应用中都是通过变频器自己运算获得。这样可以减少PLC程序的复杂性和调试难度、降低成本。
　　变频器自己计算卷径的方法有三种：
　　1、速度计算法
　　通过系统当前线速度和变频器输出频率计算卷径。
　　其公式如下：
　　D=（i×V）/（π×n）D所求卷径I机械传动比n电机转速V线速度
　　当系统运行速度较低时，材料线速度和变频器输出频率都较低，较小的检测误差就会使卷径计算产生较大的误差，所以要设定一个最低线速度，当材料线速度低于此值时卷径计算停止，卷径当前值保持不变。此值应设为正常工作线速度以下。多数应用场合下的变频器都使用这种方法进行卷径计算。&&&&&&& 2、度积分法
　　根据材料厚度按卷筒旋转圈数进行卷径累加或递减，对于线材还需设定每层的圈数。
　　这种方法计算要求输入材料厚度，若厚度是固定不变的，可以在变频器中设定。此方法在单一产品的生产场合被广泛应用。
　　若厚度是需要经常变化的，需要通过人机界面HMI或智能仪表将厚度信号传送到PLC，由PLC或仪表进行运算后再传送给变频器。这种计算方法可以获得比较精确的卷径。在一般的国产设备上应用较少，我公司的进口设备，气垫炉的收、放卷控制上就采用这种计算方式。
　　3、模拟量输入
　　当选用外部卷径传感器时，卷径信号通过模拟输入口输入给变频器。由于卷径传感器的性能、价格、使用环境等原因，在国内鲜有使用。
　　矢量变频技术在卷取应用中的方法多种多样，在当前技术条件下，上述模式是最具有代表性的。无论是设计还是维修，了解你所使用设备的工作模式和控制特点是非常重要的。变频技术还在高速发展，新的理论和控制技术将不断涌现，控制模式还将继续推陈出新。我们期待着更先进、更实用的技术不断出现，以此来改变我们的生活。
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变频器恒张力控制简析
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利用变频器怎么实现张力控制？
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发表于： 22:35:30 楼主
1、在造纸行业，有这样一道工序，一个轮开卷放纸，一个轮卷曲收纸；
2、要求开卷轮放多少纸，卷曲轮能收多少纸；
3、如果开卷轮放的纸多，卷曲轮收的纸少，即转的慢，就会出现纸垂度大，甚至落在地上，卷曲轮的纸卷曲的就松乱；
4、仔细分析开卷卷曲的运动力学，不难发现，卷曲轮的速度要合适，快了纸绷得紧，张力大，可能将纸拉断；
5、仔细分析开卷卷曲的运动力学，不难发现，卷曲轮的速度要合适，慢了纸蓬松，张力小，可能将纸拖地，且纸卷曲的会散乱；
6、如果卷曲轮的电动机，在感觉纸的张力大时，会放慢速度；
7、如果卷曲轮的电动机，在感觉纸的张力小时，会加快速度；
8、这种机械特性就是大家说的软特性；
9、什么电机的机械特性是软特性？
10、串励电机的机械特性是软特性，例如手电钻，所以像钢皮的卷曲，一般都采用串励电机；
11、还有就是直流电机调压调速或者异步电机变频调速时，如果实现电机电流I 的闭环控制时，会表现出很软的机械特性；
12、如果用异步电机变频调速，在电机电流的闭环控制方式拖动卷曲轮，就会出现感觉纸的张力大时，会放慢速度；感觉纸的张力小时，会加快速度；
13、只要根据实际需要，实验确定电流的给定，就能很好的实现张力控制，纸不会落地，也不会拉断，而且缠绕整齐，松紧均匀！！！
&欢迎去我的博客，《电工与电子学习园地》：中华工控网&& 博客
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加TA为好友 发表于： 01:36:12 1楼
中国工控网与罗克韦尔中国有限公司联合举办Rockwell收放卷控制系统产品的技术研讨会，本资料为对此次研讨会上参会工程师提问的问答汇总资料－－－－－－-rockwell tension controller.doc，可以下载看看
/Common/ShowDetails.aspx?contr=DatumView&ElementID=5400001&&&&&
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加TA为好友 发表于： 08:42:09 2楼
1、由于张力控制中，如果纸的流出速度变化时，表现为张力大小变化，适宜电机软特性的控制方式；
2、纸的流出速度高时，卷绕力矩就减小，电机速度就增大；
3、纸的流出速度低时，卷绕力矩就增大，电机速度就放慢；&
4、这种方式控制时，电流的数值可以试验决定，这个电流运行时，电机的转矩不可能将纸拉断；
5、如果纸的流出速度为零，蜷曲电机的速度也会自动降到零，而不会将纸拉断。
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加TA为好友 发表于： 08:50:59 3楼
一些厂家的变频器有专用于卷绕张力控制的。
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加TA为好友 发表于： 13:53:43 4楼
引用明理 的回复内容：
一些厂家的变频器有专用于卷绕张力控制的。
1、所有变频器都可以完成这项工作；
2、用频率给定电位器给定电流，用电流互感器检测电机电流并通过变送器输出0～10V的电压反馈信号，比较后作为频率调节器的输入频率控制电压；
3、注意反馈信号极性，保证转速高时反馈电流信号电压高于给定电压时，频率调节器输出频率下降，转速降低；
4、注意反馈信号极性，保证转速低时反馈电流信号电压低于给定电压时，频率调节器输出频率上升，转速升高；
5、实际上这就是电机电流的闭环控制方式！
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加TA为好友 发表于： 13:56:25 5楼
引用Piston 的回复内容：
中国工控网与罗克韦尔中国有限公司联合举办Rockwell收放卷控制系统产品的技术研讨会，本资料为对此次研讨会上参会工程师提问的问答汇总资料－－－－－－-rockwell tension controller.doc，可以下载看看
替你做好链接，这样容易进。。
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加TA为好友 发表于： 19:09:40 6楼
1、所有变频器，都有给定频率输出接口；
2、从这个接口进入的控制信号到达的调节器就是变频调节器；
3、频率调节器输出改变的就是三相交流电的频率，通过该变频、改变转差、改变电机的运行参数；
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加TA为好友 发表于： 19:18:28 7楼
4、通过频率调节器可以实现以下几种控制：
1）频率闭环控制，给定的是频率，检测的是频率，频率调节器输出的是频率，用以对异步电机调速；
2）转速n2的闭环控制，给定的是n2，检测的是n2，频率调节器输出的是频率，用以对异步电机n2的闭环恒调速，实现机械硬特性；
3）电机电流的闭环控制，给定的是I，检测的是I，频率调节器输出的是频率，用以对异步电机电流I的闭环恒电流控制，实现恒转矩控制，实现机械特性的软特性；&
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加TA为好友 发表于： 19:22:16 8楼
5、上述控制方式，是所有变频器都能且仅能实现的控制方式，不同的变频器只有这几种控制方式的是否简易、方便、专业的差别；
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加TA为好友 发表于： 19:23:18 9楼
6、上述控制方式，是所有变频器都能且仅能实现的控制方式，不同的变频器只有这几种控制方式的是否简易、方便、专业的差别；没有矢量与V/F的区别！
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加TA为好友 发表于： 13:46:09 10楼
&卷经计算，张力分区，惯量补偿等感觉还是比较复杂的。&
1、在张力控制中，由于卷曲轮的卷曲半径越来越大，转动惯量也在增大，张力不变的情况下，负载转矩&会随着卷曲半径而增大；
2、由于卷曲轮的卷曲半径与总卷曲转数成正比，所以通过转数计数器确定卷曲半径、负载转矩的变化、负载转动惯量的变化！
3、也可以通过转数计数器控制给定电流闭环的电流给定量
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加TA为好友 发表于： 15:23:26 11楼
我是做薄膜行业的应该很相识，你说的这种情况是可以控制的，向这种一般都有一个浮滚，浮滚有适当的压力可以上下浮动不至于拉断纸和薄膜，电机的快慢就靠浮滚了，浮滚上下靠气缸。气缸的压力通过压力传感器转换成4-20ma电流或0-10电压，当浮滚上升时说明后面电机比前面的快了，浮滚压力就会变大，变大以后就会经过压力传感器发出4-20ma电流或0-10电压，将这个值传给变频器。从而实现自动控制。反而道理一样。我们设备可能不一样& 希望能帮到你
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加TA为好友 发表于： 18:31:28 12楼
引用liusitao 的回复内容：
&&浮滚上下靠气缸。气缸的压力通过压力传感器转换成4-20ma电流或0-10电压，当浮滚上升时说明后面电机比前面的快了，浮滚压力就会变大，变大以后就会经过压力传感器发出4-20ma电流或0-10电压，将这个值传给变频器。从而实现自动控制。&&
1、你的方法是，靠&浮滚&检测张力；
2、在变频器的频率调节器的输入口，给定张力，&浮滚&检测反馈张力，变频器输出频率；
3、当张力增大时，大于给定张力，频率调节器输出频率下降，卷曲电机速度减小；
4、当张力减小时，小于给定张力，频率调节器输出频率上升，卷曲电机速度增大；
5、你的开卷卷曲设备原理，应用的是变频器变频f 调速原理，即张力闭环控制原理；
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加TA为好友 发表于： 18:41:41 13楼
6、我的方法和你不同：
1）我的方法是，张力大时，即电机负载大时，电机速度减小；张力小时，即电机负载小时，电机速度上升；
2）我检测反馈的是电机的电流，电机电流增大，意味张力增大，频率调节器输出频率下降，电机速度下降；电机电流减小意味张力减小，频率调节器输出频率上升，电机速度升高；
3）我的原理靠的是电机机械软特性，利用的是变频调速的电机电流I的闭环控制；
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加TA为好友 发表于： 09:21:07 14楼
回复内容：
对：刘志斌 关于
6、我的方法和你不同：
1）我的方法是，张力大时，即电机负载大时，电机速度减小；张力小时，即电机负载小时，电机速度上升；
2）我检测反馈的是电机的电流，电机电流增大，意味张力增大，频率调节器输出频率下降，电机速度下降；电机电流减小意味张力减小，频率调节器输出频率上升，电机速度升高；
3）我的原理靠的是电机机械软特性，利用的是变频调速的电机电流I的闭环控制；
内容的回复：
你当真做过纸机项目么？哪家纸厂是你老大做的？
纸上谈兵，你也得有纸才行啊！
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加TA为好友 发表于： 20:12:12 15楼
引用铁戟沉沙 的回复内容：
&&纸上谈兵，你也得有纸才行啊！
1、你有纸，你不说一个字的技术，也白搭；
2、也可以批判，我哪里说错了，请指正。
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加TA为好友 发表于： 09:30:44 16楼
有好的观点大家一起学习一下，听由经验的师傅说造纸行业张力靠矢量控制，具体我也不太清楚，有了解的师傅发表一下自己的观点
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加TA为好友 发表于： 11:22:07 17楼
我做过类似的设备
用一台变频器做收卷（速度控制）根据你的需要的负载扭矩大小选定功率
防卷用磁粉制动器（磁粉闸）恒力矩控制用恒流源就可以 要是需要运转中张力变化 加一个张力控制器（附带张力传感器）就OK了
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加TA为好友 发表于： 11:24:21 18楼
要是需要双向都能收放卷的话给我发E-mail我把方案发给你
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加TA为好友 发表于： 11:40:09 19楼
引用liusitao 的回复内容：
我是做薄膜行业的应该很相识，你说的这种情况是可以控制的，向这种一般都有一个浮滚，浮滚有适当的压力可以上下浮动不至于拉断纸和薄膜，电机的快慢就靠浮滚了，浮滚上下靠气缸。气缸的压力通过压力传感器转换成4-20ma电流或0-10电压，当浮滚上升时说明后面电机比前面的快了，浮滚压力就会变大，变大以后就会经过压力传感器发出4-20ma电流或0-10电压，将这个值传给变频器。从而实现自动控制。反而道理一样。我们设备可能不一样& 希望能帮到你
一看便是同为江湖漂的大侠&& 相见恨晚！！牢骚一句（做我们这行孤独 啊）这种控制方式 是日式包装设备早期的控制方式 很经典 现在这种控制方式也有很多厂家在用 不过都是用在 脉动卷取上做张力控制的 但在连续高速运转的情况下应该用张力传感器反馈补偿做PID运算 控制输出张力 不过这种控制造价比较高& 单方向收卷买个张力控制器效果很好造价也低&& （个人见解！！！）&
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加TA为好友 发表于： 11:16:26 20楼
你好：求助！
&&&&&&&&&&& 在变频器端子上外接模拟电位器调整频率到一个适合的频率，在用pid开关 由手动转换到自动 ，变频器接受到负载电路上检测的反馈电流，进行跟踪调节，（非变频器说明书中说的&&&& 闭环预置频率，），请帮我选一变频器型号和电路图，
邮箱;&&&& 谢谢
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加TA为好友 发表于： 12:15:41 21楼
西安力士乐变频器&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
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