節(jié)能降耗

引言

    在很多自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中，必須保證被加工材料的張力恒定，才能保證產(chǎn)品的品質(zhì)和生產(chǎn)效率。如拉絲、紡織、鋼帶收放卷等行業(yè)中，都大量的應(yīng)用到恒張力控制。

 

一、控制方式及其特點(diǎn)

 

    根據(jù)各種場(chǎng)合不同，控制方式可分為：閉環(huán)控制和開(kāi)環(huán)控制兩種方式。

1、閉環(huán)控制方式

    使用張力檢測(cè)裝置直接檢測(cè)材料張力，以反饋形式經(jīng)過(guò)PI運(yùn)算來(lái)達(dá)到恒定的閉環(huán)式全自動(dòng)控制方式稱(chēng)為閉環(huán)速度控制。

盡管可以獲得與目標(biāo)值相應(yīng)的正確張力，但是相對(duì)于短時(shí)間的干擾容易引起擾動(dòng)現(xiàn)象，所以需要進(jìn)行比例積分控制。偉創(chuàng)變頻器對(duì)于這種擾動(dòng)處理表現(xiàn)非常優(yōu)越。

    特點(diǎn)：適合應(yīng)用在容易安裝張力反饋裝置系統(tǒng)（張力桿、氣缸擺臂、浮動(dòng)輥）、線速度高的場(chǎng)合。如微拉機(jī)、細(xì)拉機(jī)等。

    在我們使用客戶的長(zhǎng)期合作中，我們了解到，在閉環(huán)張力控制中擺臂系統(tǒng)由于長(zhǎng)期處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，外部環(huán)境又非常惡劣，所以張力臂氣缸是最大的易損件，而且不管是使用位移傳感器還是電位器都存在信號(hào)衰減和現(xiàn)場(chǎng)干擾等問(wèn)題。

2、開(kāi)環(huán)控制方式（無(wú)張力反饋）

    開(kāi)環(huán)是指不需要張力反饋信號(hào)，變頻器直接控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，輸出頻率跟隨材料的線速度自動(dòng)變化。如果加裝脈沖編碼器，可以更精確控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。

    在收卷（放卷）時(shí)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定空徑D1（滿徑D）、線速度（V）、材料厚度（T）在單位時(shí)間（S）內(nèi)進(jìn)行厚度累積運(yùn)算來(lái)自動(dòng)卷徑檢測(cè)，以控制收卷扭矩和放卷制動(dòng)扭矩來(lái)達(dá)到恒張力控制。在PLC內(nèi)部建立收（放）卷數(shù)學(xué)模型，實(shí)時(shí)精準(zhǔn)控制收（放）卷電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，達(dá)到恒張力收卷。

   其收卷數(shù)學(xué)模型為：

D=√D12+4TVtF0/∏*KB*K
其中：T ——材料厚度
KB——加減速慣量補(bǔ)償
F0——初始空卷張力設(shè)定
K ——錐度系數(shù)
D1——最小直徑
D4 ——最大直徑
V ——線速度
D——當(dāng)前卷徑

    與閉環(huán)控制方式相比而言，它對(duì)劇烈干擾影響不會(huì)產(chǎn)生過(guò)敏反應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的張力控制。

特點(diǎn)：適合應(yīng)用在無(wú)法安裝張力反饋裝置的場(chǎng)合。通過(guò)人機(jī)界面可以很直觀的設(shè)定相關(guān)參數(shù)。

下面我們對(duì)開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)矩控制方式做闡述。

二、系統(tǒng)配置

 

    目的：無(wú)須在變頻器做任何操作。（除了幾個(gè)基本參數(shù)需要設(shè)置外）即可方便的在線直觀的進(jìn)行監(jiān)控、卷徑設(shè)定、卷徑復(fù)位等操作。

系統(tǒng)配置如下：

 

1、PLC 主機(jī)FX1N-8MR  通訊模塊FX1N-485BD

      PLC與主驅(qū)動(dòng)變頻器、收（放）卷變頻器進(jìn)行RS485通訊。通訊協(xié)議采用MODBUS RTU標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)設(shè)定的卷徑、材料厚度、線速度等參數(shù)在PLC軟件里進(jìn)行累積厚度演算出當(dāng)前卷徑。從而根據(jù)當(dāng)前實(shí)時(shí)卷徑計(jì)算出收（放）卷頻率。發(fā)送讀、寫(xiě)命令控制變頻器運(yùn)行/停止、輸出頻率。

 

2、觸摸屏 根據(jù)工藝要求在畫(huà)面參數(shù)欄里面設(shè)置空徑、滿徑、材料厚度等參數(shù)。監(jiān)控當(dāng)前卷徑 、累計(jì)米數(shù)、輸出頻率等?？刂茩诶锩鎸?shí)現(xiàn)收（放）卷功能切換、起停、卷徑復(fù)位、參數(shù)清零等等。

 

3、ECF100-L專(zhuān)用型變頻器  主機(jī)配置15KW變頻器。 從機(jī)收（放）卷配置11KW變頻器。具有良好的低頻轉(zhuǎn)矩性能。轉(zhuǎn)差補(bǔ)償針對(duì)恒張力控制轉(zhuǎn)矩控制表現(xiàn)出優(yōu)越的特性。