帶卷徑計算的恒張力控制系統(tǒng)的分析

1、帶卷徑計算的恒張力控制系統(tǒng)的分析摘 要：本文論述的是一種新型的恒張力卷繞系統(tǒng)，采用的是直接轉矩控制模式，在該系統(tǒng)中不需要用卷徑丈量環(huán)節(jié)與張力丈量環(huán)節(jié)，用計算的方 法得到卷徑信息和轉矩信息，實現(xiàn)恒張力控制模式。關鍵詞：轉矩控制；卷徑計算；恒張力控制Abstract : This paper describe, is a new type of constant tension winding system , using the direct torque control mode, in which the system do not need to link with the roll di

2、ameter measurement links and tension measurements links, using the calculation method to know the information of the roll diameter and the information of the torque diameter, to achieve constant tension control mode.Key words : Torque control ； Roll diameter calculation ； Constant tension control1引言

3、在現(xiàn)代的產業(yè)生產中，特別是造紙，紡織，金屬制品的生產過程中，利用張力調節(jié)收卷機的速度最為普遍。在以往的轉矩控制模式中，由于收卷輪的半徑 是在逐漸增的大，很難保證其收卷張力是恒定的，產品質量得不到保證。所以，只有在收卷過程中采用恒張力控制模式才能夠確保產品高質量。2系統(tǒng)先容本文論述的是一種大型捻股機的卷繞系統(tǒng)，利用的是變頻控制器的直接轉矩控制模式，實現(xiàn)恒張力卷繞控制，無須張力檢測與卷繞直徑檢測，無須松緊架同 步裝置。控制所需要的力矩與卷繞直徑直接通過可編程控制器（PLC）內部計算獲得，不需要時時檢測卷徑的一種簡單的方法。在一般的變頻控制過程中，變頻器的工作模式是速度控制模式，為了確保恒定的張力，

4、裝置中就一定要有一個張力檢測部件。而這個檢測部件的任務就是 把檢測到的張力反饋到變頻裝置中，進行PID調節(jié)。恒張力控制就要求有恒定的轉矩，但是在收卷過程中，其收卷輪的半徑是在不斷地增大的，這就要求電機的轉矩也是在逐漸增大的（轉矩即是張力與半徑的成績）。通過卷徑計算，得到卷徑的即時數(shù)據(jù)。再根據(jù)張力基本恒定，可得到即時電機的轉矩。 其基本特點就是：一方面通過卷徑計算，轉矩計算，通過PLC，把這個不斷變化的轉矩傳送給變頻器。另一方面是利用速度限幅，來控制變頻器的輸岀頻率，使電機的線速度穩(wěn)定，從而達到張力恒定的目的。在所構成的應用系統(tǒng)中，DP通訊在PLC和變頻器之間實現(xiàn)轉矩給定和速度限幅的信息的傳遞。

5、3.卷徑與轉矩的計算（1）卷徑計算在工作過程中，假設拉出來的絲很細（0.22mm ），在纏繞時所產生的縫隙可以忽略不計。而根據(jù)體積不變原則，在工作中的某一時刻，收線輪上的線 的體積為：% = 5D： M存2 5% 2卩設：巧為收線輪瞬時總障積；為收鏡輪原肚積'耳為收線輪的瞬時直徑，久就為收線 輪最小直徑云處收線輪寬.（如圖所示），所以收線輪上的線的體積次h兀二叫-%詁再根據(jù)IH柱悴悴積公式=V 7Tr2h設|耳再收線輪上B5綻的體積j厶為枚線輪上裁的長度】國為線的直徑.即可得到兀二厶加4“=5加一化簡得:近"兔嚴護眼D嚴Ld+LD$imi式中孔 八 盤迪均為已抑的常墨 只有厶

6、是一個變重，即2的大出只與厶育關*卩 即可得出這樣的結果：收線輪的直徑大小，是由所收線的長度決定:的，與其他變量無關口（2）轉矩計算根搖力矩計算公式，T=F S,式中F為力距，F(xiàn)為張力，£為半徑口T-Mi F 二一A£恒定，就要求力距的變化與卷徑的變化成正比。在系統(tǒng)中，隨著收線長度的增加，其收線輪的半徑是在逐漸增加的。要保證張力 兀熟一 -2L 一.心Unitt Dg式中* 7；血沖初始丈I袒，冬溝在工作過程中的瞬時力袒所以，在某一時刻，其力矩的大小就可以通過這個式子在可編程控制器內計算岀來，再把這個數(shù)值通過DP通訊送到變頻器。4應用實例在大型的的捻股機的收卷過程中，為了更

7、好的進步產品質量，其收卷電機采用的是力矩控制模式。該系統(tǒng)中，觸摸屏，可編程控制器與變頻器之間的連接如圖2所示。在這個系統(tǒng)中，我們可以在顯示屏上設定電機的張力大小和速度限幅的頻率，PLC把這兩個數(shù)字量讀進，通過力矩計算，把張力變成模擬量信號給定到變頻器。那么，變頻器在執(zhí)行這一指令時，電機就是在力矩恒定的狀態(tài)下工作的。當收卷輪的卷徑增大時，PLC就通過卷徑計算，力矩計算。把新的模擬量信號傳送到變頻器，變頻器又執(zhí)行這一新的指令。這樣通過不中斷的計算，收卷電機的轉矩在隨卷徑的增大而增大，就可以保證收 卷電機的張力恒定。5.結束語利用轉矩控制模式卷繞與速度控制模式卷繞相比，轉矩模式要來得簡單，這首先表現(xiàn)在轉矩模式卷繞省掉了松緊架同步環(huán)節(jié)。利用可編程控制器內部強大的計算能力，來計算卷徑和力矩，又省掉了卷徑檢測環(huán)節(jié)與張力檢測環(huán)節(jié)，進一步簡化了系統(tǒng)硬件構成。恒張力控制模式與變張力控制模式相比，恒張力控制模式所生產的產品質量比變張力控制模式下生產的產品質量有大幅度的進步，所以，恒張力控制模式更適用于成品的卷繞。DP總線的使用，使得變頻器和可編程控制器之間的信息交換方便快捷。參考文獻1 王鴻博 P