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艾默生变频器和可编程控制器在浆纱机上的应用

2013-03-08 11:39
孤身万里游
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三、张力控制原理

  所谓的张力控制,通俗点讲就是要能控制电机输出多大的力,即输出多少牛顿。反应到电机轴即能控制电机的输出转矩。真正的张力控制不同于靠前后两个动力点的速度差形成张力的系统,靠速度差来调节张力的实质是对张力的PID控制,要加张力传感器。而且在大小卷启动、停止、加速、减速、停车时的调节不可能做到像真正的张力控制的效果,张力不是很稳定。肯定会影响产品的质量。

  变频收卷的实质是要完成张力控制,即能控制电机的运行电流,因为三相异步电机的输出转矩T=CmφmIa,与电流成正比。并且当负载有突变时能够保证电机的机械特性曲线比较硬。所以必须用矢量变频器,而且必须要加编码器闭环控制。用变频器做恒张力控制的实质是死循环矢量控制,即加编码器反馈。收卷的卷经是由小到大变化的,为了保证恒张力,所以要求电机的输出转距要由小到大变化。同时在不同的操作过程,要进行相应的转距补偿。即小卷启动的瞬间,加速,减速,停车,大卷启动时,要在不同卷经时进行不同的转距补偿,这样就能使得收卷的整个过程很稳定,避免小卷时张力过大;大卷启动时松纱的现象。

  Ø 卷径的计算原理

  根据V1=V2来计算收卷的卷径。因为V1=ω1×R1, V2=ω2×Rx。因为在相同的时间内由测长辊走过的纱的长度与收卷收到的纱的长度是相等的。即L1/Δt=L2/Δt,Δn1×C1=Δn2×C2/i

  (Δn1---单位时间内牵引电机运行的圈数、Δn2---单位时间内收卷电机运行的圈数、C1---测长辊的周长、C2---收卷盘头的周长、i---减速比)

  Δn1×π×D1=Δn2×π×D2/i

  D2=Δn1×D1×i/Δn2,因为Δn2=ΔP2/P2

  (ΔP2---收卷编码器产生的脉冲数、P2---收卷编码器的圈数)。Δn1=ΔP1/P1取Δn1=1,即测长辊转一圈,由编码器接到PLC。那么D2=D1×i×P2/ΔP2,这样收卷盘头的卷径就得到了

  Ø 收卷的动态过程分析

  要能保证收卷过程的平稳性,不论是大卷、小卷、加速、减速、激活、停车都能保证张力的恒定。需要进行转矩的补偿。整个系统要激活起来,首先要克服静摩擦力所产生的转矩,简称静摩擦转矩,静摩擦转矩只在激活的瞬间起作用;正常运行时要克服滑动摩擦力产生地滑动摩擦转矩,滑动摩擦转矩在运行当中一直都存在,并且在低速、高速时的大小是不一样的。需要进行不同大小的补偿,系统在加速、减速、停车时为克服系统的惯量,也要进行相应的转矩补偿,补偿的量与运行的速度也有相应的比例关系。在不同车速的时候,补偿的系数是不同的。即加速转矩、减速转矩、停车转矩、激活转矩;克服了这些因素,还要克服负载转矩,通过计算出的实时卷径除以2再乘以设定的张力大小,经过减速比折算到电机轴。这样就分析出了收卷整个过程的转矩补偿的过程。

  总结:电机的输出转矩=静摩擦转矩(激活瞬间)+滑动摩擦转矩+负载转矩。

  Ø 转矩的补偿标准

  1) 静摩擦转矩的补偿

  因为静摩擦转矩只在激活的瞬间存在,在系统激活后就消失了。因此静摩擦转矩的补偿是以计算后电机输出转矩乘以一定的百分比进行补偿。

  2) 滑动摩擦转矩的补偿

  滑动摩擦转矩的补偿在系统运行的整个过程中都是起作用的。补偿的大小以收卷电机的额定转矩为标准。补偿量的大小与运行的速度有关系。所以在程序中处理时,要分段进行补偿。

  3) 加减速、停车转矩的补偿

  补偿硬一收卷电机的额定转矩为标准,相应的补偿系数应该比较稳定,变化不大。

  相关的计算公式

  

  

 

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