森蘭SB70變頻器在薄膜卷繞機上的應用
工業(yè)上常見的薄膜卷繞主要包括布、紙張、塑料薄膜等，對于張力的精度要求高，而且卷徑的變化范圍大，張力要求是隨卷徑增大而不斷變化的，即需要張力錐度控制，防止損傷卷軸或造成內(nèi)部褶皺。森蘭SB70系列變頻器完全可以通過對其自身功能模塊進行設置，充分利用算術(shù)單元和計數(shù)器等功能，實現(xiàn)薄膜卷繞所要求的張力錐度控制。方案如下： 
由代表薄膜線速度的主機（加工機）運行頻率和卷繞薄膜的實時卷徑，計算出相應的從機（收卷機）主給定頻率，以此作為前饋；同時用PID調(diào)節(jié)器控制薄膜的張力PID輸出，對給定頻率進行不斷修正，將修正后的頻率作為收卷電機的給定頻率。這種前饋和反饋共用的復合控制方法控制精度很高，很多張力控制專用的變頻器都使用了這種方法。
第一部分：收卷機給定頻率的計算
用戶需要知道三個值，分別是初始卷徑、最終卷徑和薄膜厚度。根據(jù)這三個值，計算出參數(shù)設置所需要的幾個數(shù)值。
假設薄膜的最終卷徑為1000mm，初始卷徑為100mm，薄膜厚度為0.05mm,則：
初始卷徑百分比值D0＝100/1000＝10％；
計數(shù)器設定值＝1000/（0.05×2）＝20000；
計數(shù)器設定值＝1000/（0.05×2）＝20000；
計數(shù)器預置值＝100/（0.05×2）＝2000。
此時計數(shù)器計數(shù)值（以設定計數(shù)值為100％）就相當于一個卷徑傳感器的輸出信號，即為實時的卷徑值D（以最終卷徑為100％）。
主機頻率為F0，從機頻率為F，當前卷徑值為D（以最終卷徑為100％），則可以知道：
F0×D0 ＝ F×D；
即可以算出F ＝ F0×（D0/D）；
先通過算術(shù)單元3算出 D0/D的值；再通過算術(shù)單元2計算F0（即AI1）乘以算術(shù)單元3的輸出，即為F的值。此時算數(shù)單元2的結(jié)果即為收卷機的主給定頻率，所以將收卷機的頻率給定通道設成算術(shù)單元2給定。這樣就完成了收卷機主給定頻率的設定。
第二部分：PID的給定計算
采用閉環(huán)張力控制的方法，PID的給定值應該設定為用戶需要的張力值。但是，用戶需要的張力值并不是一個常數(shù)，而是一個隨著卷徑變化而不斷變小的值，即張力有一個錐度。如下圖：
張力的錐度公式為：
T ＝ T0×[1－K×（1－D0/D）>
＝ T0×（1- K）＋T0×K×（D0/D）
其中 T——實際的理想張力（以張力傳感器最大張力值為100％）；
T0——初始張力值（以張力傳感器最大張力值為100％）；
K——張力錐度系數(shù)，范圍為0～100％；
D0——初始卷徑（以最終卷徑為100％）；
D——實時卷徑（以最終卷徑為100％）。
其中T0×（1-K）和T0×K都是常量。
T0——初始張力值（以張力傳感器最大張力值為100％）；
K——張力錐度系數(shù)，范圍為0～100％；
D0——初始卷徑（以最終卷徑為100％）；
D——實時卷徑（以最終卷徑為100％）。
其中T0×（1-K）和T0×K都是常量。
于是由算術(shù)單元4算出T0×K×（D0/D）的值，其中D0/D為算數(shù)單元3的結(jié)果，T0×K為數(shù)字設定；再由算術(shù)單元1計算出T，即T0×（1- K）＋T0×K×（D0/D），其中T0×K×（D0/D）為算術(shù)單元4的結(jié)果，T0×（1- K）為數(shù)字設定。
此時，算術(shù)單元1的結(jié)果即為用戶需要的實時張力值，將PID的給定通道選擇為算術(shù)單元1給定。這就完成了PID給定通道的設定。至此，就完成了張力控制方案設計。
現(xiàn)場運行情況如下：當主機開始起動后，從機接受起動信號開始起動，并根據(jù)卷徑的變化和張力傳感器的反饋不斷調(diào)整輸出頻率，使張力傳感器以基準位置按張力錐度要求隨卷徑變化，卷繞電機一直穩(wěn)定運行。減速過程中張力傳感器也沒有大的偏移，直至停機（如果需要在停機時保持張力可以采用森蘭SB70的零伺服功能）。整個過程中沒有變形或松弛現(xiàn)象發(fā)生。
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