艾默生PLC和變頻器在漿紗機(jī)上的應(yīng)用衰惜，此電氣系統(tǒng)采用PLC集中管理丐浑，分散控制噪设，系統(tǒng)集中化碗挟，簡(jiǎn)約化，易控性強(qiáng)乔墙，更好的降低故障率竞谒。 方案配置如下：

　　PLC系統(tǒng)由艾默生EC202416BAR主模塊，16點(diǎn)的數(shù)字量輸入模塊和4路模擬量輸出模塊組成腔召。

　　操作界面采用工業(yè)級(jí)液晶觸摸屏杆查，可動(dòng)態(tài)修改控制參數(shù)，方便顯示當(dāng)前速度臀蛛，當(dāng)前匹長(zhǎng)亲桦、匹數(shù)及系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。

　　邊軸電機(jī)變頻器采用高性能通用型的EV2000系列浊仆，織軸收卷TD3300 22KW張力變頻器客峭。此變頻器是張力專用變頻器，內(nèi)置張力控制功能。采用獨(dú)立變頻模式舔琅，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等恐，維護(hù)方便，穩(wěn)定度高备蚓，保證收卷的張力及線速度课蔬，在小卷到大卷的變化過(guò)程中穩(wěn)定可靠。在加減速中的自動(dòng)補(bǔ)償控制郊尝，使加減速中張力更穩(wěn)二跋，更有上卷防斷紗程序，使上卷起機(jī)時(shí)便于操作良稽。

　　本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：

　　張力設(shè)定在人機(jī)上設(shè)定挥挚，人性化的操作;

　　使用先進(jìn)的控制算法:卷徑的遞歸運(yùn)算;空心卷徑激活時(shí)張力的線性遞加;張力錐度計(jì)算公式的應(yīng)用;轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)調(diào)整等等;

　　卷徑的實(shí)時(shí)計(jì)算，精確度非常高坞裂，保證收卷電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的平滑性能好卜伟。并且在計(jì)算卷徑時(shí)加入了卷徑的遞歸運(yùn)算，在操作失誤的時(shí)候声碴，能自己糾正卷徑到正確的數(shù)值;

　　因?yàn)槭站硌b置的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是很大的米原，卷徑由小變大時(shí)。如果操作人員進(jìn)行加速扫应、減速虹悄、停車、再激活時(shí)很容易造成爆紗和松紗的現(xiàn)象忽秕，將直接導(dǎo)致紗的質(zhì)量场魏。而進(jìn)行了變頻收卷的改造后，在上述各種情況下悦要，收卷都很穩(wěn)定筝闹，張力始終恒定。而且經(jīng)過(guò)PLC的處理腥光，在特定的動(dòng)態(tài)過(guò)程关顷，加入一些動(dòng)態(tài)的調(diào)整措施，使得收卷的性能更好;

　　在傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)收卷的基礎(chǔ)上改造成變頻收卷武福，非常簡(jiǎn)便而且造價(jià)低议双，基本上不需對(duì)原有機(jī)械進(jìn)行改造。改造周期短捉片，基本上兩三天就能安裝調(diào)試完成;克服了機(jī)械收卷對(duì)機(jī)械磨損的弊端平痰，延長(zhǎng)機(jī)械的使用壽命。方便維護(hù)設(shè)備界睁。

　　機(jī)臺(tái)上的所有操作部分全部采用36V以下的安全電觉增，以保證操作中的使用安全兵拢。

　　二翻斟、系統(tǒng)框圖

　　三逾礁、張力控制原理

　　所謂的張力控制，通俗點(diǎn)講就是要能控制電機(jī)輸出多大的力访惜，即輸出多少牛頓栗柴。反應(yīng)到電機(jī)軸即能控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。真正的張力控制不同于靠前后兩個(gè)動(dòng)力點(diǎn)的速度差形成張力的系統(tǒng)净彼，靠速度差來(lái)調(diào)節(jié)張力的實(shí)質(zhì)是對(duì)張力的PID控制憎材，要加張力傳感器。而且在大小卷啟動(dòng)朗恤、停止投墩、加速、減速茸太、停車時(shí)的調(diào)節(jié)不可能做到像真正的張力控制的效果彰畅，張力不是很穩(wěn)定〖逗洌肯定會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量誉缚。

　　變頻收卷的實(shí)質(zhì)是要完成張力控制，即能控制電機(jī)的運(yùn)行電流琢喷，因?yàn)槿喈惒诫姍C(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩T=CmφmIa疫遵，與電流成正比。并且當(dāng)負(fù)載有突變時(shí)能夠保證電機(jī)的機(jī)械特性曲線比較硬算行。所以必須用矢量變頻器梧油，而且必須要加編碼器閉環(huán)控制。用變頻器做恒張力控制的實(shí)質(zhì)是死循環(huán)矢量控制州邢，即加編碼器反饋儡陨。收卷的卷經(jīng)是由小到大變化的，為了保證恒張力偷霉，所以要求電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)距要由小到大變化迄委。同時(shí)在不同的操作過(guò)程，要進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)距補(bǔ)償类少。即小卷啟動(dòng)的瞬間叙身，加速，減速硫狞，停車信轿，大卷啟動(dòng)時(shí)，要在不同卷經(jīng)時(shí)進(jìn)行不同的轉(zhuǎn)距補(bǔ)償残吩，這樣就能使得收卷的整個(gè)過(guò)程很穩(wěn)定财忽，避免小卷時(shí)張力過(guò)大倘核；大卷啟動(dòng)時(shí)松紗的現(xiàn)象。

　　卷徑的計(jì)算原理

　　根據(jù)V1=V2來(lái)計(jì)算收卷的卷徑怎窿。因?yàn)閂1=ω1×R1,V2=ω2×Rx侧缔。因?yàn)樵谙嗤臅r(shí)間內(nèi)由測(cè)長(zhǎng)輥?zhàn)哌^(guò)的紗的長(zhǎng)度與收卷收到的紗的長(zhǎng)度是相等的。即L1/Δt=L2/Δt喻透，Δn1×C1=Δn2×C2/i

　　(Δn1---單位時(shí)間內(nèi)牽引電機(jī)運(yùn)行的圈數(shù)寒淌、Δn2---單位時(shí)間內(nèi)收卷電機(jī)運(yùn)行的圈數(shù)、C1---測(cè)長(zhǎng)輥的周長(zhǎng)晶乘、C2---收卷盤頭的周長(zhǎng)蚜遥、i---減速比)

　　Δn1×π×D1=Δn2×π×D2/i

　　D2=Δn1×D1×i/Δn2，因?yàn)棣2=ΔP2/P2

　　(ΔP2---收卷編碼器產(chǎn)生的脈沖數(shù)翠笛、P2---收卷編碼器的圈數(shù))由饵。Δn1=ΔP1/P1取Δn1=1，即測(cè)長(zhǎng)輥轉(zhuǎn)一圈桦徘，由編碼器接到PLC故咽。那么D2=D1×i×P2/ΔP2，這樣收卷盤頭的卷徑就得到了

　　收卷的動(dòng)態(tài)過(guò)程分析

　　要能保證收卷過(guò)程的平穩(wěn)性习棋，不論是大卷孤殿、小卷、加速满俗、減速转捕、激活、停車都能保證張力的恒定唆垃。需要進(jìn)行轉(zhuǎn)矩的補(bǔ)償五芝。整個(gè)系統(tǒng)要激活起來(lái)，首先要克服靜摩擦力所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩辕万，簡(jiǎn)稱靜摩擦轉(zhuǎn)矩枢步，靜摩擦轉(zhuǎn)矩只在激活的瞬間起作用;正常運(yùn)行時(shí)要克服滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生地滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)矩，滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)矩在運(yùn)行當(dāng)中一直都存在渐尿，并且在低速醉途、高速時(shí)的大小是不一樣的。需要進(jìn)行不同大小的補(bǔ)償砖茸，系統(tǒng)在加速隘擎、減速、停車時(shí)為克服系統(tǒng)的慣量凉夯，也要進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償货葬，補(bǔ)償?shù)牧颗c運(yùn)行的速度也有相應(yīng)的比例關(guān)系。在不同車速的時(shí)候咳衣，補(bǔ)償?shù)南禂?shù)是不同的共撰。即加速轉(zhuǎn)矩服移、減速轉(zhuǎn)矩、停車轉(zhuǎn)矩鞋夹、激活轉(zhuǎn)矩;克服了這些因素驶恨，還要克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩，通過(guò)計(jì)算出的實(shí)時(shí)卷徑除以2再乘以設(shè)定的張力大小奴爷，經(jīng)過(guò)減速比折算到電機(jī)軸叨剧。這樣就分析出了收卷整個(gè)過(guò)程的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程配籽。

總結(jié):電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩=靜摩擦轉(zhuǎn)矩(激活瞬間)+滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)矩+負(fù)載轉(zhuǎn)矩擂门。

　　轉(zhuǎn)矩的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)

　　1) 靜摩擦轉(zhuǎn)矩的補(bǔ)償

　　因?yàn)殪o摩擦轉(zhuǎn)矩只在激活的瞬間存在，在系統(tǒng)激活后就消失了飞席。因此靜摩擦轉(zhuǎn)矩的補(bǔ)償是以計(jì)算后電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩乘以一定的百分比進(jìn)行補(bǔ)償自畔。

　　2)滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)矩的補(bǔ)償

　　滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)矩的補(bǔ)償在系統(tǒng)運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程中都是起作用的。補(bǔ)償?shù)拇笮∫允站黼姍C(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為標(biāo)準(zhǔn)村秒。補(bǔ)償量的大小與運(yùn)行的速度有關(guān)系杨匕。所以在程序中處理時(shí)，要分段進(jìn)行補(bǔ)償犀农。

　　3)加減速惰赋、停車轉(zhuǎn)矩的補(bǔ)償

　　補(bǔ)償硬一收卷電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的補(bǔ)償系數(shù)應(yīng)該比較穩(wěn)定呵哨，變化不大赁濒。 　

　　相關(guān)的計(jì)算公式

　　四、調(diào)試過(guò)程

　∶虾Α（1）先對(duì)電機(jī)進(jìn)行自整定拒炎，將電機(jī)的定子電感、定子電阻等參數(shù)讀入變頻器挨务。

』髂恪（2）將編碼器的信號(hào)接至變頻器，并在變頻器上設(shè)定編碼器的圈數(shù)谎柄。然后用面板給定頻率和啟投≈叮控制，觀察顯示的運(yùn)行頻率是否在設(shè)定頻率的左右波動(dòng)朝巫。因?yàn)檫\(yùn)用閉環(huán)矢量控制時(shí)鸿摇，運(yùn)行頻率總是接近設(shè)定頻率，所以運(yùn)行頻率是在設(shè)定頻率的附近波動(dòng)的蕾崔。

　〕√瘛（3）在程序中設(shè)定空芯卷徑和最大卷徑的數(shù)值。通過(guò)前面卷徑計(jì)算的公式算出電機(jī)尾部所加編碼器產(chǎn)生的最大脈沖量(P2)和最低脈沖量(P2)氧蔼。通過(guò)算出的最大脈沖量對(duì)收卷電機(jī)的速度進(jìn)行限定吝寒，因?yàn)樽冾l器用作張力控制時(shí)皿完，如果不對(duì)最高速進(jìn)行限定，一旦出現(xiàn)斷紗等情況办煞，收卷電機(jī)會(huì)飛車的狈馏。最低脈沖量是為了避免收卷變頻器運(yùn)行在2Hz以下，因?yàn)樽冾l器在2Hz以下運(yùn)行時(shí)害恋，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性很差缘说，會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)的現(xiàn)象。

　∈甓（4）通過(guò)前面分析的整個(gè)收卷的動(dòng)態(tài)過(guò)程劣零，在不同卷徑和不同運(yùn)行速度的各個(gè)階段，進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償福压。補(bǔ)償?shù)拇笮√椭龋噪姍C(jī)額定轉(zhuǎn)距的百分比來(lái)設(shè)定。

　　五荆姆、參數(shù)簡(jiǎn)表

　　附表1：TD3300功能參數(shù)簡(jiǎn)表

　　結(jié)束語(yǔ)：技術(shù)更新越來(lái)越快蒙幻，我們必須提高產(chǎn)品性能，使我們的產(chǎn)品能夠適應(yīng)我們的工藝要求胆筒。

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