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森蘭SB70變頻器在薄膜卷繞機上的應用

發布時間:2020-06-15 20:05瀏覽次數:217

工業上常見的薄膜卷繞主要包括布、紙張、塑料薄膜等,對於張力的精度要求高,而且卷徑的變化範圍很大,張力要求是隨卷徑增大而不斷變化的,即需要張力錐度控製,防止損傷卷軸或造成內部褶皺。森蘭SB70變頻器可通過對現有功能進行設置,充分利用算術單元和計數器等功能,實現薄膜卷繞所要求的張力控製。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調節器控製薄膜的張力PID輸出,對給定頻率進行不斷修正,將修正後的頻率作為收卷電機的給定頻率。這種前饋和反饋共用的複合控製方法控製精度很高,很多張力控製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。根據這三個值,計算出參數設置所需要的幾個數值:

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%;

計數器設定值=1000/(0.05×2)=20000;

計數器預置值=100/(0.05×2)=2000。

此時計數器計數值(以設定計數值為100%)就相當於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);

先通過算術單元3算出D0/D的值;再通過算術單元2計算F0(即AI1)乘以算術單元3的輸出,即為F的值。此時算數單元2的結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。

采用閉環張力控製的方法,PID的給定值應該設定為用戶需要的張力值。但是,用戶需要的張力值並不是一個常數,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。如圖2:

圖2 張力錐度示意圖

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為實際的理想張力(以張力傳感器最大張力值為100%);

T0為初始張力值(以張力傳感器最大張力值為100%);

K為張力錐度係數,範圍為0~100%;

D0為初始卷徑(以最終卷徑為100%);

D為實時卷徑(以最終卷徑為100%)。

其中T0×(1-K)和T0×K都是常量。

於是由算術單元4算出T0×K×(D0/D)的值,其中D0/D為算數單元3的結果,T0×K為數字設定;再由算術單元1計算出T,即T0×(1-K)+T0×K×(D0/D),其中T0×K×(D0/D)為算術單元4的結果,T0×(1-K)為數字設定。

此時,算術單元1的結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,就完成了張力控製方案設計。

現場運行情況如下:當主機開始起動後,從機接受起動信號開始起動,並根據卷徑的變化和張力傳感器的反饋不斷調整輸出頻率,使張力傳感器以基準位置按張力錐度要求隨卷徑變化,卷繞電機一直穩定運行。減速過程中張力傳感器也沒有大的偏移,直至停機。整個過程中沒有變形或鬆弛現象發生。

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