1.引言
在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中，特別是造紙，紡織，金屬制品的生產(chǎn)過程中，利用張力調(diào)節(jié)收卷機(jī)的速度最為普遍。在以往的轉(zhuǎn)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(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)品高質(zhì)量。
2.系統(tǒng)介紹
本文論述的是一種大型捻股機(jī)的卷繞系統(tǒng), 利用的是變頻控制器的直接轉(zhuǎn)矩控制模式,實(shí)現(xiàn)恒張力卷繞控制,無(wú)須張力檢測(cè)與卷繞直徑檢測(cè)，無(wú)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(nèi)部計(jì)算獲得, 不需要時(shí)時(shí)檢測(cè)卷徑的一種簡(jiǎn)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，裝置中就一定要有一個(gè)張力檢測(cè)部件。而這個(gè)檢測(cè)部件的任務(wù)就是把檢測(cè)到的張力反饋到變頻裝置中，進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。恒張力控制就要求有恒定的轉(zhuǎn)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(jī)的轉(zhuǎn)矩也是在逐漸增大的（轉(zhuǎn)矩等于張力與半徑的成績(jī)）。通過卷徑計(jì)算，得到卷徑的即時(shí)數(shù)據(jù)。再根據(jù)張力基本恒定，可得到即時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。其基本特點(diǎn)就是：一方面通過卷徑計(jì)算，轉(zhuǎn)矩計(jì)算，通過PLC，把這個(gè)不斷變化的轉(zhuǎn)矩傳送給變頻器。另一方面是利用速度限幅，來(lái)控制變頻器的輸出頻率，使電機(jī)的線速度穩(wěn)定，從而達(dá)到張力恒定的目的。
在所構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)中, DP通訊在PLC和變頻器之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩給定和速度限幅的信息的傳遞。
3.卷徑與轉(zhuǎn)矩的計(jì)算
(1) 卷徑計(jì)算
在工作過程中，假設(shè)拉出來(lái)的絲很細(xì)（0.22mm），在纏繞時(shí)所產(chǎn)生的縫隙可以忽略不計(jì)。而根據(jù)體積不變?cè)瓌t，在工作中的某一時(shí)刻，收線輪上的線的體積為：
在系統(tǒng)中，隨著收線長(zhǎng)度的增加，其收線輪的半徑是在逐漸增加的。要保證張力 恒定，就要求力距的變化與卷徑的變化成正比。
所以，在某一時(shí)刻，其力矩的大小就可以通過這個(gè)式子在可編程控制器內(nèi)計(jì)算出來(lái)，再把這個(gè)數(shù)值通過DP通訊送到變頻器。
4.應(yīng)用實(shí)例
在大型的的捻股機(jī)的收卷過程中，為了更好的提高產(chǎn)品質(zhì)量，其收卷電機(jī)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(gè)系統(tǒng)中，我們可以在顯示屏上設(shè)定電機(jī)的張力大小和速度限幅的頻率，PLC把這兩個(gè)數(shù)字量讀入，通過力矩計(jì)算，把張力變成模擬量信號(hào)給定到變頻器。那么，變頻器在執(zhí)行這一指令時(shí)，電機(jī)就是在力矩恒定的狀態(tài)下工作的。當(dāng)收卷輪的卷徑增大時(shí)，PLC就通過卷徑計(jì)算，力矩計(jì)算。把新的模擬量信號(hào)傳送到變頻器，變頻器又執(zhí)行這一新的指令。這樣通過不間斷的計(jì)算，收卷電機(jī)的轉(zhuǎn)矩在隨卷徑的增大而增大，就可以保證收卷電機(jī)的張力恒定。
5.結(jié)束語(yǔ)
利用轉(zhuǎn)矩控制模式卷繞與速度控制模式卷繞相比,轉(zhuǎn)矩模式要來(lái)得簡(jiǎn)單, 這首先表現(xiàn)在轉(zhuǎn)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(nèi)部強(qiáng)大的計(jì)算能力，來(lái)計(jì)算卷徑和力矩, 又省掉了卷徑檢測(cè)環(huán)節(jié)與張力檢測(cè)環(huán)節(jié), 進(jìn)一步簡(jiǎn)化了系統(tǒng)硬件構(gòu)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(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量比變張力控制模式下生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量有大幅度的提高，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。
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