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1、变频收卷在拖拉式酸洗线中的应用发布时间：2005.11.15阅览次数：3992作者：徐平单位：一、前言 自70年代初开始，由于交流电力传动技术及其控制理论的发展和提高，功率半导体器件（CTO，GRO等）技术的发展日趋完善，以及微电子技术和微处理器在电力拖动技术中的日益广泛应用，使具有结构简单，维护保养方便，价格低廉的交流鼠笼式感应电机得以在很多地方发挥它的效用。众所周知，直流电机以其转矩特性硬、调速范围广、过载能力强而著称，但因电机结构所限，电机日常维护保养工作量大。刷架、整流子间电火花也使电机使用场合受限制，且一次性投资大。而由现代变频器和交流电机组成的交流传动系统，除具有上
2、述直流控制特性，还在于投资较直流电机小，并可以做到零维护，使用寿命长。二、变频收卷的系统概述1、张力控制的变频收卷 卷取设备是整条酸洗线的主要设备之一，要求控制系统过载能力强、控制精度高、动态响应快，能随时响应主速度变化率，从而达到卷取过程中张力控制的稳定性，在整个收卷的过程中都要保持恒定的张力。 张力设定在人机上设定，人性化的操作；使用先进的控制算法:卷径的递归运算；空心卷径启动时张力的线性递加；张力锥度计算公式的应用，转矩补偿的动态调整；卷径的实时计算，精确度非常高，保证收卷电机输出转矩的平滑性能好。并且在计算卷径时加入了卷径的递归运算，在操作失误的时候，能自己纠正卷径到
3、正确的数值。因为收卷装置的转动惯量是很大的，卷径由小变大时。如果操作人员进行加速、减速、停车、再启动时很容易造成堆钢的现象。而进行了变频收卷的后，在上述各种情况下，收卷都很稳定，张力始终恒定。而且经过PLC的处理，在特定的动态过程，加入一些动态的调整措施，使得收卷的性能更好。 二.变频收卷系统构成1．系统框图 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。对收卷来说，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
4、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2．变频收卷的控制原理 *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/ΔtΔn1*C1=i*Δn2*C2(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/iD2=Δn1*D1*i/Δn2,因为Δn2=ΔP2/P2(ΔP2
5、---收卷编码器产生的脉冲数、P2---收卷编码器的线数).Δn1=ΔP1/P1取Δn1=1,即测长辊转一圈,由霍尔开关产生一个信号接到PLC.那么D2=D1*i*P2/ΔP2,这样收卷盘头的卷径就得到了. *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、停车、启动都能保证张力的恒定.需要进行转矩的补偿.整个系统要启动起来,首先要克服静摩擦力所产生的转矩,简称静摩擦转矩,静摩擦转矩只在启动的瞬间起作用;正常运行时要克服滑动摩擦力产生的滑动摩擦转矩,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
6、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、启动转矩；克服了这些因素,还要克服负载转矩,通过计算出的时实卷径除以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(启动瞬间)+滑动摩擦转矩+负载转矩.在加速时还要加上加速转矩;在减速时要减去减速转矩.停车时,因为是通过程序控制减速至设定的最低速,所以停车转矩的补偿同减速转矩的处理. *转矩的补偿标准 (1)静摩擦转矩的补偿
7、:因为静摩擦转矩只在启动的瞬间存在,在系统启动后就消失了.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。 *计算当中的公式计算 (1)已知空芯卷径Dmin=2
