變頻收卷的控制原理

3.1卷徑的計算原理

根據(jù)V1=V2來計算收卷的卷徑。因為V1=ω1×R1,V2=ω2×Rx。因為在相同的時間內(nèi)由測長輥走過的紗的長度與收卷收到的紗的長度是相等的。即L1/Δt=L2/Δt，Δn1×C1=Δn2×C2/i(Δn1---單位時間內(nèi)牽引電機運行的圈數(shù)、Δn2---單位時間內(nèi)收卷電機運行的圈數(shù)、C1---測長輥的周長、C2---收卷盤頭的周長、i---減速比)Δn1×π×D1=Δn2×π×D2/iD2=Δn1×D1×i/Δn2，因為Δn2=ΔP2/P2(ΔP2---收卷編碼器產(chǎn)生的脈沖數(shù)、P2---收卷編碼器的圈數(shù))。Δn1=ΔP1/P1取Δn1=1，即測長輥轉(zhuǎn)一圈，由霍爾開關(guān)產(chǎn)生一個信號接到PLC。那么D2=D1×i×P2/ΔP2，這樣收卷盤頭的卷徑就得到了。

3.2收卷的動態(tài)過程分析

要能保證收卷過程的平穩(wěn)性，不論是大卷、小卷、加速、減速、激活、停車都能保證張力的恒定。需要進(jìn)行轉(zhuǎn)矩的補償。整個系統(tǒng)要激活起來，首先要克服靜摩擦力所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，簡稱靜摩擦轉(zhuǎn)矩，靜摩擦轉(zhuǎn)矩只在激活的瞬間起作用;正常運行時要克服滑動摩擦力產(chǎn)生地滑動摩擦轉(zhuǎn)矩，滑動摩擦轉(zhuǎn)矩在運行當(dāng)中一直都存在，并且在低速、高速時的大小是不一樣的。需要進(jìn)行不同大小的補償，系統(tǒng)在加速、減速、停車時為克服系統(tǒng)的慣量，也要進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩補償，補償?shù)牧颗c運行的速度也有相應(yīng)的比例關(guān)系。在不同車速的時候，補償?shù)南禂?shù)是不同的。即加速轉(zhuǎn)矩、減速轉(zhuǎn)矩、停車轉(zhuǎn)矩、激活轉(zhuǎn)矩;克服了這些因素，還要克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩，通過計算出的實時卷徑除以2再乘以設(shè)定的張力大小，經(jīng)過減速比折算到電機軸。這樣就分析出了收卷整個過程的轉(zhuǎn)矩補償?shù)倪^程。

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

（1）在加速時還要加上加速轉(zhuǎn)矩;

（2）在減速時要減去減速轉(zhuǎn)矩;

（3）停車時，因為是通過程控減速至設(shè)定的最低速，所以停車轉(zhuǎn)矩的補償同減速轉(zhuǎn)矩的處理。

3.3轉(zhuǎn)矩的補償標(biāo)準(zhǔn)

（1）靜摩擦轉(zhuǎn)矩的補償

因為靜摩擦轉(zhuǎn)矩只在激活的瞬間存在，在系統(tǒng)激活后就消失了。因此靜摩擦轉(zhuǎn)矩的補償是以計算后電機輸出轉(zhuǎn)矩乘以一定的百分比進(jìn)行補償。

（2）滑動摩擦轉(zhuǎn)矩的補償

滑動摩擦轉(zhuǎn)矩的補償在系統(tǒng)運行的整個過程中都是起作用的。補償?shù)拇笮∫允站黼姍C的額定轉(zhuǎn)矩為標(biāo)準(zhǔn)。補償量的大小與運行的速度有關(guān)系。所以在程序中處理時，要分段進(jìn)行補償。

（3）加減速、停車轉(zhuǎn)矩的補償

補償硬一收卷電機的額定轉(zhuǎn)矩為標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的補償系數(shù)應(yīng)該比較穩(wěn)定，變化不大。

3.4計算公式

（1）已知空芯卷徑Dmin=200mm,Dmax=1200mm;線速度的最大值Vmax=90m/min,張力設(shè)定最大值

Fmax=50kg(約等于500牛頓);減速比i=9;速度的限制如下:因為:V=π×D×n/i(對于收卷電機)=>收卷電機在空芯卷徑時的轉(zhuǎn)速是最快的。所以:90=3.14×0.2×n/9=>n=1290r/min;

（2）因為知道變頻器工作在低頻時,交流異步電機的特性不好,激活轉(zhuǎn)矩低而且非線性。因此在收卷的整個過程中要盡量避免收卷電機工作在2Hz以下。因此:收卷電機有個最低速度的限制。計算如下:對于四極電機而言其同步轉(zhuǎn)速為:n1=60f1/p=>n1=1500r/min。=>2Hz/5Hz=N/1500=>n=60r/min。當(dāng)達(dá)到最大卷徑時,可以求出收卷整個過程中運行的最低速。V=π×D×n/i=>Vmin=3.14×1.2×60/9=25.12m/min。張力控制時,要對速度進(jìn)行限制,否則會出現(xiàn)飛車。因此要限速。

（3）張力及轉(zhuǎn)矩的計算如下:如果F×D/2=T/I=>F=2×T×i/D對于22kW的交流電機,其額定轉(zhuǎn)矩的計算如下:T=9550P/n=>T=140N.m。所以Fmax=2×140×9/0.6=4200N.m。(其中P為額定功率,n為額定轉(zhuǎn)速)。

4調(diào)試過程

（1）先對電機進(jìn)行自整定，將電機的定子電感、定子電阻等參數(shù)讀入變頻器。

（2）將編碼器的信號接至變頻器，并在變頻器上設(shè)定編碼器的圈數(shù)。然后用面板給定頻率和啟?？刂?，觀察顯示的運行頻率是否在設(shè)定頻率的左右波動。因為運用閉環(huán)矢量控制時，運行頻率總是接近設(shè)定頻率，所以運行頻率是在設(shè)定頻率的附近波動的。

（3）在程序中設(shè)定空芯卷徑和最大卷徑的數(shù)值。通過前面卷徑計算的公式算出電機尾部所加編碼器產(chǎn)生的最大脈沖量(P2)和最低脈沖量(P2)。通過算出的最大脈沖量對收卷電機的速度進(jìn)行限定，因為變頻器用作張

力控制時，如果不對最高速進(jìn)行限定，一旦出現(xiàn)斷紗等情況，收卷電機會飛車的。最低脈沖量是為了避免收卷變頻器運行在2Hz以下，因為變頻器在2Hz以下運行時，電機的轉(zhuǎn)矩特性很差，會出現(xiàn)抖動的現(xiàn)象。（4）通過前面分析的整個收卷的動態(tài)過程，在不同卷徑和不同運行速度的各個階段，進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)矩補償。補償?shù)拇笮?，以電機額定轉(zhuǎn)距的百分比來設(shè)定。