收放卷系统一般包含三个部分:收卷轴、牵引辊和放卷轴。一般收放卷电机采用转矩控制或者速度控制模式,牵引电机采用速度控制模式。
模式一、开环张力控制:根据设定张力和实时卷径大小,计算出电机的输出扭矩。
实时卷径计算方法:
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测量法:通过外部超声波传感器测量实时卷径;
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估算法:根据收放卷的圈数、材料厚度计算出实时卷径;
模式二、闭环张力控制:根据设定张力和实际张力的偏差,进行PID控制,调整收放卷电机的扭矩。
闭环速度控制模式:根据设定张力和实际张力的偏差,进行PID控制,调整收放卷电机的速度。
为了确保电机的速度和转矩精度,电机需要带编码器;变频器推荐ACS380和ACS880系列。其中ACS880 具有DTC控制功能,对异步电机的控制,性能更加***,可以实现更高精度的速度和转矩控制。
针对收放卷系统应用,有2种解决方案:
方案一、PLC作为张力控制的核心,进行实时卷径计算,采集张力传感器数据,根据PID运算的结果,输出转矩命令和速度命令到变频器。
变频器作为执行机构,通常采用的模式为:转矩控制速度限幅。
参数配置说明:
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通过外部端子控制变频器启动和停止,通过模拟量输入给定速度和转矩;
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通过现场总线控制变频器启动和停止,通过现场总线给定速度和转矩;
方案二、选用ACS880+N5000卷曲控制固件的变频器,N5000卷曲控制固件,集成了卷曲应用的相关控制功能,主要支持的功能如下:
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卷径计算
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开环张力控制
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闭环张力控制
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惯性和摩擦补偿
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张力锥度控制
ABB变频器在收放卷系统上应用,功能强大、调试简单,可有效提高工作效率。