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1 前言
所有卷繞機(jī)都存在一個(gè)共同現(xiàn)象，即卷繞物在收卷過(guò)程中卷筒越卷越大，卷筒直徑也隨之增大，由線速度和轉(zhuǎn)速的關(guān)系（線速度L=轉(zhuǎn)速n*∏*D）可知如轉(zhuǎn)速n不變，隨著直徑D的增大，線速度L不斷加快，因此會(huì)造成卷繞物拉斷等不愿見(jiàn)到的結(jié)果，為滿足設(shè)備控制工藝要求，達(dá)到恒線速度控制目的，我們引入變頻器控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。那么，通過(guò)變頻器如何來(lái)實(shí)現(xiàn)呢？常見(jiàn)的控制原理是通過(guò)放置編碼器實(shí)時(shí)檢測(cè)線速度信號(hào)，當(dāng)卷筒直徑增大導(dǎo)致線速度隨之增大，旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)輸出給變頻器的脈沖增多，通過(guò)與設(shè)定脈沖數(shù)比較，控制變頻器輸出頻率降低，從而降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到恒線速度控制的目的。
本文以臺(tái)達(dá)VE系列變頻器為例，來(lái)介紹通過(guò)變頻器，是如何實(shí)現(xiàn)恒線速度功能的。
2 VE系列變頻器實(shí)現(xiàn)恒線速度功能原理
臺(tái)達(dá)VE系列變頻器內(nèi)含恒線速度功能的典型應(yīng)用模塊，使用時(shí)，大家只需要調(diào)用此模塊，按照模塊框圖設(shè)定好對(duì)應(yīng)的參數(shù)即可。圖1為典型應(yīng)用的系統(tǒng)硬件框圖。
圖1 典型應(yīng)用的系統(tǒng)硬件框圖
從框圖上我們可以看到，VE系列變頻器所支持的恒線速度功能，是通過(guò)編碼器來(lái)檢測(cè)材料上的實(shí)時(shí)線速度，從而實(shí)現(xiàn)線速度死循環(huán)，滿足線速度恒定的要求。線速度的目標(biāo)值，一般是通過(guò)電位器或者通訊的方式，在變頻器上設(shè)定。以上方法是最常使用的方法，也是最基本的方法。
與其他品牌變頻器不同之處在于，臺(tái)達(dá)VE系列變頻器的恒線速度模式，在常用方法的基礎(chǔ)上，引入了材料卷徑的因素，通過(guò)優(yōu)良的算法，實(shí)時(shí)計(jì)算材料卷徑，使在運(yùn)行過(guò)程中變頻器能夠更加清楚運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)節(jié)更容易穩(wěn)定，參數(shù)設(shè)定也更加容易。
圖2 系統(tǒng)框圖
對(duì)應(yīng)系統(tǒng)框圖，我們來(lái)看看參數(shù)的設(shè)定步驟。
步驟一：調(diào)用恒線速度的模塊，將參數(shù)08-21設(shè)定為2。
步驟二：設(shè)定線速度命令來(lái)源08-25和08-26。
設(shè)定線速度回授來(lái)源08-27和08-37。
在恒線速度模式下，目前08-27和08-37只支持脈沖輸入，即08-27=1，08-37=3。
由于需要將編碼器信號(hào)轉(zhuǎn)化為線速度信號(hào)，所以我們還需要設(shè)定08-40。
設(shè)定最高線速度08-38和最低線速度08-39。
步驟三：設(shè)定機(jī)械相關(guān)參數(shù)。
機(jī)械齒輪比08-23和08-24
卷徑的情況，如最大卷徑08-43，最小卷徑08-44以及當(dāng)前卷徑08-54
步驟四：設(shè)定PID的相關(guān)參數(shù)
通過(guò)以上設(shè)定，我們就完成了對(duì)恒線速度功能參數(shù)的設(shè)定。
在某些場(chǎng)合，可能無(wú)法安裝材料實(shí)際線速度的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，或者說(shuō)由于打滑等原因，容易出現(xiàn)飛車(chē)等危險(xiǎn)的情況。為了滿足這種情況，我們也可以采用開(kāi)環(huán)的方式，即沒(méi)有實(shí)時(shí)的線速度回饋信號(hào)，來(lái)完成恒線速度的工作模式。由于臺(tái)達(dá)VE系列變頻器內(nèi)建有卷徑計(jì)算功能模塊，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)實(shí)際卷徑發(fā)生變化時(shí)，我們只要能夠準(zhǔn)確判斷出現(xiàn)有卷徑，就可以調(diào)整輸出頻率，從而達(dá)到線速度恒定的目的，這樣我們就可以通過(guò)開(kāi)環(huán)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)恒線速度的運(yùn)行。
目前VE內(nèi)建的卷徑計(jì)算功能模塊如下：
我們能夠采用的是第一、第二、第三種模式。第二種模式，我們只需要采用一個(gè)帶編碼器的電機(jī)即可實(shí)現(xiàn)，安裝簡(jiǎn)單方便；第一種模式，我們就需要在收卷輥上安裝一個(gè)接近開(kāi)關(guān)，主要作用是計(jì)算收卷輥旋轉(zhuǎn)了多少圈；第三種模式，就需要借助專(zhuān)門(mén)的檢測(cè)裝置了，價(jià)格相對(duì)較高。這里需要特別提出的是：使用第一/第二種方式來(lái)計(jì)算卷徑，有一定的局限性，即需要設(shè)定材料厚度，材料厚度不均勻的話，做出來(lái)的效果就不會(huì)太好；而且對(duì)于線材來(lái)說(shuō)，除非每排排列的很整齊，否則也不太適合使用。此種模式比較適合用于材料厚度均勻的片材。
為了達(dá)到這種工作模式，我們需要借助于張力死循環(huán)速度模式。下面我們來(lái)看看是如何實(shí)現(xiàn)的。
張力死循環(huán)速度模式的典型應(yīng)用系統(tǒng)框圖如圖3。
圖3 張力死循環(huán)速度模式系統(tǒng)框圖
與我們提到的開(kāi)環(huán)恒線速度相比，以上部分多了PID的部分，所以我們只需要將PID的功能關(guān)閉即可。下面我們來(lái)看看參數(shù)的設(shè)定步驟。
步驟一：調(diào)用恒線速度的模塊，將參數(shù)08-21設(shè)定為1。
步驟二：設(shè)定線速度命令來(lái)源08-37。
一般來(lái)說(shuō)，使用模擬量的場(chǎng)合較多，即選項(xiàng)1。
設(shè)定最高線速度08-38和最低線速度08-39
步驟三：設(shè)定機(jī)械相關(guān)參數(shù)。
機(jī)械齒輪比08-23和08-24。
卷徑的情況，如最大卷徑08-43，最小卷徑08-44以及當(dāng)前卷徑08-54。
對(duì)于卷徑計(jì)算，我們介紹一下剛才提到的三種方法需要設(shè)定的參數(shù)。
當(dāng)08-42=1時(shí)，我們需要08-49，08-50，08-51；
當(dāng)08-42=2時(shí)，我們需要08-50，08-51，10-00，10-01；
當(dāng)08-42=3時(shí)，我們只需要將對(duì)應(yīng)的仿真量端子功能定義為13即可。
步驟四：設(shè)定PID的相關(guān)參數(shù)。
 
由于此模式?jīng)]有線速度的回饋，所以關(guān)閉PID功能即可，也就是將08-29=0，08-30=0。
3 結(jié)束語(yǔ)
以上談到的兩種模式經(jīng)過(guò)分切機(jī)的測(cè)試，完全能夠達(dá)到恒線速度的要求：使用第一種恒線速度模式，隨著實(shí)際卷徑的變化，線速度能夠保持與設(shè)定值一致，且基本無(wú)誤差；使用第二種方式（開(kāi)環(huán)恒線速度模式），實(shí)際線速度與設(shè)定值的誤差量也很小�？蛻魧�(duì)第一種方式表示非常滿意，在要求不高的場(chǎng)合，對(duì)第二種方式也可以接受。
作者簡(jiǎn)介：
王浩，男，1978年出生，畢業(yè)于武漢科技大學(xué)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，目前任職于中達(dá)電通變頻器產(chǎn)品開(kāi)發(fā)處，負(fù)責(zé)臺(tái)達(dá)變頻器新產(chǎn)品的測(cè)試、推廣和培訓(xùn)工作，經(jīng)驗(yàn)豐富，知識(shí)全面。
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