一、標(biāo)準(zhǔn)變頻器與收放卷變頻器型號(hào)介紹

V5?H、V6?H屬于標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，不能進(jìn)行卷徑計(jì)算。

V5?T、V6?T屬于收放卷專用變頻器，包括了標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的主要功能，還有特定的功能，可以進(jìn)行卷徑計(jì)算。

V5僅僅支持速度控制模式，V6不僅支持速度控制模式，還支持轉(zhuǎn)矩控制模式。

V5?H能做一個(gè)無速度編碼器反饋的矢量控制，沒卷徑計(jì)算，比如木工機(jī)械、音樂噴泉、扶梯、陶瓷機(jī)械、離心機(jī)、塑料吹塑機(jī)、細(xì)微拉絲機(jī)、磨床、雕銑機(jī)、跑步機(jī)、大圓機(jī)等行業(yè)應(yīng)用中。

V6?H可做有速度編碼器反饋的閉環(huán)矢量速度控制，還能做轉(zhuǎn)矩控制，沒卷徑計(jì)算功能，適用于對(duì)速度精度更加準(zhǔn)確和轉(zhuǎn)矩控制的場(chǎng)合，，比如應(yīng)用有：替換力矩電機(jī)、皮革機(jī)、魚網(wǎng)編織機(jī)、浸膠機(jī)等。

V5?T能實(shí)現(xiàn)有位置擺桿或者浮動(dòng)輥的速度控制，能做卷徑計(jì)算，比較典型的行業(yè)應(yīng)用是拉絲機(jī)速度控制。V5?T可進(jìn)行卷徑計(jì)算、復(fù)合控制等模式實(shí)現(xiàn)恒定線速度收放卷控制。應(yīng)用行業(yè)主要有：雙變頻拉絲機(jī)(V5?E)、直進(jìn)式拉絲機(jī)、層繞機(jī)、動(dòng)力放線架、復(fù)卷機(jī)等。

V6?T包含了V5?T的主要功能，不僅能做速度控制，還能做轉(zhuǎn)矩控制、張力控制和卷徑計(jì)算，可以實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩控制或者恒張力控制。主要應(yīng)用行業(yè)有：卷紙分切機(jī)、復(fù)合機(jī)、壓痕機(jī)、涂布機(jī)、造紙機(jī)械等。

采用轉(zhuǎn)矩控制模式時(shí)，選用V6系列變頻器，一般的收卷皮革等材料，采用恒轉(zhuǎn)矩控制模式就可以達(dá)到生產(chǎn)的需求。隨著收卷卷徑變大時(shí)，收卷材料張力會(huì)越來越小，對(duì)于普通的皮革收卷可能影響不大；對(duì)紙張等材料收卷可能有較大的影響，涉及到放卷時(shí)做材料圖案印刷要實(shí)現(xiàn)速度同步，單做恒轉(zhuǎn)矩控制沒法滿足生產(chǎn)的需求，可采用恒張力控制模式，必須選用V6?T的變頻器。

如果行業(yè)應(yīng)用中需要卷徑計(jì)算，還得考慮是實(shí)現(xiàn)收卷還是實(shí)現(xiàn)放卷功能，根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置H0.00對(duì)應(yīng)的功能碼參數(shù)。

圖1藍(lán)海華騰變頻器選型示意圖

二、速度控制與轉(zhuǎn)矩控制各種方案比較

方案1：復(fù)合控制模式

通過外部的線速度給定以及反映當(dāng)前位置或者張力的反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的速度PID調(diào)節(jié)，使位置信號(hào)或者張力反饋信號(hào)始終處于設(shè)定的平衡位置來實(shí)現(xiàn)恒定張力控制。在這種工作模式下，變頻器不需要外加張力控制器，不需要安裝速度反饋編碼器，但需要反饋當(dāng)前位置或張力的外部信號(hào)，就可以實(shí)現(xiàn)恒定張力控制。我們?cè)谒俣瓤刂茟?yīng)用場(chǎng)合，在系統(tǒng)中有個(gè)張力擺桿或者氣動(dòng)浮輥，這是個(gè)很典型的信息，可以用我們的復(fù)合控制模式，在速度控制模式下做卷徑計(jì)算，實(shí)現(xiàn)恒定線速度控制。

那么進(jìn)行復(fù)合控制實(shí)現(xiàn)跟隨前級(jí)速度且線速度恒定，我們可以通過一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用來作解釋。首先復(fù)合控制是過程開環(huán)和模擬量反饋閉環(huán)控制，在調(diào)試指導(dǎo)里我們有個(gè)拉絲機(jī)速度

張力浮輥

圖2

控制方案，前級(jí)有個(gè)主拉伸變頻器，收卷變頻器跟隨前級(jí)速度，有張力擺桿做PID調(diào)節(jié)，收線變頻器采用V5?T變頻器做卷徑計(jì)算。過程開環(huán)頻率由AI1輸入前級(jí)速度，必須設(shè)置P0.04=1，設(shè)置P0.03=3或7為復(fù)合控制模式，P1.05=2模擬量反饋閉環(huán)控制主反饋為AI2輸入浮輥信號(hào)模擬量。浮輥在收卷過程中的平衡位置有個(gè)目標(biāo)模擬量，設(shè)置P8.00=目標(biāo)模擬量，如果浮輥實(shí)際位置在目標(biāo)量左右時(shí)，PID就進(jìn)行調(diào)節(jié)，在開環(huán)頻率給定基礎(chǔ)上疊加一個(gè)反饋量，這樣基本已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的恒定線速度控制。但是由于有些設(shè)備，收放卷過程中卷徑變化很大，我們要進(jìn)行卷徑計(jì)算，變頻器隨著卷徑計(jì)算變大，會(huì)自動(dòng)降低運(yùn)行頻率，更好的達(dá)到線速度同步。

這里我們說說速度控制的卷徑計(jì)算問題：V5?T張力控制專用說書H0組功能碼是卷徑計(jì)算的關(guān)鍵功能碼。首先要有個(gè)前級(jí)速度模擬量進(jìn)入V5?T變頻器AI模擬通道，作為跟隨前級(jí)速度。H0.00=1為收卷模式，H0.00=2為放卷模式。從H0.01到H0.10這些功能碼一定要設(shè)置正確，卷徑計(jì)算與這些參數(shù)有關(guān)系。當(dāng)設(shè)置好這些參數(shù)后，可以先運(yùn)行設(shè)備，觀察d2.21卷徑計(jì)算實(shí)際值，然后目測(cè)收卷材料實(shí)際卷徑是多少，如果d2.21偏大則修改H0.04最大線速度小點(diǎn)，反之則反，當(dāng)計(jì)算卷徑d2.21與實(shí)際目測(cè)基本一致時(shí)，則卷徑計(jì)算正確，H0.11是變頻器執(zhí)行內(nèi)部計(jì)算調(diào)節(jié)頻率的參數(shù)，d2.21到H0.11有個(gè)卷徑檢出時(shí)間H0.16，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)H0.16的大小，使H0.11卷徑跟隨d2.21穩(wěn)定且響應(yīng)時(shí)間適當(dāng)。卷徑大小與頻率的關(guān)系這里有個(gè)公式：線速度(V)∝頻率(f)*卷徑（D），也就是在收卷生產(chǎn)中，卷徑越大，頻率越低，從而保持材料線速度恒定。

以上有卷徑計(jì)算滿足線速度恒定，復(fù)合控制中的PID調(diào)節(jié)對(duì)線速度的不穩(wěn)定因素進(jìn)行微調(diào)，從而能更好的達(dá)到生產(chǎn)收卷的需求。

方案2：恒轉(zhuǎn)矩控制模式

這里有個(gè)計(jì)算公式：張力（F）*卷徑（D/2）=轉(zhuǎn)矩（T）

采用轉(zhuǎn)矩控制模式，必須設(shè)定P0.03=4為矢量控制，Pd.00=1為轉(zhuǎn)矩控制模式，由P6.21選擇轉(zhuǎn)矩張力指令與速度限定指令通道，比如由AI1給定速度限定指令，由AI2給定轉(zhuǎn)矩控制指令，則設(shè)置P6.21=0016。

變頻器在收卷皮革應(yīng)用中，采用恒定轉(zhuǎn)矩控制方式，基本可以滿足生產(chǎn)收卷的需求，這種控制方式是變頻器最簡(jiǎn)單的控制方式，只是給定一個(gè)轉(zhuǎn)矩，一個(gè)速度限定，然后對(duì)材料進(jìn)行收卷生產(chǎn)。由于皮革材料韌度較大，采用簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)矩控制方式也可以滿足收卷的要求。

由上面公式可以得到，隨著收卷卷徑的增大，材料的張力會(huì)減小，收卷材料會(huì)稍微松點(diǎn)，此時(shí)操作工人可以適當(dāng)扭大轉(zhuǎn)矩（T）給定電位器，需要適時(shí)觀察材料收卷松緊程度，來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩給定電位器，這樣需要操作工人手動(dòng)控制，在生產(chǎn)中很不方便。在有些行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中，傳動(dòng)系統(tǒng)中加入一個(gè)張力控制器，我們給定一個(gè)恒定的轉(zhuǎn)矩，隨著收卷材料卷徑變大張力需要增大，加入張力控制器后會(huì)自動(dòng)增大收卷材料張力，但是張力控制器成本高，也不能更好的滿足行業(yè)系統(tǒng)的需求。所以我們需要做卷徑計(jì)算，通過我們變頻器來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩大小。以下我們介紹方案可以進(jìn)行卷徑計(jì)算，使張力保持恒定。

方案3：恒轉(zhuǎn)矩控制模式下的H1.24轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償

計(jì)算公式：張力（F）*卷徑（D/2）=轉(zhuǎn)矩（T）

此方案是解決方案2存在的問題。當(dāng)由AI模擬量給定一個(gè)轉(zhuǎn)矩量后，電位器給定的轉(zhuǎn)矩就恒定不變了，由上面公式，隨著卷徑變大，張力會(huì)變小，當(dāng)變頻器能夠做卷徑計(jì)算，隨著計(jì)算卷徑變大，變頻器內(nèi)部會(huì)自動(dòng)增大轉(zhuǎn)矩給定，那么此時(shí)收卷材料張力就會(huì)保持不變。這里AI給定的轉(zhuǎn)矩量（T）不變，由變頻器內(nèi)部增大轉(zhuǎn)矩（T）給定量。

生產(chǎn)過程中，收卷卷徑越來越大，給定的轉(zhuǎn)矩也要相應(yīng)變大，必須設(shè)置H1.24為某一參數(shù)值，H1.24為轉(zhuǎn)矩控制下的卷徑張力系數(shù)，修正后轉(zhuǎn)矩給定量=修正前轉(zhuǎn)矩給定量*（1+H1.24*（當(dāng)前卷徑H0.11/空卷卷徑?1）），相當(dāng)于此公式：張力（F）*卷徑（D/2）=（1+k）轉(zhuǎn)矩（T），對(duì)轉(zhuǎn)矩（T）進(jìn)行了修正。補(bǔ)償隨著卷徑增大而增大的扭矩。

卷徑計(jì)算在本方案中也起決定作用，必須正確計(jì)算卷徑，才能正確補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩量。有關(guān)卷徑計(jì)算涉及到H0組功能碼，和速度控制方案1卷徑計(jì)算方式一樣。請(qǐng)參考查閱。

方案4：恒張力控制模式

通過對(duì)變頻器轉(zhuǎn)矩輸出控制和自動(dòng)的卷徑計(jì)算來保持恒定的設(shè)定張力。在這種工作模式下，變頻器不需要外加張力控制器，不需要反饋當(dāng)前位置或張力的外部信號(hào)，甚至不需要安裝速度反饋編碼器就可以實(shí)現(xiàn)恒定張力控制；但在要求極高的張力控制應(yīng)用中，建議安裝速度反饋編碼器。

說此方案之前我們先做個(gè)比較：恒轉(zhuǎn)矩與恒張力。首先設(shè)置Pd.00=1為轉(zhuǎn)矩控制模式，如果設(shè)置H1.00=0時(shí)，模擬量給定值為轉(zhuǎn)矩量（T），如果設(shè)置H1.00=1時(shí)，模擬量給定值為張力（F）。前面兩個(gè)方案，我們都采用模擬量給定轉(zhuǎn)矩（T）控制方案，方案4我們由模擬量給定恒定張力（F）。

在方案3中我們通過設(shè)置H1.24張力系數(shù)來實(shí)現(xiàn)材料恒定張力的控制，模擬量給定的是轉(zhuǎn)矩（T）。方案4我們?cè)O(shè)置H1.00=1，由模擬量給定張力（F），隨著卷徑增大，變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩變大，實(shí)現(xiàn)恒定張力控制。P6.21=0048，4為張力設(shè)定，8為速度限定。在H0組設(shè)置有關(guān)參數(shù)進(jìn)行卷徑計(jì)算，和方案1卷徑計(jì)算方式一樣，請(qǐng)參考查閱。模擬量給定的是張力（F），此時(shí)設(shè)置了H1.00=1，還要設(shè)置張力設(shè)定源H1.01，若為1則為模擬量輸入，H1.02為+10V模擬量對(duì)應(yīng)的最大張力，H1.08材料密度必須設(shè)置準(zhǔn)確，當(dāng)設(shè)定一個(gè)材料密度后，啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行，如果卷徑計(jì)算不夠準(zhǔn)確，頻率波動(dòng)較大，也可以適當(dāng)調(diào)節(jié)H1.08的數(shù)值、H1.09設(shè)置收放卷材料寬度。

設(shè)置以上數(shù)據(jù)后，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)收放卷時(shí)，恒定張力的控制。方案4是我們做收放卷控制時(shí)的最高級(jí)調(diào)試方式，包括了收放卷行業(yè)的很多應(yīng)用。

V6?T變頻器基于高性能矢量控制技術(shù)和轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，收放卷控制時(shí)：轉(zhuǎn)矩控制精度高，可準(zhǔn)確提供用戶需要的張力并且對(duì)張力給定響應(yīng)快，保證加工的材料粗細(xì)或厚度均勻；轉(zhuǎn)矩輸出能力強(qiáng)，在全速度范圍內(nèi)可持續(xù)提供額定或者定甚至最高至2.0倍額定的轉(zhuǎn)矩，對(duì)收放卷盤徑適應(yīng)能力就強(qiáng)；啟動(dòng)平滑，無論低速還是高速運(yùn)行下張力控制穩(wěn)定，收放材料不會(huì)被拉細(xì)或者拉斷；采用先進(jìn)的轉(zhuǎn)矩識(shí)別算法，可以自動(dòng)補(bǔ)償轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、靜止和滑動(dòng)時(shí)的摩擦力，從而從根本上保證了線材加工時(shí)提供前后一致的張力控制特性；采用智能卷徑識(shí)別，識(shí)別精度高，抗繞動(dòng)能力強(qiáng)。

圖3

三、注意事項(xiàng)：

在做復(fù)合速度控制、恒轉(zhuǎn)矩控制、恒張力控制時(shí)，要實(shí)現(xiàn)線速度或張力恒定，卷徑計(jì)算是非常重要的，卷徑計(jì)算錯(cuò)誤，也就沒法達(dá)到所需控制效果。

在默認(rèn)的線速度計(jì)算卷徑模式下,做卷徑計(jì)算要求有前級(jí)線速度

復(fù)合速度控制時(shí)，前級(jí)速度作為主給定設(shè)置P0.04=1；

恒轉(zhuǎn)矩控制模式下的H1.24轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償制時(shí)，P6.21分別為0016，均由AI1作速度限定，AI2作轉(zhuǎn)矩給定，AI3做線速度給定，還要設(shè)置P0.04=3，由AI3給定前級(jí)線速度，才能進(jìn)行卷徑計(jì)算。

恒張力控制時(shí)，P6.21分別為0048，由AI2確定張力給定，AI1即作為速度限定也作為線速度給定，才能進(jìn)行卷徑計(jì)算。

四、以上方案需要注意的功能碼參數(shù)設(shè)置和模擬量通道設(shè)置

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