【正文】 些。但是直流電機(jī)也有其自身致命的弱點(diǎn)既 機(jī)械式換向器，同時(shí)直流電機(jī)價(jià)格也非常昂貴。因此改變電機(jī)電源的頻率就會改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速 [10]。同時(shí)將兩者合成的定子電流供給電機(jī)，這樣就可得到與控制直流電機(jī)相同的速度、轉(zhuǎn)矩的效果。 變頻收卷的控制原理 用變頻器 實(shí)現(xiàn) 恒張力控制的實(shí)質(zhì)是閉環(huán)矢量控制，即加編碼器反饋。 張力控制變頻收卷的工藝要求 (1)在收卷的整個(gè)過程中都保持恒定的張力； (2)在啟動(dòng)小卷時(shí)，不能因?yàn)閺埩^大而扯斷；大卷啟動(dòng)時(shí)不能太松； (3)在加速、減速、停止的狀態(tài)下也不能有上述情況出現(xiàn)； (4)要求將張力量化，即能設(shè)定張力的大小 (力的單位 )。 變頻收卷模型及其原理 分別用 V1和 V2來表示 放卷 輥和收卷輥的速度（見圖 ），則在時(shí)間 T內(nèi)傳動(dòng)輥收取的基體長度為 T*V2，放卷輥放出的基體長度即基體的原始長度為 T*V1，則基體在運(yùn)行期間的應(yīng)變?yōu)椋? 2 1 2 111V T V T V VL KL V T V??? ? ? ? ……………… …… ..（ ） 可見， 式 ()體 現(xiàn)了基體應(yīng)變與其線速度的關(guān)系，基體應(yīng)變等同于傳動(dòng)輥與放卷輥的速度差。而收卷輥半徑在逐漸增加，若要求得線速度 V2，不僅需要測量傳動(dòng)輥驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，更為關(guān)鍵的是 對收卷輥半徑大小的計(jì)算。在卷徑?jīng)]有發(fā)生變化的一整個(gè)事件段內(nèi)，傳動(dòng)棍傳送 基體的速度和收卷機(jī)的速度應(yīng)該是相同的，這樣才能保障使受控制的基體的張力的是恒定的，而在卷徑改變的時(shí)候，速度要有一個(gè)小的下降，這個(gè)要看基體的厚度的大小。 有關(guān)計(jì)算如下： 對于傳動(dòng)輥，有： 1 1 12 * * / 60 * * / 30ccV R n R n???? …………… …… ..() 其中 cR 是傳動(dòng)輥的輥徑，是已知的， 1n 是傳動(dòng)輥的電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以通過測速機(jī)測得，或是通過其他手段間接獲得 對于收卷輥，有： 2 2 22 * * / 60 * * / 30iiV R n R n????… … ..……… … ..() 其中 iR 是收卷輥的實(shí)時(shí)輥徑，可由輥徑計(jì)算公式（ ） 求得， 2n 是收卷輥電機(jī)的速度，這個(gè)量是需要控制的量。 經(jīng)典的收卷都是采用張力 閉環(huán)，它是通過張力檢測裝置反饋張力信號與張力的設(shè)定值構(gòu)成 PID閉環(huán)，然后調(diào)整變頻器的輸出頻率命令 (速度模式 )或輸出轉(zhuǎn)矩指令 (轉(zhuǎn)矩模式 )。 在實(shí)際的使用中，卷取控制通常都需要材料張力隨著卷徑增大而相應(yīng)降低，以防止損傷卷軸和提高產(chǎn)品的卷取質(zhì)量，這樣的控制就叫“錐度控制”。 通常計(jì)算卷徑有的方法有：線速度計(jì)算和厚度積分。由于本方案是對片材的控制，選用分段函數(shù)的方法來計(jì)算?？刂品绞讲捎脧埩﹂g接控制，采用張力擾動(dòng)補(bǔ)償方式。這個(gè)指令可以由 PLC通過 PID算法給出。 變頻收卷對變頻器性能的要求 (1) 變頻收卷的實(shí)質(zhì)是要完成張力控制，即能控制電機(jī)的運(yùn)行電流，因?yàn)槿?相異步電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 T=CTФ I，與電流成正比。臺達(dá) V+系列的變頻器正在推出自己的收放卷專用的變頻器，總結(jié)收放卷專用變頻器的很多主要功能和參數(shù)并且加入了自己的算法，具有自己的特點(diǎn)。模擬模塊選用 EM232有兩個(gè)模擬輸出點(diǎn)。 當(dāng)給定的轉(zhuǎn)矩保持恒定的時(shí)候，如 果負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小線性變化，則速度保持恒定值。速度恒定也要求力矩的恒 定。 利用轉(zhuǎn)矩控制方式下變頻器的控制特性，在一定的時(shí)間內(nèi)，電機(jī)速度保持恒定，而且電機(jī)輸出力矩保持恒定，在控制精 度要求內(nèi)假定電機(jī)力矩的輸出基本符合錐度控制的要求，那么控制系統(tǒng) 在這段時(shí)間內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)設(shè)定的要求。在力矩給定信號給出以后，立即切換到速度控制模式下，通過 PID 控制保持速度達(dá)到要求。 M) a b +10V VRF GND +10V VRF GND a b Tmax 目錄 22 圖 轉(zhuǎn)矩控制特點(diǎn)圖 采用矢量控制方式的基本要領(lǐng) 自測定功能：采用自測定功能就能使變頻器能夠獲得電機(jī)的準(zhǔn)確的控制模型，自測定方式如下： （１）使電動(dòng)機(jī)脫離負(fù)載； （２）輸入電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)； （３）使變頻器處于“鍵盤操作”方式； 變頻控制規(guī)律的分析 根據(jù)卷取張力系統(tǒng)的特點(diǎn)，交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的張力 T和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 M之間關(guān)系為 : M = T * r / I ………………… …………..……..（ ） 式中 :M 為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩； r為收卷輥實(shí)時(shí)半徑； T為卷取機(jī)張力； i為卷取電動(dòng)機(jī)與卷筒的減速比。 由式 ()、 ()及式 ()得 出張力 T 與 Φ ， V 及 I 的關(guān)系： T=π *Cm*Φ *n*I /(30 * V* i)……………………………（ ） 可見，基頻以下時(shí)， Φ 恒定，電流 I和張力 T成正比。 矢量控制變頻器的基本工作原理，頻率指令和實(shí)際速度的比較值通過一個(gè)速度調(diào)節(jié)器 ASR后再進(jìn)行行轉(zhuǎn)矩限定，最后來控制變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩。 可編程控制器（ PLC）介紹 可編程控制器概述 可編程序控制器（ Programmable Logic Controller）簡稱 PLC，是一種新型的通用自動(dòng)控制器。它采用可編程序的存儲器，用于其 中 存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式，模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過程。 （ 2） 編程簡單，使用方便 目前大多數(shù) PLC 均采用繼電器控制形成的“梯形圖編程方式”。 3． PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 （ 1） 開關(guān)量邏輯控制 PLC 具有“與”、“或”、“非”等邏輯指令，可以實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)和 PLC 被 控 對 象 模擬 量輸入模塊 模擬 量輸入模塊 開關(guān) 量輸出模塊 D/A模塊 其他模塊 系 統(tǒng) 總 線 主控制模塊（ CPU、存儲器等） 電源模塊 采 樣設(shè) 備 執(zhí) 行裝 置 檢 測裝 置 計(jì)算機(jī)可編程終端或外圍設(shè)備 編程器 參考文獻(xiàn) 25 電路的串、并聯(lián)，代替繼電器進(jìn)行組合邏輯控制、定時(shí)控制與順序邏 輯控制。 （ 3） 閉環(huán)過程控制 閉環(huán)過程控制是指對溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。 （ 5） 通信聯(lián)網(wǎng) PLC 的通信包括 PLC 與遠(yuǎn)程 I/O 之間的通信、多臺 PLC 之間的通信、 PLC 與其他智能控制設(shè)備之間的通信。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展 。 STEP7 編程軟件用于 SIMATIC S M C7 和基于 PC 的 WINAC，是供它們編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)工具。實(shí)現(xiàn) STEP7 各種功能 所需的SIMATIC 軟件工具都集成在 SETP7。 根據(jù)系統(tǒng)所需要的輸入輸出口，確定 CPU224 能滿足系統(tǒng)的要求，模擬模塊，因?yàn)橹恍枰獌蓚€(gè)模擬輸出，在考慮可能需要增加的情況下 ，改選 CT 公司的 CT 232 模塊，有目錄 26 四個(gè)輸出。 速度的限制如下： minmax **DnV I?? 收卷電機(jī)在空芯卷徑時(shí)的轉(zhuǎn)速是最快的。 計(jì)算如下：對于四極電機(jī)而言其同步轉(zhuǎn)速為： n1=60f1/p。 至于過壓，欠壓設(shè)置只 要設(shè)置好變頻器的電機(jī)參數(shù)就可以的。 M。 調(diào)試過程 (1)先對電機(jī)進(jìn)行自整定，將電機(jī)的定 子電感、定子電阻等參數(shù)讀入變頻器。 (3)在程序中設(shè)定空芯卷徑和最大卷徑的數(shù)值。 (4)通過前面分析的整個(gè)收卷的動(dòng)態(tài)過程，在不同卷徑和不同運(yùn)行速度的各個(gè)階段，進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。 為了提高系統(tǒng)的控制精度，必須選用更好的控制方式。 自適應(yīng) PID控制的基本思想是在系統(tǒng)的參數(shù)發(fā)生變化時(shí)能夠自動(dòng)調(diào)整控制器的參數(shù)，從而適應(yīng)控制對象的特性變化，使被控對象的特性達(dá)到最優(yōu) [11]。如增益自調(diào)節(jié)方法的前提是只考慮主要的變化因素－卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化，而不考慮其他的一些擾動(dòng)的影響，這些擾動(dòng)在實(shí)際運(yùn)行中也會帶來不小的誤差。 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng) PID控制器主要由參數(shù)可調(diào)整的 PID控制器和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器兩部分組成，其關(guān)鍵就是實(shí)現(xiàn) PID 參數(shù)自整定， PID參數(shù)自整定就是找出 PID三個(gè)參數(shù)與 E和 Ec之間的關(guān)系 (E指 不同時(shí)刻偏差， Ec指偏差變化率 )，在運(yùn)行中通過不斷檢測 E和 Ec，目錄 28 根據(jù)模糊推理原理來對三個(gè)參數(shù)在線修改，而模糊推理原則是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)能力不斷的修正改善 [12]. 參考 文獻(xiàn) [1] 劉瑞霞，王永新 。 儀器儀表學(xué)報(bào)紙 2021： 255： 13 [3] 張永和 采用力矩電機(jī)的厚鋁箔廢邊卷取機(jī) [J]。 武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 2021： 58 [7] 郭應(yīng)鋒 印刷機(jī)系統(tǒng)恒張力控制的研究 [D]。s thesis, Dept. Elect. Eng., The Ohio State Univ., Mar. 1992. 附錄 29 附錄 :轉(zhuǎn)徑計(jì)算部分程 序 LD CALL 0 LD CALL 1 CALL 2 CALL 3 MEND SBR O 初始化 SBR 1 模塊檢查 LDB= SMB8， 1619 NOT S 1 LDB= SMB9， 1600 NOT AB= SMB9， 1604 RET SBR 3 力矩輸出 控制值采集 LD MOVD SMB28， AC0 MOVD SMB29， AC1 LD 高速計(jì)數(shù)模塊 MOVB 16F8， SMB37 MOVB 0， SMD38 MOVD 1000， SMD42 HDFF 0， 0 CALL 4 RET SBR 4 ATCH 0， 12 ENI 附錄 30 HSC 0 RET INT O INCW VW102 MOVB 16BO， SMB37 ATCH 0， SMD42 ATCH 1， 12 RETO INT 1 INCW VW102 MOVB 16A0， SMB37 MOVB 0， SMD42 ATCH 0， 12 RET1 MOVW SMB28， VW106 力矩值的計(jì)算 *I H， VW100 H*VW102=VD100 +I VW100， VW0 VW0 是卷徑大小 *I VW0， VW106 VW106 是張力設(shè)定值 MOVW VW106， VW108 DIV I， VW108 I 是減速比 MOVW VW108， AQW1 電機(jī)力矩值給定 程序中 : 輸入信號： 傳動(dòng)輥電機(jī)編碼器輸入信號 收卷輥電機(jī)編碼器輸入信號 變頻器電機(jī)過熱信號，報(bào)警信號 模擬電位器：張力設(shè)定值 SMB28 輸出信號： 轉(zhuǎn)矩速度模式轉(zhuǎn)換， 變頻器啟動(dòng)信號 換輥信號 模擬模塊： AQWO 轉(zhuǎn)矩計(jì)算值大小輸出 AQW1 速度計(jì)算值大小輸出 。 桂林電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào) 1994， 14（ 2） [9] 朱小平 淺談卷繞過程中力矩電機(jī)的選擇 [J]。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) 2021， 5（ 4）： 13 [5] 周孚宏 采用變頻器實(shí)現(xiàn)線纜設(shè)備恒張力控制的方法 [J]。 電機(jī)與控制學(xué)報(bào) 2021， 9（ 1）： 13 [2] 楊婭君 ， 陳德傳 。而采用模糊控制算法將就不用建立精確的模型 [11]。另一種則是模型參考自適應(yīng)調(diào)節(jié)器，其基本思想是建立相關(guān)的控制模型，從而建立相關(guān)的補(bǔ)償關(guān)系，這種方法在實(shí)際應(yīng)用中也取得了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展。 傳統(tǒng)的張力卷取控制主要采用常規(guī)的 PID控制器，常