MD收放卷张力控制课件.ppt

MD收放卷张力控制,主要内容,MD330产品概况和张力控制基础,一,MD330闭环速度模式应用,三,预驱动和张力锥度应用,四,MD330开环转矩模式应用,二,开环和闭环应用方案,五,MD330产品概况,是一款张力控制专用变频器；是在汇川MD320基础之上开发出来的；保留了MD320绝大多数功能，同时具备多种张力控制模式选择；可灵活改变收/放卷模式；丰富的卷径计算功能模块；灵活的转矩补偿、惯量补偿、张力锥度输出等功能模块；,什么是张力控制？,在金属加工、纺织、造纸、橡胶、化工及电线电缆等工业中，当处理一些如纸张、薄片、丝、布等长尺寸材料或产品时，都会用上卷壳及滚筒组成的加工生产线，这有一个需要解决的问题：如何在卷筒直径从开始阶段至最后阶段逐渐变化的整个过程中，张力和线速度的变化保持在所允许的范围内。以塑料薄膜为例，在放卷、收卷以及供料过程中，薄膜上要保持一定的张力（或者称之为拉伸力），过大的张力会导致料膜变形甚至断裂，而过小的张力又会使薄膜松弛，导致褶皱，这就要求在薄膜的处理过程中要保持恒定的张力。张力控制的作用就是：保持恒定的张力，抑制外来干扰引起的张力抖动。有两种途径可解决此问题：1、通过控制电机转速实现。2、通过控制电机输出转矩实现。,张力控制基础-什么是张力控制系统？,什么是张力控制系统？张力控制系统就是为实现张力控制而必须的系统构成。典型的张力控制系统包括：1、张力控制器（含专用变频器）2、张力检测器 3、磁粉制动器或离合器。功能：能够持久地控制料带输送时的张力。这种控制对机器的任何运行速度都必须保持有效，包括机器的加速、减速和匀速。即使在紧急停车情况下，它也有能力保证料带不产生丝毫破损。,张力控制基础-收放卷侧,目前应用的张力控制按工艺位置可分为两类：始/末端 即开卷/收卷，完成材料的释放和收取。目前的控制方式有：1、速度控制，即通过直接线速度检测保持线速度恒定。2、转矩控制，直接控制电机输出力矩，使其自动跟随卷径变化，从而保持 张力恒定，有两种方式：闭环张力转矩和开环张力转矩控制。主要特点是：需获得实时卷径值，电机速度需要自动跟随,张力控制基础-中间传动侧,中间段 主要是保证生成工艺中间过程产品的质量，控制方式有：1、简单速度控制，只能用于低速、材料不易变形的场合 2、闭环张力速度控制，一般用于高速、材料易变形的场合 主要特点是：不存在卷径变化问题,张力控制系统常用方案,目前应用的张力控制方案有五种：变频器直接速度控制（表面收放卷）线速度检测变频器磁粉制动/离合器张力传感器张力控制器变频器张力传感器（调节辊）变频器开环张力控制,变频器直接速度控制,1、收卷用靠背轮，卷曲部分没有动力，依靠一个过渡辊传送动力，带状物体从过渡辊上通过，在卷曲辊上缠绕，采用气压或者液压方式补偿卷径的变化。依靠机械来完成恒速卷绕.2、线速度同步 如低速纸机各工艺段，依靠各级速度的微小速差保持张力在一定范围内，否则断纸。,线速度检测变频器,线速度反馈,线速度输入,一般用于收卷，但必须方便安装速度反馈装置,磁粉制动/离合器张力传感器张力控制器,目前使用较为普遍，但仅限于开卷收卷场合,变频器 张力传感器（调节辊）,张力反馈,线速度输入,张力输入,使用范围不受限，但必须方便安装传感器（调节辊）,变频器开环张力控制,线速度输入,速度反馈,仅限于开卷/收卷,汇报大纲,MD330产品概况和张力控制基础,一,MD330闭环速度模式应用,三,预驱动和张力锥度应用,四,MD330开环转矩模式应用,二,开环和闭环应用方案,五,常用术语说明,传动比；最高线速度；卷径比；最小输出力矩；最大输出力矩；最大频率；最小频率；初始卷径；最大卷径；张力锥度；预驱动；卷径计算,传动比,机械传动比=电机转速/卷轴转速在张力控制时必须正确设定机械传动比。皮带、齿轮(多极相乘）,最大线速度,牵引棍变频器最大频率时所能达到的线速度来源1、线速度和频率正比（模拟输出或脉冲输出）2、检测时脉冲频率与线速度成正比（编码器或接 近开关）直接影响卷径条件（线速度与传动比）；要正确设置最大线速度（FH-28，FH-29);观察FH-30-线速度实际值;,卷径比,=最大卷径/最小卷径小于10容易控制，极限不得大于15；力矩时影响最大力矩和最小力矩的比；过大降低小张力控制精度；速度控制增加PID控制难度；,最小/最大输出力矩,调整最小张力与卷轴材料直径最小时出现；折算到电机力矩不小于10%*TN,调整最大张力与卷轴材料直径最大时出现；折算到电机力矩不大于110%*TN,最大/最小输出频率,最小卷径最高线速度时出现不大于100HZ，极限150HZ；高频矢量效果变差，甚至不稳定；,最大卷径最小线速度时出现不小于2HZ，闭环可以到1HZ；开环矢量1HZ以下带载能力很差,初始卷径和最大卷径,收卷：没有材料时的直径；（常数）放卷：最大卷径，开时放料，（是个变值）新上材料时需要复位初始卷径,收卷：出现在卷轴结束时；放卷：初始上卷时；,卷径计算,1、线速度计算；有线速度输入场合，更新快，无需材料厚度，常用方式；2、厚度累计计算；有计圈信号和材料厚度场合，无法知道线速度；材料厚度客户难准确知道，对卷径计算造成影响。3、外部给定（AI、DI5、通讯）；有检测卷径装置（超声波和角位移检测）FH-17;FH-69;FH-70;FH-29;FH-28;FH-03;监控FH-30;FH-18-卷径当前值;,开环张力转矩控制 FH-00=1,根据公式F=T/R（其中F为材料张力，T为收卷轴的扭矩，R为收卷的半径）,V=R 2n/60其中，V为线速度m/min,为角速度rad/s,n为转速r/min，R为卷轴半径m，是根据实际线速度和角速度实时计算出来，同时可通过FH-18监测实际卷径值，卷轴空轴（FH-12）2R卷轴满轴（FH-11）。,开环张力框图,使用FH组开环张力功能模块：张力设定部分：卷径计算部分；转矩补偿部分：电机必须为闭环矢量控制，变频器必须加装PG卡。,汇报大纲,MD330产品概况和张力控制基础,一,MD330闭环速度模式应用,三,预驱动和张力锥度应用,四,MD330开环转矩模式应用,二,开环和闭环应用方案,五,闭环速度模式应用 FH-00=2,该控制原理是通过线速度与实际卷径计算一个匹配频率设定值f1，再通过张力（位置）反馈信号进行PID运算产生一个频率调整值f2，最终频率输出为f=f1+f2。f1可以基本使收（放）卷辊的线速度与材料线速度基本匹配，然后f2部分只需稍微调整即可满足控制需求，很好地解决了闭环控制中响应快速性和控制稳定性地矛盾。,与闭环速度模式相关功能模块：张力设定部分无效；PID功能部分：FA组合FH组第二组PID参数；线速度输入部分：计算同步匹配速度频率；同时通过线速度计算卷径；卷径计算部分：FH组第二组PID参数部分;,张力闭环速度控制,收放机 电机可以在VC/FVC/VF模式下；张力调节，通过张力反馈的配重或气缸气压外力来调节；调试中要注意PID的作用方向和电机的实际运行方向对应；,MD330控制模式选择,1、采用力矩模式还是速度模式 张力精度，闭环速度模式高于开环力矩模式；2、张力检测方式（传感器、摆杆,是否要锥度）；摆杆反馈张力波动最小3、卷径比是多少？最大卷径/最小卷径 是否大于10，极限15；,4、张力调节范围是否太宽(1:5)？5、传动比多少，最小张力是否合适？6、线速度调节范围（频率是否合适2100HZ）？7、卷径计算方式？(信号来源）8、功率确定（最大卷径*最大张力时力矩*k/i）,MD330使用中总结,选择、确定好哪种张力控制方案：同时选择电机控制模式；选择线速度输入模式：变频器输出频率是否与线速度成正比，如不能需要选择使用脉冲测试法计算作为线速度输入源信号；选择卷径计算方法：线速度计算、厚度累积计算、模拟信号等传感器实际测量值；,调试步骤（1）：,A、首先要对电机铭牌参数进行正确设置，然后进行参数辩识，正确设置编码器参数，在正常的速度控制模式下试运行，正常后再往下进行调试。B、张力控制时变频器输出转矩的方向由张力方向设定功能码或张力方向切换端子控制，更改设置，使张力输出方向正确。C、对张力控制各项参数进行设置，然后将卷径设为空芯卷径，不进行卷径计算，在空卷下调试。一般情况，卷径是缓慢变化，短时间的影响有限，如果调试过程较长，可以每次启动都把卷径设为实际值。张力开环控制时，先不加惯量补偿，让系统较慢加减速，观察恒速时张力是否控制正常，否则检查参数设置，直到正常为止。然后再加上系统 惯量补偿，慢慢缩短系统加减速时间，观察加减速过程张力是否达到要求，否则调整系统惯量补偿系数，直到达到要求为止。张力闭环控制时，首先要保证线速度信号准确，然后调整PID参数，使张力控制稳定。开始时，可将两组参数设成相同的。,调试步骤（2）：,D、放开卷径计算功能，调整相关参数，使卷径计算结果准确。E、卷筒快卷成满卷时，张力开环控制时，调整材料惯量补偿系数，使系统加减速时获得较准确的张力；张力闭环控制时，调整第二组PID参数，使张力控制稳定。F、建议对调好的参数进行记录备份，以后相同的设备可以进行参考，或则在用户误修改功能码时，可以进行复原。,汇报大纲,MD330产品概况和张力控制基础,一,MD330闭环速度模式应用,三,预驱动和张力锥度应用,四,MD330开环转矩模式应用,二,开环和闭环应用方案,五,预驱动,主要在换料过程中使用，即由满盘（卷）更换到空盘（卷）过程；预驱动过程，一般使用预驱动端子（34）功能，在该端子有效状态下，进入速度模式，此时变频器输出频率通过线速度信号与当前的的卷径（空盘和满盘）分别算出，同步匹配频率值；一般在调试预驱动过程中，需要保证两台电机的线速度一致，通常使用限速表测试，如有偏差时，通过预驱动增益微调。,预驱动,速度模式下根据当前卷径与线速度，输出频率控制角速度，实现卷轴表面线速度与材料实际线速同步；端子控制切换；用于自动换卷同步切换和恒线速控制（如卷染机）速度增益FH-45和转矩增益FH-47-百分值对应当前给定转矩（调整预驱动速度和力矩）；力矩限制（转矩上限F2-09决定或由张力设定大小决定）,张力锥度功能,一般情况下采用定张力卷取收料，随着料卷的增大相对于内侧材料的力矩变大，产生打滑即卷取收缩。再有由于材料的收缩及空气的放出指向中心的压力加大材料被挤坏或被横向挤出，产生所谓竹笋现象。靠近卷芯的地方产生皱纹，使表面凹凸不平。要解决这些问题，就是卷径逐渐变大时张力应逐渐减小，即采用锥度张力。卷取时的初始张力决定了卷取终了时的张力。其减少的程度叫锥度。一般使用10-50的锥度。例如用30锥度；即以10kg张力开始，则从7kg张力结束，这时的变化比率根据材料和机构的性能是不同的，厂家应经试验做出各种类型的试验曲线，以便生产中对照调整。,张力锥度,在收卷过程中，有时需要张力随着卷径的增大而相应降低，以保证材料卷曲成型较好。曲线锥度-FH-65=0（锥度模式）,F=F0*1-K*1-（D0D1）/(D+D1）其中F为实际张力，F0为设定张力，D0为卷轴直径，D为实际卷径，D1为FH-59设定的张力锥度补偿修正量，K为张力锥度-FH-09。张力锥度补偿修正量可以延缓张力下降曲率。开环转矩时：变频内部自动实现；闭环速度摆臂反馈时：模拟输出控制比例阀；闭环速度张力反馈时：内部调整PID目标；,张力锥度控制1、张力锥度系数用于修正卷绕过程中由于卷径变化的张力。2、一般卷曲过程，需要张力随着卷径增大而相应降低，以防止损伤卷轴和 提高产品卷曲效果。3、对于放卷模式，为恒定张力控制。4、张力锥度的公式为：F=F01-K*（1-D0/D）F为实际输出张力，F0为设定张力，K为张力锥度系数，D0为空心卷径，D为当前卷径。,张力锥度,直线（多段）锥度（三段），锥度值的含义为：每增加1000mm卷径，张力下降的百分比（相对于设定张力）,FH-64,FH-62,FH-64,锥度（百分值）,FH-61,FH-63,卷径D,张力F,卷径D,汇报大纲,MD330产品概况和张力控制基础,一,MD330闭环速度模式应用,三,预驱动和张力锥度应用,四,MD330开环转矩模式应用,二,开环和闭环应用方案,五,开环应用案例,根据牵引电机、牵引辊直径、传动比计算最大线速度；根据收卷电机、收卷轴空满轴直径、传动比，计算收卷变频器的最大输出频率、最大设定张力。牵引部分：牵引电机1440r/min,50Hz，牵引棍直径D牵引=210mm，传动比I=13.15（根据n牵引电机1/1019/25=n牵引棍,得传动比I=n牵引电机/n牵引棍）收卷部分：收卷电机3.7KW，4极，1440r/min,50Hz，传动比=15.9，卷轴空卷400mm，最大1000mm。,计算参考,1.计算最大线速度：3.140.21（1440/13.15）=72.2(m/min)对应参数FH-28=72；2.电机额定转矩T=9550P(kw)/n=95503.7/1440=24.5(N.M)3.根据最小收卷直径计算小卷时的最高频率 Vmax=3.14Dmin(n/I)=3.14(0.4/15.9)(60fmax/2)=72fmax=30.38Hz上限频率（F0-12），出厂F0-12=504.根据收卷轴最大卷径计算所控制线材的最大张力Fmax Fmax=（TI）/Rmax=(24.515.9)/0.5=779(N),即78公斤，对应FH-05=780N5.根据收卷轴最小直径计算所控制线材的最小张力FminFmin=（5%TI）/Rmin=(0.0524.515.9)/0.2=98(N),即10公斤，5%为变频器的转矩控制精度6.根据计算的数据分析使用开环转矩的可行性所能控制的张力范围必须在FminF设定Fmax，即（10公斤，78公斤）,系统接线图,1.当“转矩禁止”有效时，MD330工作在闭环矢量速度模式，频率由AI1电位器给定；当“转矩禁止”无效时，工作在开环转矩模式，张力大小也通过AI1给定；频率设定和张力设定共用同一个电位器。2.“卷径复位”只在变频器不运行状态下才能实现卷径复位，即在换卷时将当前卷径复位到空卷轴的直径。3.“AO1”运行频率输出信号控制排线电机的给定频率。,调试步骤,1.正确输入电机相关参数，进行静止调谐操作。,电机参数调谐完成后，试运行，观察电机运行电流在4.6A左右。2.正确接好编码器的连线，将F0-01设置为1，将F2-11设置为100（编码器每转脉冲数），按下RUN运行键，检查变频器闭环矢量运行是否正常。,修改F0-08的值，从5Hz15Hz30Hz50Hz变化，通过操作面板查看电机工作电流，如果电流在变频器额定电流的50%之内，和开环运行电流相差不大，则表示闭环矢量运行正常；如工作电流超过额定电流，或电机运行不起来，则检查编码器的接线是否正确，是否断线，A相和B相信号是否接反。只有编码器闭环矢量运行正常后，才能进行后续的调试工作。,设定相关功能码,FH组张力参数,5.将张力设定为很小，用手感觉收卷轴的出力是否可以抓得住，如可以的话，将张力设定值加大，感觉卷轴的实际张力是否也会慢慢加大，都可以的话，即可拉线试机，实际检验张力控制的效果。,历史岳麓版第13课交通与通讯的变化资料,精品课件欢迎使用,自读教材填要点,一、铁路，更多的铁路 1地位 铁路是 建设的重点，便于国计民生，成为国民经济发展的动脉。2出现 1881年，中国自建的第一条铁路唐山 至胥各庄铁路建成通车。1888年，宫廷专用铁路落成。,交通运输,开平,3发展(1)原因：甲午战争以后列强激烈争夺在华铁路的。修路成为中国人 的强烈愿望。(2)成果：1909年 建成通车；民国以后，各条商路修筑权收归国有。4制约因素 政潮迭起，军阀混战，社会经济凋敝，铁路建设始终未入正轨。,修筑权,救亡图存,京张铁路,二、水运与航空 1水运(1)1872年,正式成立，标志着中国新式航运业的诞生。(2)1900年前后，民间兴办的各种轮船航运公司近百家，几乎都是在列强排挤中艰难求生。2航空(1)起步：1918年，附设在福建马尾造船厂的海军飞机工程处开始研制。(2)发展：1918年，北洋政府在交通部下设“”；此后十年间，航空事业获得较快发展。,轮船招商局,水上飞机,筹办航空事宜,处,三、从驿传到邮政 1邮政(1)初办邮政：1896年成立“大清邮政局”，此后又设，邮传正式脱离海关。(2)进一步发展：1913年，北洋政府宣布裁撤全部驿站；1920年，中国首次参加。,邮传部,万国邮联大会,2电讯(1)开端：1877年，福建巡抚在 架设第一条电报线，成为中国自办电报的开端。(2)特点：进程曲折，发展缓慢，直到20世纪30年代情况才发生变化。3交通通讯变化的影响(1)新式交通促进了经济发展，改变了人们的通讯手段和，转变了人们的思想观念。(2)交通近代化使中国同世界的联系大大增强，使异地传输更为便捷。(3)促进了中国的经济与社会发展，也使人们的生活。,台湾,出行,方式,多姿多彩,合作探究提认知,电视剧闯关东讲述了济南章丘朱家峪人朱开山一家，从清末到九一八事变爆发闯关东的前尘往事。下图是朱开山一家从山东辗转逃亡到东北途中可能用到的四种交通工具。,依据材料概括晚清中国交通方式的特点，并分析其成因。提示：特点：新旧交通工具并存(或：传统的帆船、独轮车，近代的小火轮、火车同时使用)。原因：近代西方列强的侵略加剧了中国的贫困，阻碍社会发展；西方工业文明的冲击与示范；中国民族工业的兴起与发展；政府及各阶层人士的提倡与推动。,串点成面握全局,一、近代交通业发展的原因、特点及影响 1原因(1)先进的中国人为救国救民，积极兴办近代交通业，促进中国社会发展。(2)列强侵华的需要。为扩大在华利益，加强控制、镇压中国人民的反抗，控制和操纵中国交通建设。(3)工业革命的成果传入中国，为近代交通业的发展提供了物质条件。,2特点(1)近代中国交通业逐渐开始近代化的进程，铁路、水运和航空都获得了一定程度的发展。(2)近代中国交通业受到西方列强的控制和操纵。(3)地域之间的发展不平衡。3影响(1)积极影响：促进了经济发展，改变了人们的出行方式，一定程度上转变了人们的思想观念；加强了中国与世界各地的联系，丰富了人们的生活。(2)消极影响：有利于西方列强的政治侵略和经济掠夺。,1李鸿章1872年在上海创办轮船招商局，“前10年盈和，成为长江上重要商局，招商局和英商太古、怡和三家呈鼎立之势”。这说明该企业的创办()A打破了外商对中国航运业的垄断B阻止了外国对中国的经济侵略C标志着中国近代化的起步D使李鸿章转变为民族资本家,解析：李鸿章是地主阶级的代表，并未转化为民族资本家；洋务运动标志着中国近代化的开端，但不是具体以某个企业的创办为标志；洋务运动中民用企业的创办在一定程度上抵制了列强的经济侵略，但是并未能阻止其侵略。故B、C、D三项表述都有错误。答案：A,二、近代以来交通、通讯工具的进步对人们社会生活的影响(1)交通工具和交通事业的发展，不仅推动各地经济文化交流和发展，而且也促进信息的传播，开阔人们的视野，加快生活的节奏，对人们的社会生活产生了深刻影响。(2)通讯工具的变迁和电讯事业的发展，使信息的传递变得快捷简便，深刻地改变着人们的思想观念，影响着人们的社会生活。,2清朝黄遵宪曾作诗曰：“钟声一及时，顷刻不少留。虽有万钧柁，动如绕指柔。”这是在描写()A电话 B汽车C电报 D火车解析：从“万钧柁”“动如绕指柔”可推断为火车。答案：D,典题例析,例1上海世博会曾吸引了大批海内外人士利用各种交通工具前往参观。然而在19世纪七十年代，江苏沿江居民到上海，最有可能乘坐的交通工具是()A江南制造总局的汽车 B洋人发明的火车 C轮船招商局的轮船 D福州船政局的军舰,解析由材料信息“19世纪七十年代，由江苏沿江居民到上海”可判断最有可能是轮船招商局的轮船。答案C,题组冲关,1中国近代史上首次打破列强垄断局面的交通行业是()A公路运输 B铁路运输C轮船运输 D航空运输解析：根据所学1872年李鸿章创办轮船招商局，这是洋务运动中由军工企业转向兼办民用企业、由官办转向官督商办的第一个企业。具有打破外轮垄断中国航运业的积极意义，这在一定程度上保护了中国的权利。据此本题选C项。答案：C,2.右图是1909年民呼日报上登载的一幅漫画，其要表达的主题是()A帝国主义掠夺中国铁路权益B西方国家学习中国文化C西方列强掀起瓜分中国狂潮D西方八国组成联军侵略中国,解析：从图片中可以了解到各国举的灯笼是火车形状，20世纪初的这一幅漫画正反映了帝国主义掠夺中国铁路权益。B项说法错误，C项不能反映漫画的主题，D项时间上不一致。答案：A,典题例析,例2(2010福建高考)上海是近代中国茶叶的一个外销中心。1884年，福建茶叶市场出现了茶叶收购价格与上海出口价格同步变动的现象。与这一现象直接相关的近代事业是()A电报业 B大众报业 C铁路交通业 D轮船航运业 解析材料主要反映了信息交流的快捷，故选A。答案A,题组冲关,3假如某爱国实业家在20世纪初需要了解全国各地商业信息，可采用的最快捷的方式是()A乘坐飞机赴各地了解 B通过无线电报输送讯息C通过互联网 D乘坐火车赴各地了解解析：本题考查中国近代物质生活的变迁。注意题干信息“20世纪初”“最快捷的方式”，因此应选B，火车速度远不及电报快。20世纪30年代民航飞机才在中国出现，互联网出现在20世纪90年代。答案：B,4下列不属于通讯工具变迁和电讯事业发展影响的是()A信息传递快捷简便B改变着人们的思想观念C阻碍了人们的感情交流D影响着人们的社会生活解析：新式通讯工具方便快捷，便于人们感情的沟通和交流。答案：C,