一、系統(tǒng)概述
薄膜卷繞張力控制系統(tǒng)是紡織、造紙、塑料薄膜等行業(yè)的關鍵設備,要求在高線速度(最高可達800m/min)和大卷徑變化范圍(通常10:1)下保持穩(wěn)定的張力控制。本方案采用三科SKI90通用變頻器,通過前饋-反饋復合控制算法實現(xiàn)高精度張力控制。
二、控制系統(tǒng)架構(gòu)
2.1 系統(tǒng)組成
(1)主機單元:加工機變頻驅(qū)動(線速度基準)
(2)從機單元:收卷機變頻驅(qū)動(SKI90變頻器)
(3)檢測單元:張力傳感器(±0.5%精度)
(4)人機界面:參數(shù)設置與狀態(tài)監(jiān)控
2.2 控制原理框圖
graph TD A[主機頻率F0] --> B[算術單元2] C[實時卷徑D] --> D[算術單元3] D -->|D0/D| B B --> E[頻率前饋] F[張力設定T0] --> G[算術單元1] H[錐度系數(shù)K] --> G D --> I[算術單元4] I --> G E --> J[頻率合成] G --> K[PID控制器] L[張力反饋] --> K K --> J J --> M[收卷電機]
三、核心參數(shù)計算
注:示例基于最終卷徑1000mm、初始卷徑100mm、膜厚0.05mm
3.2 張力錐度計算公式
四、變頻器功能配置
4.1 算術單元設置
[卷徑參數(shù)] P100 = 2000 ; 計數(shù)器預置值 P101 = 20000 ; 計數(shù)器最大值 P102 = 10.0 ; 初始卷徑百分比D?(%) [張力參數(shù)]P201 = 30.0 ; 錐度系數(shù)K(%)
P200 = 80.0 ; 初始張力T?(%)[PID參數(shù)]P300 = 3.5 ; 比例增益
P301 = 0.8 ; 積分時間(s)
P302 = 0.05 ; 微分時間(s)
5.1 調(diào)試步驟
(1)空載測試
驗證卷徑計算準確性(誤差<±1%)
檢查頻率前饋響應(階躍響應時間<100ms)
(2)帶載測試
張力階躍測試(5%→100%→5%)
錐度特性驗證(線性度誤差<±2%)
(3)動態(tài)測試
加減速過程張力波動(<±3%)
最高線速度穩(wěn)定性測試
5.2 常見問題處理
六、性能指標
6.1 控制精度
6.2 運行參數(shù)
(1)適用線速度范圍:5-800m/min
(2)卷徑變化范圍:100-1000mm
(3)張力調(diào)節(jié)范圍:5-100%額定張力
(4)系統(tǒng)響應時間:<150ms
本方案已成功應用于BOPP薄膜生產(chǎn)線(幅寬8.2m)、無紡布收卷機等設備,實際運行數(shù)據(jù)顯示:
建議每6個月進行一次系統(tǒng)校準,包括張力傳感器標定、卷徑計算驗證等維護項目。對于特殊材料(如超薄膜、彈性基材等),需重新優(yōu)化錐度系數(shù)和PID參數(shù)。