艾默生TD3300变频器在分纱络筒机上的应用
1、引言卷取是*种常见的控制系统，广泛应用于造纸、印刷、染织等生产过程中的后续工作，以制成半成品或成品卷筒物。卷取的方式常见的有2种:摩擦卷取和中*卷取。前者对机械的要求复杂，而且卷取的效果受摩擦辊的影响很大，包括物料的光泽度、端面情况、松紧度等都会在卷取工艺中变差。后者在机械程度上很简单，卷取时只受到自重的影响，卷取的效果自然好许多，然而长期以来中*卷取的控制系统只能在直流控制或磁粉控制二者中进行选择，控制的成本很难降低。如何降低收卷系统的控制成本呢？很多人都会想到交流变频器，的确交流变频调速技术以其卓越的调速性能、显著的节电以及在*民经济*域的广泛适用性，而被公认为是*种*有前途的调速方式。直流调速系统在电机传动的发展史上占有重要的地位，但由于直流电机存在维护难、抗环境能力差等原因，到了目前已严重制约了设备整机的性能价格比。而变频调速技术能*大程度上发挥了交流电机本身固有的优点(结构简单、坚固耐用、经济可靠、动态响应好等(欢迎来电咨询 郑州中鑫自动化设备有限公司 网址：www.hnzkwx.com 电话：0371-60133978 手机：13837132021 ) )，再加上变频调速理论业已形成*门相对*立的学科，变频调速技术的全面应用时代已经到来。
2、分纱络筒机中*放卷的变频控制
分纱络筒机是针织牛仔、牛仔面料或牛仔绣花生产中的关键设备。白色纱线经过靛蓝染色，形成的束状纱线，经过分纱整经机整经，退绕在7―8个轴盘上，每盘上形成片状40-50根的纱线，分纱落筒机就是将每盘上形成片状40-50根的纱线，以放卷形式单根地均匀地卷绕成40-50个筒子纱。因为有以下几个原因：1纱线张力非常小，由其是单根纱线张力。2退绕轴盘在满轴时半径很大，大约在800mm-1000mm。3退绕轴盘加上纱线的重量很大，它动态惯性和静态惯性较大。所以在中*放卷的过程中，随着卷径的不断减小，放卷电机的速度必须不断增大，同时又要保证的纱线张力相对平稳，由其是加减速的过程中，以防止纱线的缠绕或绷断。对于放卷系统而言，进行张力控制是核*技术，也是变频调速的难点。目前，在中*卷取中*常用的是以下2种控制方式:
(1)、速度控制卷取(SPW)，用PID通过测力传感器的张力反馈，或调节辊的位置反馈，
来修正速度给定;
(2)、电流控制卷取(CPW)，用PID调节张力给定，这*类型的控制*般是开环的。
对如此复杂的张力控制系统，变频技术必须能克服以下4个技术问题:
(1)、将复杂的交流异步电机的数学模型简单化;
(2)、考虑到张力反馈信号的延后和超调;
(3)、将卷绕张力控制过程的动态参数描述成时变函数;
(4)、保证张力或转矩闭环的抗波动能力高和即时调节性好。
通常情况下，具有张力控制的变频控制系统，是建立在对变频器、电机和张力对象的
数学模型研究的基础上，它包括Ud/Id之间的传递函数、Id/M之间的传递函数、转矩
M～转速n之间的传递函数、控制电压Uk～变频器输出电压Ud之间的传递函数、物料
张力的动态数学模型。在*般情况下，张力*用的变频器由直径、转矩补偿和速度计
算等模块组成。
3、TD3300变频器的收放卷控制功能
TD3300张力控制*用变频器是艾默生网络能源有限公司的*新产品，它具有TD3000矢量变频器的*高性能，同时又可实现张力闭环控制和张力开环控制，以满足各种卷取和放卷要求。
A：(1)各种卷径的计算，包括线速度计算、绕圈计算、模拟设定、上位机给定等;(2)卷径模拟输出，实现人机友好交互功能;(3)多种线速度测量方式，包括脉冲输入、模拟输入、数字输入等;(4)实现张力锥度的设定;(5)实现转矩补偿的功能，如弯曲力矩补偿、静态力矩补偿、惯性力矩补偿等;(6)具有自动换卷逻辑功能，实现在线换卷功能。
B：TD3300张力控制变频器的4种张力控制方式
(1)张力闭环控制(需要张力传感器、增加成本、控制精度*高);
(2)间接张力控制*(需要卷径传感器、增加成本、控制精度较高);
(3)间接张力控制二(成本较低、控制精度较高);
(4)间接张力控制三(成本较低、控制精度差)。
此四种方案的配置主要是考虑系统的张力控制精度要求、系统的成本要求等，用户
可以根据实际情况决定采用哪种张力控制方式。
C：4种张力控制原理和应用
(1)、张力闭环控制
对于张力控制精度要求较高的场合，如轧卷染色机，它需要通过张力*测辊的
输出张力信号来构成张力闭环控制，对于变频器来说采用速度控制方案和PID
闭环控制。
(2)、间接张力控制* 它通过卷径传感器测量的卷径模拟信号进入变频器的模拟输
入口，而变频器则根据测量的卷径进行张力控制。这里，卷径是通过测量而不
是通过计算而得，因此张力控制的精度相对较高。分纱制筒机就采用这种方式。
(3)、间接张力控制二 在线速度可以*测的场合，可以采用此法，通过*测到的线
速度及电机角速度计算卷径，从而控制张力。通常应用在如干式复合机、拉幅
定型机、浆纱机等收卷系统中。
(4)、间接张力控制三
当对张力的控制精度要求不高，卷绕材料的厚度已知且变化不频繁的情况下，
可以采用厚度累积法计算卷径，实现间接张力控制。
4、系统方案介绍
本系统中选用了经济而实用的间接张力控制*：即张力闭环控制方案1（速度模式）
（F3.06=1），通过调节电机转速达到张力恒定。采用此模式。同步匹配频率指令的计算
方程式：Ｆ＝(v×p×i)／(π×D) 。
*先由纱线的线速度和纱轴的当前卷径实时计算出同步匹配频率指令，然后通过张力*
测装置反馈的张力信号（F7.02反馈量输入通道选择），以张力设定值（F8.01=0 数字设
定）构成PID闭环，调整变频器的频率指令。纱线线速度由前**线速度*测模块获得，
即送纱辊电机的线速度，通过AI1口进入变频器TD3300，卷径应选用外部卷径传感器，
卷径信号通过模拟输入口AI2输入，模拟输入对应0~*大卷径（F8.09）。在此方案中，
保证比较准确的同步匹配频率指令可以减少PID调节器的调节量，使系统更稳定，也就
是线速度的*测的正确性比较重要。
由于我们对TD3300张力控制*用的矢量型变频器的深刻了解和认识，结合我们在纺织*业上的丰富经验,使分纱落筒机放卷系统的设计非常成功，车速可达350-450m/min,而且系统非常稳定可靠。目前已为厂*生产二十余套，该设备已成为厂*生产针织牛仔纱，靛蓝关键绣花纱的关键设备，该设备为厂*创造了巨大的产品附加值。非常值得在纺织行业推广应用。(欢迎来电咨询 郑州中鑫自动化设备有限公司 网址：www.hnzkwx.com 电话：0371-60133978 手机：13837132021 )
系统应用图如下所示：
