一、系統(tǒng)介紹

      現(xiàn)在的線材加工設(shè)備大多需要對加工完成的成品進(jìn)行工字輪收線。過去常采用力矩電機(jī)驅(qū)動工字輪收線，材料經(jīng)過前級處理后需要按照一定的張力要求收緊在工字輪上，通過力矩電機(jī)驅(qū)動收卷工字輪，通過力矩電機(jī)控制器設(shè)定收卷張力，驅(qū)動力矩電機(jī)保持設(shè)定張力；收卷部分沒有安裝反饋當(dāng)前張力大小的信號的檢測裝置。但該方式能耗大，力矩電機(jī)和控制器維護(hù)成本高。
 
      藍(lán)海華騰充分發(fā)揮產(chǎn)品自身優(yōu)勢，率先在國產(chǎn)變頻器中提出并推廣了無速度編碼器反饋的開環(huán)轉(zhuǎn)矩方案，拆除力矩電機(jī)及其控制器，安裝普通異步電機(jī)；采用藍(lán)海華騰張力控制專用變頻器驅(qū)動異步電機(jī)；可通過模擬量或數(shù)字方式進(jìn)行張力設(shè)定。該方案無需安裝用于反饋電機(jī)速度的編碼器信號，也無需任何張力架、張力傳感器等反饋信號；產(chǎn)品采用先進(jìn)的轉(zhuǎn)矩控制算法，通過對電機(jī)工作電流的辨識和解耦，以及機(jī)內(nèi)對卷徑的自動計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了對異步電動機(jī)的精確轉(zhuǎn)矩控制以獲得優(yōu)于力矩電機(jī)的線材卷繞的恒張力控制性能。

圖1
 

二、工藝介紹：

      同步收線。在設(shè)備工作過程中，由于啟動運(yùn)行或前級處理線材的線速度給定可能隨時會調(diào)整變化，所以要求后級收卷一定要時刻跟隨前級當(dāng)前的運(yùn)行速度。若后級跟隨慢了，會造成工字輪上的絲線松散甚至亂線，若后級跟隨快了，可能造成成品局部的牽伸變形甚至拉斷線。所以要求電機(jī)運(yùn)行時力矩控制穩(wěn)定且響應(yīng)迅速。

      空卷滿卷啟動或停車。在實(shí)際工作中，無論當(dāng)前工字輪上線材纏繞的多少，也就是說無論卷徑的大小，都會可能有啟動或者停機(jī)的要求；特別是滿卷時，當(dāng)前的工字輪最重，慣性也最大，加之考慮到摩擦力，系統(tǒng)慣量等因素和空卷時差別很大。所以要求，電機(jī)的可以輸出的啟動轉(zhuǎn)矩要大且穩(wěn)定，并且隨著卷徑的變化應(yīng)補(bǔ)償該變化引起的實(shí)際需求轉(zhuǎn)矩的變化，快速停機(jī)時制動轉(zhuǎn)矩大而且輸出穩(wěn)定保證同步性能好。

      全速度范圍內(nèi)的運(yùn)行。由于機(jī)械設(shè)計(jì)時需要兼顧低速和高速時的拉伸力矩，所以轉(zhuǎn)動比一旦確定下來，收卷電機(jī)可能會工作在很低的轉(zhuǎn)速下（比如1Hz），也可能會工作在很高的速度下，甚至電機(jī)會在恒功率區(qū)工作。所以要求無論負(fù)載大小，電機(jī)的速度波動要小，低速或弱磁區(qū)工作時轉(zhuǎn)矩輸出大且穩(wěn)定。

      排線。通常成品線材是層繞在工字輪上的，在工字輪的橫軸上，線材應(yīng)該一圈一圈平行緊密地從橫軸的一段到另一段排列在一起，實(shí)現(xiàn)一層；再逐層地加厚最后實(shí)現(xiàn)一卷成品。這就要求有一個排線裝置來完成線材在橫軸上端到下端往復(fù)的排列成品線材。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)的要求，排線的實(shí)現(xiàn)有很多種方案，比如機(jī)械，變頻，或伺服等。

      急停。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行過程中，若出現(xiàn)緊急情況，要求整個設(shè)備盡可能快地停下來。這時候拉伸和收卷電機(jī)處于快減速的狀態(tài)，要求停機(jī)過程結(jié)束后絲線不會被拉斷，這樣才可以保證下次可以順利啟動。

三、藍(lán)海華騰產(chǎn)品的特點(diǎn)

      收卷采用轉(zhuǎn)矩開環(huán)控制，無需外加速度反饋的編碼器信號，節(jié)約成本且徹底免除外界干擾，保證工作時不會因?yàn)榉答伿艿礁蓴_停機(jī)，斷線，速度波動。收卷轉(zhuǎn)矩控制精度高，可準(zhǔn)確提供用戶需要的張力并且對張力給定響應(yīng)快，保證加工的材料粗細(xì)均勻。收卷部分啟動停機(jī)平滑，尤其是低速下張力控制穩(wěn)定，收卷的線材不會被拉細(xì)或者拉斷。

      轉(zhuǎn)矩輸出能力強(qiáng)，在全速度范圍內(nèi)可持續(xù)提供額定或者最高至2.0倍額定的轉(zhuǎn)矩，對收卷盤徑適應(yīng)能力強(qiáng)。采用先進(jìn)的轉(zhuǎn)矩電流識別算法，可以根據(jù)當(dāng)前的盤徑大小，自動補(bǔ)償轉(zhuǎn)動慣量，滑動時的摩擦力，采用智能收卷卷徑識別，識別精度高，抗繞動能力強(qiáng)，從而從根本上保證了線材加工時提供前后一致的張力控制特性。

      張力控制精確，特別是能夠在加減速動態(tài)運(yùn)行中提供持續(xù)恒定的張力；

      完全替代原有的力矩控制儀加上力矩電機(jī)方案，采用變頻器和普通異步電機(jī)方案時，原有的操作習(xí)慣不變。

      節(jié)能效果明顯且使用可靠，完美的轉(zhuǎn)矩電流控制技術(shù)，無額外的熱能耗；

      原來的力矩電機(jī)發(fā)熱帶來低效以及易壞，現(xiàn)在的變頻器方案可以保證精確的力矩輸出，無額外的熱能耗，延長了整個系統(tǒng)的使用壽命。

      無需外加編碼器速度反饋，節(jié)約成本且徹底免除干擾帶來的停機(jī)和速度波動；

四、總體方案概述

收卷部分選型：V6−H−4T**(不支持卷徑計(jì)算)

V6−T−4T**(支持卷徑計(jì)算)

采用矢量控制模式下（P0.03=4）的轉(zhuǎn)矩控制方式（Pd.00=1）。

      為了保證在力矩電機(jī)收線改造過程后工作正常，需要重新將電機(jī)軸側(cè)負(fù)載完全脫開后旋轉(zhuǎn)自整定；建議用戶在替換力矩電機(jī)改造時，電機(jī)的極數(shù)應(yīng)和原力矩電機(jī)極數(shù)保持一致，以避免改造后的異步電機(jī)運(yùn)行速度過高。
若只做線上的恒轉(zhuǎn)矩控制時，通過模擬量給定目標(biāo)轉(zhuǎn)矩即可實(shí)現(xiàn)；若考慮到隨著工字輪上的收卷卷徑不斷變化而線上的轉(zhuǎn)矩給定自動變化，還需要做線上恒張力控制，需要送入前級運(yùn)行的當(dāng)前線速度，變頻器機(jī)內(nèi)可自動計(jì)算當(dāng)前卷徑，這樣模擬量可直接給定目標(biāo)張力。