1  前言

雙向拉伸薄膜生產(chǎn)線是塑料類產(chǎn)品生產(chǎn)機(jī)械中的大型成套設(shè)備。這類設(shè)備在我國早期均依賴進(jìn)口。隨著國內(nèi)工業(yè)自動(dòng)化的高速發(fā)展，目前國內(nèi)企業(yè)業(yè)已開發(fā)出了年產(chǎn) 6000 噸，薄膜厚度為 12 至 70 微米的拉膜生產(chǎn)線。

雙向拉伸薄膜生產(chǎn)線主要工藝有上料、模頭、擠出機(jī)系統(tǒng)，縱向拉伸系統(tǒng)、橫向拉伸系統(tǒng)及牽引收卷系統(tǒng)。本文主要介紹圍繞牽引收卷系統(tǒng)展開介紹。牽引收卷是電氣控制的核心部分，其控制好壞直接關(guān)系到膜的質(zhì)量。

2  Lenze 解決方案

在遷移收卷系統(tǒng)中有兩個(gè)伺服電機(jī)控制兩個(gè)軸 A、B 輪流進(jìn)行收卷，在收卷過程中要始終保持薄膜張力恒定或隨著卷徑的增大，薄膜張力按一定的規(guī)律遞減即張力錐度控制。還要保證漫卷之后自動(dòng)換卷，換卷過程中當(dāng)薄膜被切斷時(shí)要平穩(wěn)地過渡到備用收卷輥收卷，收卷輥和備用收卷輥之間，自動(dòng)完成張力控制和速度控制的轉(zhuǎn)換。收卷跟緊輥采用接觸收卷和間隙收卷二種工作方式，但都要保證隨著卷徑的增大，跟緊輥能自動(dòng)后退。在接觸收卷時(shí)，要保證跟緊輥的壓力是恒定并且可調(diào)。

圖 1 基于張力傳感器的收卷控制原理圖

3  Lenze 主要算法

（1)卷徑計(jì)算：在收卷過程中卷徑是在不停的逐漸增加的，要保證膜的線速度及張力的恒定就必須使用卷徑計(jì)算使線速度和電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行匹配。計(jì)算出來的卷徑再作用到張力的設(shè)定值，根據(jù)轉(zhuǎn)徑的增到把計(jì)算出來的阻力扭力疊加到扭力設(shè)定上。

(2)錐度計(jì)算：根據(jù)材料的不同和工藝的要求，在不同的場合錐度曲線是不同的。倫茨提供了三種錐度曲線模式：直線模式、曲線模式、自定義模式。有多種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，其中自定義模式客戶可以設(shè)定 64 個(gè)點(diǎn)描述自動(dòng)義曲線，基本滿足了所有場合的使用。曲線模式的錐度曲線如下圖，D0 為錐度開始點(diǎn)，HW 為錐度設(shè)置值。

(3)摩擦補(bǔ)償：摩擦主要作用于傳動(dòng)裝置和導(dǎo)軌上。特別是在啟動(dòng)和加減速時(shí)需要的力比正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需要的力大得多,這樣在啟動(dòng)或加減速的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生更大的跟隨誤差摩擦嚴(yán)重影響伺服系統(tǒng)的速度精度。對摩擦進(jìn)行補(bǔ)償就是根據(jù)摩擦的形式和性質(zhì),利用各種控制方法抑制或者消除摩擦對系統(tǒng)性能的影響。 9400HL 自帶有摩擦補(bǔ)償功能塊

L_WndFrictionCompensation 能夠自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的摩擦系數(shù)。

(4)傳動(dòng)慣量識(shí)別：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是剛體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)慣性（回轉(zhuǎn)物體保持其勻速圓周運(yùn)動(dòng)或靜止的特性）的量度，其量值取決于物體的形狀、質(zhì)量分布及轉(zhuǎn)軸的位置。在收放卷應(yīng)用中要分別計(jì)算空卷時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和滿卷時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。9400HL 伺服控制器可以通過現(xiàn)成的功能塊 L_WndIdentMInertia 自動(dòng)識(shí)別轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，為工程人員減少了繁瑣的計(jì)算。

4 Lenze 方案亮點(diǎn)

(1)9400HL 在收放卷應(yīng)用已經(jīng)是非常的成熟了，有現(xiàn)成的模板使用，客戶只需要修改幾個(gè)參數(shù)即可以實(shí)現(xiàn)收放卷功能。模板功能豐富，有些功能可隨時(shí)切除或投入。

(2)9400HL 是個(gè)自由編程的伺服控制器，使用 Lenze Engineer 軟件具有豐富的功能塊可視化編程，可以為每一個(gè)項(xiàng)目量身定做對應(yīng)的功能。

(3)9400HL 最多可以有三個(gè)任務(wù)同時(shí)執(zhí)行，最快的執(zhí)行周期為 1ms，其編程功能不亞于小型的 PLC，在許多場合可以節(jié)省 PLC，即減少了成本又減少了故障點(diǎn)。

(4)9400HL 有多種通信形式進(jìn)行選擇，包括 CANOpen、ProfiBus、ProfiNet、EtherNet、EtherCAT 等。可以與世面上大部分的 PLC 和觸摸屏的產(chǎn)品進(jìn)行通信連接，開放性廣泛。

5  展望

9400 HL 在收放卷領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，包含包裝、紡織、塑料、印刷等領(lǐng)域。

9400 HL 收放卷模板運(yùn)行速度快，精度控制高，靈活可靠，主要應(yīng)用于高精度控制領(lǐng)域。隨著中國制造水平的提高，這類應(yīng)用將會(huì)越來越多。