森兰SB80B在薄膜卷绕机上的应用临清

森兰SB80B在薄膜卷绕机上的应用

森兰SB80B在薄膜卷绕机上的应用 2011： 工业上常见的薄膜卷绕主要包括布、纸张、塑料薄膜等。通过实地考察，可以发现薄膜卷绕机对于张力的精度要求比拉丝机高，而且卷径的变化范围很大，如果像拉丝机的设计方案一样只采用PID修正从机转速的话，PID修正量很大，PID参数不易调节，控制性能不能保证。而且薄膜卷绕机与拉丝机有一个不同在于：薄膜卷绕机对于薄膜的张力要求是随卷径增大而不断变化的，这样就不能像拉丝机那样使用固定的张力给定，即需要张力锥度控制，防止损伤卷轴或造成内部褶皱。因此薄膜卷绕机的张力控制方案必然要比拉丝机的方案复杂。但是我们认为，森兰SB80B机器完全可以通过对现有功能进行设置，充分利用算术单元和计数器等功能，实现薄膜卷绕所要求的张力控制。方案如下：由代表薄膜线速度的主机（加工机）运行频率和卷绕薄膜的实时卷径计算出相应的从机（收卷机）主给定频率，以此作为前馈；同时用PID调节器控制薄膜的张力PID输出，对给定频率进行不断修正，将修正后的频率作为收卷电机的给定频率。这种前馈和反馈共用的复合控制方法控制精度很高，很多张力控制专用的变频器都使用了这种方法。而森兰SB80B可以通过可编程模块来编程实现这种控制，使用方便，方法灵活。系统控制框图如下：

森兰SB80B薄膜卷绕机张力控制系统图注：图中D0为初始卷径百分比值，以最终卷径为100％；T0为初始张力值，以张力传感器最大张力为100％；K为张力锥度系数，由用户设定，范围为0～100％；主机的模拟运行频率（代表线速度）由AI1输入计圈信号使用光电开关由“计数器增”输入。PID反馈值由张力传感器向AI2输入；外加卷径复位信号对计数值进行预置初值。下面分两部分来说明这种组合方法。第一部分：收卷机给定频率的计算。用户需要知道三个值，分别是初始卷径、最终卷径和薄膜厚度。根据这三个值，计算出参数设置所需要的几个数值，具体包括：1．初始卷径百分比值D0＝初始卷径/最终卷径。2．计数器设定值＝最终卷径/(薄膜厚度×2)。3．计数器预置值＝初始卷径/(薄膜厚度×2)。以下面的例子说明：

假设薄膜的最终卷径为1000mm，初始卷径为100mm，薄膜厚度为0.05mm,则:D0＝100/1000＝10％；计数器设定值＝1000/(0.05×2)＝20000；计数器预置值＝100/(0.05×2)＝2000。此时计数器计数值（以设定计数值为100％）就相当于一个卷径传感器的输出信号，即为实时的卷径值D（以最终卷径为100％）。计数器的掉电记忆实现了卷径掉电记忆功能，计数器复位实现了卷径复位到初始卷径的功能。主机频率为F0，从机频率为F，当前卷径值为D（以最终卷径为100％），则可以知道：F0×D0 ＝ F×D；即可以算出F ＝ F0×(D0/D)；先通过算术单元3算出 D0/D的值；再通过算术单元2计算F0（即AI1）乘以算术单元3的输出，即为F的值。此时算数单元2的结果即为收卷机的主给定频率，所以将收卷机的频率给定通道设成算术单元2给定。这样就完成了收卷机主给定频率的设定。第二部分：PID的给定计算。采用闭环张力控制的方法，PID的给定值应该设定为用户需要的张力值。但是，用户需要的张力值并不是一个常数，而是一个随着卷径变化而不断变小的值，即张力有一个锥度。如下图：

张力锥度示意图张力的锥度公式为：T ＝ T0×[1－K×(1－D0/D)>＝ T0×(1- K)＋T0×K×(D0/D)其中T为实际的理想张力（以张力传感器最大张力值为100％）； T0为初始张力值（以张力传感器最大张力值为100％）；K为张力锥度系数，范围为0～100％；D0为初始卷径（以最终卷径为100％）；D为实时卷径（以最终卷径为100％）。其中T0×(1-K)和T0×K都是常量。于是由算术单元4算出T0×K×(D0/D)的值，其中D0/D为算数单元3的结果，T0×K为数字设定；再由算术单元1计算出T，即T0×(1- K)＋T0×K×(D0/D)，其中T0×K×(D0/D)为算术单元4的结果，T0×(1- K)为数字设定。此时，算术单元1的结果即为用户需要的实时张力值，将PID的给定通道选择为算术单元1给定。这就完成了PID给定通道的设定。至此，就完成了张力控制方案设计。此外，还要把控制需要的一些外部接线和参数设置做好；包括将主机的运行中信号作为从机的起动信号，使从机跟随主机运行；根据实际情况调节PID的相关参数，达到最好的控制效果等。在出厂值上有变更的参数如下：

现场运行情况如下：当主机开始起动后，从机接受起动信号开始起动，并根据卷径的变化和张力传感器的反馈不断调整输出频率，使张力传感器以基准位置按张力锥度要求随卷径变化，卷绕电机一直稳定运行。减速过程中张力传感器也没有

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