薄膜卷绕的变频控制

    一、薄膜卷绕的工作特点和要求    在工业生产中，有各种需要进行薄膜卷绕的机械，如生产塑料薄膜和金属薄膜机械、造纸机械，以及覆膜机械等。这些机械在生产或加工过程中，需要有放卷和收卷运行，如图11-6所示。
    图11-6    薄膜的放卷与收卷    a)放卷运行b）收卷运行    1．运行特点    (1)放卷运行  如图11-6a所示，在放卷过程中，卷筒的直径D1将越放越小；    (2)收卷运行  如图11-6b所示，在卷绕过程中；卷筒的直径D2将越卷越大。    2．对电力拖动系统的要求    (1)为了使被卷物在放卷和收卷过程中不变形，要求在运行过程中，被卷物的张力F必须保持恒定，即    F=const故电力拖动系统应实现恒张力控制。    (2)为了保持张力恒定，必然要求薄膜运行的线速度v也保持不变，即    v= const    3．张力的检测    (1)传感器测定  在精度要求较高的场合，通常由张力传感器直接测定张力，如图11-7a所示。
    图11-7    张力的检测    a)传感器测定b）张力架测定    (2)张力架测定  在精度要求并不很高的场合，也常常通过张力架的位置变化来测出前、后单元线速度之间的差异，使前后单元的线速度保持相等，从而简接地实现恒张力控制，如图11-7b所示。    图中，前面单元的线速度为V1，后面单元的线速度为V2，则    当V2 >V1时，张力架上升；    当V2 <V1时，张力架下降；    当V2 =V1时，张力架位置不变。    二、恒张力控制方法    1．基本思想  由力学原理可知，放卷和收卷时的运行功率将保持恒定，电力拖动系统处于恒功率运行状态，得    PL=KpFv    (11-5)式中PL-恒张力运行时所需负载功率(kW)；    Kp-比例常数。    2．放卷侧的运行特点    (1)由于卷筒的卷径D1越放越小，故卷筒的阻转矩TL1也越放越小，即      (11-6)式中D1-放卷侧的卷筒直径(m)。    (2)由于负载功率不变，卷筒的转速nL1将随着转矩TL1的减小而逐渐增高，即      (11-7)    3．收卷侧的运行特点    (1)由于卷筒的卷径D2越卷越大，卷筒的阻转矩TL1越卷越大，即    （11-8）式中D2-收卷侧的卷筒直径(m)。    (2)由于负载功率不变，卷筒的转速nL2将随着转矩TL2的增大而逐渐降低，即      (11-9)    4．具体方法  以纸张卷绕系统为例，如图11-8所示。
    图11-8    纸张卷绕的恒张力控制    利用变频器内置的PID调节功能，使电力拖动系统实现比较稳定的恒张力运行。    (1)变频器的PID功能预置为有效，则给定信号输入端AI1输入的是目标信号；    (2)电位器RP用于调节张力的目标信号，即与张力大小对应的信号；    (3)张力传感器测定的信号作为张力的实测信号接至变频器的反馈信号输入端AI2；    (4)适当预置P、I、D的数据，就可以稳定地实现卷纸的恒张力运行了。