艾默生TD3300变频器在张力控制中的应用

邵阳纺织机械公司技术中心化纤所电气室 彭志华

　　在丙纶纺粘无纺布后处理联合机中，无纺布首先经过扩散风道牵伸，然后在铺网机上成网以后，用预压辊进行第一次成型，再用热轧机进行第二次成型，第二次成型热轧机可以根据用户的要求轧出不同的花纹，来满足市场的需要，第二次成型的无纺布再通过几道扩幅辊，冷却辊，张力辊等等，最后用收卷机收卷，如图（一）所示。收卷效果的好坏，往往处决于热轧机和收卷机之间的张力的恒定，张力控制的稳定，收卷的效果肯定令人满意。

　　　　　　　　图（一）丙纶纺粘无纺布后处理联合机示意图

　　在传统的张力控制方案中，一般都是使用张力控制器，把张力传感器接到张力控器上，作为张力反馈；在张力控制器上设定工艺所需要的张力，作为张力给定；然后张力控制器把给定的张力和反馈过来的张力进行PID运算，最后输出模拟量信号给变频器作为主令信号去驱动负载。在这种张力控制系统中，不但张力控制器要求相当高，而且对变频器的要求也很高，变频器不仅要有很快的响应时间，还要对模拟量有很好调节的滤波时间。因此控制成本不但偏高，而且在现场调试时很不方便，所以提出一种用艾默生TD3300变频器来取代张力控制器对此进行张力控制的方案。

　　根据供应商的介绍，艾默生TD3300变频器做张力控制方案时比较常见而成熟的有两种选择方式：一是开环张力控制转矩模式；二是闭环张力控制速度模式。开环张力控制模式不需要张力反馈，系统配置少，但张力控制精度略低，加减速时张力控制效果没有稳速时好。闭环张力控制模式需要张力反馈，但在整个加减速及稳速运行中都能够保持张力恒定。鉴于此，我们决定采用TD3300张力控制变频器的闭环张力控制模式。

　　选择TD3300变频器闭环张力控制速度模式时，TD3300变频器参数中必须先择F3.06=1。大家都知道TD3300系列的变频器有三个模拟量输入端子，且每个端子都有各自独立的滤波时间，同时还可以通过功能码设置端子接收的信号类型（电压，电流等）。在本方案中，张力传感器检测出来的实际张力信号，接在一个张力显示表上，张力表可以把传感器信号转换成不同类型的模拟量信号（0-5V，0-10V，±10V等），然后送给变频器作为张力反馈信号。其连接形式如图（二）所示。


　　　　　　　　图（二）张力反馈示意图

　　假定收卷机实际运行的频率设为F，实际的运行中F=F1+ FPID，F1：为同步频率，在此方案中来源于热轧机变频器的模拟量输出，经过机械传动比，前后压辊，卷筒等参数计算后作为同步频率；FPID是变频器经过PID运算后得到的计算频率。而在TD3300变频器进行PID运算时必须得保证有两个条件，即张力反馈和张力给定。把热轧机变频器输出接过来的同步频率接在TD3300模拟量端口AI1，把从张力表接过来的模拟量接在TD3300模拟量端口AI2作为张力反馈。而张力给定有不同的方式：可以由面板F8.02直接给定，可以用Profibus数字量通讯给定，还可以用模拟电位器AI3手动给定。在不同的工艺要求下，设置不同的张力给定值。而系统的实际张力值通过张力传感器后可以直接显示在张力表上，供工艺人员监测。其具体连接如图（三）所示。

　　　　图（三）电气传动系统配置示意图（此图需要改进，可以考虑包括前级EV2000变频器） AI1，AI2，AI3都有相对应的功能码来进行选择，分别是F6.00，F6.01和F6.02，而且还有相对应调节滤波时间的功能码F6,03，F6,04和F6,05。
同步频率：AI1可以用FC组参数来确定，FC组参数确定它的线速度类型和最大线速度，这样一旦标定好，热轧机和收卷机基本上是同步的，为以后的PID运算垫下了基础（FC0.00线速度输入选择，FC0.03最大线速度输入等等）。

　　张力反馈：AI2可以用F7组参数来确定反馈量通道的选择（F7.02为反馈量的选择）；

　　张力给定：AI3可以用F8组参数来确定给定量是手动给定，面板给定，模拟电位器给定，还是Profibus数字量通讯给定（F8.00为卷取模式，F8.01张力选择，F8.02张力数字给定，F8.03最大张力等等）。具体详细操作见TD3300操作说明书
TD3300变频器功能码设置表（增加）

　　丙纶纺粘无纺布后处理联合机中收卷机采用艾默生TD3300变频器的方案中，现场配置简洁，工作稳定，调试方便。实际的收卷效果非常理想，端面整齐，张力稳定。正是基于变频器TD330的张力控制特点，加上其完善的功能、高可靠性和优秀的性能价格比，满足了用户的要求。