工業(yè)上常見(jiàn)的薄膜卷繞主要包括布、紙張、塑料薄膜等，對(duì)于張力的精度要求高，而且卷徑的變化范圍很大，張力要求是隨卷徑增大而不斷變化的，即需要張力錐度控制，防止損傷卷軸或造成內(nèi)部褶皺。森蘭SB70變頻器可通過(guò)對(duì)現(xiàn)有功能進(jìn)行設(shè)置，充分利用算術(shù)單元和計(jì)數(shù)器等功能，實(shí)現(xiàn)薄膜卷繞所要求的張力控制。方案如下：

由代表薄膜線速度的主機(jī)（加工機(jī)）運(yùn)行頻率和卷繞薄膜的實(shí)時(shí)卷徑，計(jì)算出相應(yīng)的從機(jī)（收卷機(jī)）主給定頻率，以此作為前饋；同時(shí)用PID調(diào)節(jié)器控制薄膜的張力PID輸出，對(duì)給定頻率進(jìn)行不斷修正，將修正后的頻率作為收卷電機(jī)的給定頻率。這種前饋和反饋共用的復(fù)合控制方法控制精度很高，很多張力控制專用的變頻器都使用了這種方法。

第一部分：收卷機(jī)給定頻率的計(jì)算。

用戶需要知道三個(gè)值，分別是初始卷徑、最終卷徑和薄膜厚度。根據(jù)這三個(gè)值，計(jì)算出參數(shù)設(shè)置所需要的幾個(gè)數(shù)值：

假設(shè)薄膜的最終卷徑為1000mm，初始卷徑為100mm，薄膜厚度為0.05mm，則：

初始卷徑百分比值D0＝100/1000＝10%；

計(jì)數(shù)器設(shè)定值＝1000/(0.05×2)＝20000；

計(jì)數(shù)器預(yù)置值＝100/(0.05×2)＝2000。

此時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值（以設(shè)定計(jì)數(shù)值為100%）就相當(dāng)于一個(gè)卷徑傳感器的輸出信號(hào)，即為實(shí)時(shí)的卷徑值D（以最終卷徑為100％）。

主機(jī)頻率為F0，從機(jī)頻率為F，當(dāng)前卷徑值為D（以最終卷徑為100％），則可以知道：

F0×D0＝F×D；

即可以算出F＝F0×(D0/D)；

先通過(guò)算術(shù)單元3算出D0/D的值；再通過(guò)算術(shù)單元2計(jì)算F0（即AI1）乘以算術(shù)單元3的輸出，即為F的值。此時(shí)算數(shù)單元2的結(jié)果即為收卷機(jī)的主給定頻率，所以將收卷機(jī)的頻率給定通道設(shè)成算術(shù)單元2給定。這樣就完成了收卷機(jī)主給定頻率的設(shè)定。

第二部分：PID的給定計(jì)算。

采用閉環(huán)張力控制的方法，PID的給定值應(yīng)該設(shè)定為用戶需要的張力值。但是，用戶需要的張力值并不是一個(gè)常數(shù)，而是一個(gè)隨著卷徑變化而不斷變小的值，即張力有一個(gè)錐度。如圖2：

圖2 張力錐度示意圖

張力的錐度公式為：

T＝T0×[1－K×(1－D0/D)]

＝T0×(1－K)＋T0×K×(D0/D)

其中T為實(shí)際的理想張力（以張力傳感器最大張力值為100％）；

T0為初始張力值（以張力傳感器最大張力值為100%）；

K為張力錐度系數(shù)，范圍為0～100%；

D0為初始卷徑（以最終卷徑為100%）；

D為實(shí)時(shí)卷徑（以最終卷徑為100%）。

其中T0×(1-K)和T0×K都是常量。

于是由算術(shù)單元4算出T0×K×(D0/D)的值，其中D0/D為算數(shù)單元3的結(jié)果，T0×K為數(shù)字設(shè)定；再由算術(shù)單元1計(jì)算出T，即T0×(1-K)+T0×K×(D0/D)，其中T0×K×(D0/D)為算術(shù)單元4的結(jié)果，T0×(1-K)為數(shù)字設(shè)定。

此時(shí)，算術(shù)單元1的結(jié)果即為用戶需要的實(shí)時(shí)張力值，將PID的給定通道選擇為算術(shù)單元1給定。這就完成了PID給定通道的設(shè)定，至此，就完成了張力控制方案設(shè)計(jì)。

現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況如下：當(dāng)主機(jī)開始起動(dòng)后，從機(jī)接受起動(dòng)信號(hào)開始起動(dòng)，并根據(jù)卷徑的變化和張力傳感器的反饋不斷調(diào)整輸出頻率，使張力傳感器以基準(zhǔn)位置按張力錐度要求隨卷徑變化，卷繞電機(jī)一直穩(wěn)定運(yùn)行。減速過(guò)程中張力傳感器也沒(méi)有大的偏移，直至停機(jī)。整個(gè)過(guò)程中沒(méi)有變形或松弛現(xiàn)象發(fā)生。