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 1  前言

所有卷繞機都存在一個共同現象，即卷繞物在收卷過程中卷筒越卷越大，卷筒直徑也隨之增大，由線速度和轉速的關系（線速度L=轉速n*∏*D）可知如轉速n不變，隨著直徑D的增大，線速度L不斷加快，因此會造成卷繞物拉斷等不愿見到的結果，為滿足設備控制工藝要求，達到恒線速度控制目的，我們引入變頻器控制來實現。那么，通過變頻器如何來實現呢？常見的控制原理是通過放置編碼器實時檢測線速度信號，當卷筒直徑增大導致線速度隨之增大，旋轉編碼器檢測輸出給變頻器的脈沖增多，通過與設定脈沖數比較，控制變頻器輸出頻率降低，從而降低電機轉速，達到恒線速度控制的目的。

本文以臺達VE系列變頻器為例，來介紹通過變頻器，是如何實現恒線速度功能的。

2  VE系列變頻器實現恒線速度功能原理

臺達VE系列變頻器內含恒線速度功能的典型應用模塊，使用時，大家只需要調用此模塊，按照模塊框圖設定好對應的參數即可。圖1為典型應用的系統硬件框圖。

圖1 典型應用的系統硬件框圖

從框圖上我們可以看到，VE系列變頻器所支持的恒線速度功能，是通過編碼器來檢測材料上的實時線速度，從而實現線速度死循環，滿足線速度恒定的要求。線速度的目標值，一般是通過電位器或者通訊的方式，在變頻器上設定。以上方法是最常使用的方法，也是最基本的方法。

與其他品牌變頻器不同之處在于，臺達VE系列變頻器的恒線速度模式，在常用方法的基礎上，引入了材料卷徑的因素，通過優良的算法，實時計算材料卷徑，使在運行過程中變頻器能夠更加清楚運行狀態，調節更容易穩定，參數設定也更加容易。

圖2 系統框圖

對應系統框圖，我們來看看參數的設定步驟。

步驟一：調用恒線速度的模塊，將參數08-21設定為2。

步驟二：設定線速度命令來源08-25和08-26。

設定線速度回授來源08-27和08-37。

在恒線速度模式下，目前08-27和08-37只支持脈沖輸入，即08-27=1，08-37=3。

由于需要將編碼器信號轉化為線速度信號，所以我們還需要設定08-40。

設定最高線速度08-38和最低線速度08-39。

步驟三：設定機械相關參數。

機械齒輪比08-23和08-24

卷徑的情況，如最大卷徑08-43，最小卷徑08-44以及當前卷徑08-54

步驟四：設定PID的相關參數

通過以上設定，我們就完成了對恒線速度功能參數的設定。

在某些場合，可能無法安裝材料實際線速度的檢測機構，或者說由于打滑等原因，容易出現飛車等危險的情況。為了滿足這種情況，我們也可以采用開環的方式，即沒有實時的線速度回饋信號，來完成恒線速度的工作模式。由于臺達VE系列變頻器內建有卷徑計算功能模塊，在實際運行過程中，當實際卷徑發生變化時，我們只要能夠準確判斷出現有卷徑，就可以調整輸出頻率，從而達到線速度恒定的目的，這樣我們就可以通過開環的方式來實現恒線速度的運行。

目前VE內建的卷徑計算功能模塊如下：

我們能夠采用的是第一、第二、第三種模式。第二種模式，我們只需要采用一個帶編碼器的電機即可實現，安裝簡單方便；第一種模式，我們就需要在收卷輥上安裝一個接近開關，主要作用是計算收卷輥旋轉了多少圈；第三種模式，就需要借助專門的檢測裝置了，價格相對較高。這里需要特別提出的是：使用第一/第二種方式來計算卷徑，有一定的局限性，即需要設定材料厚度，材料厚度不均勻的話，做出來的效果就不會太好；而且對于線材來說，除非每排排列的很整齊，否則也不太適合使用。此種模式比較適合用于材料厚度均勻的片材。

為了達到這種工作模式，我們需要借助于張力死循環速度模式。下面我們來看看是如何實現的。

張力死循環速度模式的典型應用系統框圖如圖3。

圖3 張力死循環速度模式系統框圖

與我們提到的開環恒線速度相比，以上部分多了PID的部分，所以我們只需要將PID的功能關閉即可。下面我們來看看參數的設定步驟。

步驟一：調用恒線速度的模塊，將參數08-21設定為1。

步驟二：設定線速度命令來源08-37。

一般來說，使用模擬量的場合較多，即選項1。

設定最高線速度08-38和最低線速度08-39

步驟三：設定機械相關參數。

機械齒輪比08-23和08-24。

卷徑的情況，如最大卷徑08-43，最小卷徑08-44以及當前卷徑08-54。

對于卷徑計算，我們介紹一下剛才提到的三種方法需要設定的參數。

當08-42=1時，我們需要08-49，08-50，08-51；

當08-42=2時，我們需要08-50，08-51，10-00，10-01；

當08-42=3時，我們只需要將對應的仿真量端子功能定義為13即可。

步驟四：設定PID的相關參數。

由于此模式沒有線速度的回饋，所以關閉PID功能即可，也就是將08-29=0，08-30=0。

3  結束語

以上談到的兩種模式經過分切機的測試，完全能夠達到恒線速度的要求：使用第一種恒線速度模式，隨著實際卷徑的變化，線速度能夠保持與設定值一致，且基本無誤差；使用第二種方式（開環恒線速度模式），實際線速度與設定值的誤差量也很小。客戶對第一種方式表示非常滿意，在要求不高的場合，對第二種方式也可以接受。

作者簡介：

王浩，男，1978年出生，畢業于武漢科技大學自動化專業，目前任職于中達電通變頻器產品開發處，負責臺達變頻器新產品的測試、推廣和培訓工作，經驗豐富，知識全面。