The closed-loop control  application of  Emerson TD3300 inverter  to the  winding tension of sizing machine

长沙时捷电气有限公司 

 

    在各种专业期刊杂志上，对艾默生TD3300变频器在纺织、造纸、冶金生产中的张力控制应用案例介绍得比较多，但多为张力开环控制方案，对张力闭环控制方案介绍倒不多。本文以浆纱机收卷张力控制为例，采用TD3300变频器的张力闭环控制方案，介绍在张力闭环控制调试过程中的调试步骤及注意事项。
 　　
　　关键词   变频器   浆纱机    张力闭环
　　
1 前言
     某棉纺厂使用1999年郑纺机开发生产的ZGA-203双浆槽浆纱机，可对1600支头的低支棉到9000支头的高支棉、张力从800N到3000N的多种纱线进行浆纱，该设备属当时国产同类设备中的先进产品。

    该设备原传动方案采用的是单变频+机械无级调速，即通过台达VDF-A变频器（18.5KW）调节主牵引电机（15KW）的转速，主牵引电机再通过4个机械无级调速器（可人工微调机械变比）到其他各自传动点，形成速度链，以保持各区间张力。而收卷部分则由主电机带动气动机械无级调速器，通过人工调节气压来调节卷取张力，并自动稳定收卷张力。

    但该设备在使用一段时间后陆续出现不少问题，主要是收卷部分的气动机械无级调速器极易磨损，引起收卷张力不稳定，要么纱线张力过小导致卷曲，要么纱线张力过大导致断裂，同时该部分的维修费时又费力，严重影响了后续织布的产量和质量。

    美国艾默生公司推出的TD3300系列张力控制专用变频器，内部具有卷径计算模块，能够自动计算卷径变化，可独立构成张力控制系统，完成开环、闭环恒张力控制；同时该系列变频器具有张力锥度控制功能，可保证收卷后各层形状均匀，极大地提高了张力控制的精度和速度，提高了生产效率。经过我公司的推荐，该棉纺厂最终决定使用艾默生TD3300张力控制专用变频器对浆纱机的收卷部分进行改造。

    图一 浆纱机简图

 

2.1控制要求　

变比         :  11.73                      

卷径范围     :  110mm---780mm  

速度调节范围 :  3m/min----60m/min                     

张力调节范围 :  800N----3000N

    收卷线速度保持与主线速度同步且可调，在收卷恒速、调速及启、停（收卷中途15KW主电机暂停，便于处理问题）过程中须保持收卷纱线的张力恒定。

 

2.2控制方案及电机选择

    我们知道TD3300变频器张力控制有张力开环转矩模式、张力闭环速度模式和张力闭环转矩模式三种控制模式。张力开环转矩模式具有不需安装张力传感器，同时可以节约张力传感器成本的优势，被广泛应用于张力控制要求不高的场合。但要求电机的最小输出转矩最好控制在电机额定转矩的10%以上。

    由于不同纱线产品要求控制的张力差别较大，在选择电机时我们须按最大卷径和最大张力给定值来计算电机的额定输出转矩 （转矩指令公式T=F × D / 2 × i　

T : 为变频器的输出转矩指令；

F:  为张力设定指令；

D:  为卷筒的卷径；

I:  为机械传动比）

T=（3000 ×0.78） / （2 × 11.73）=100 N

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