張力控製係統中
，常用的方式有以下三種：

    力矩電機張力控製係統

    磁粉製動器（磁粉離合器）張力控製係統

    變頻器張力控製係統

    力li矩ju電dian機ji控kong製zhi係xi統tong的de優you點dian是shi結jie構gou簡jian單dan
，張zhang力li穩wen定ding
，缺que點dian是shi可ke調tiao範fan圍wei窄zhai，線xian性xing度du不bu好hao，適shi用yong於yu張zhang力li精jing度du要yao求qiu不bu高gao的de場chang合he，例li如ru線xian纜lan等deng。磁ci粉fen製zhi動dong器qi控kong製zhi係xi統tong的de優you點dian是shi張zhang力li穩wen定ding性xing好hao，缺que點dian是shi線xian性xing度du不bu好hao，可ke控kong製zhi的de卷juan徑jing範fan圍wei不bu大da，長chang期qi工gong作zuo存cun在zai發fa熱re問wen題ti，需xu要yao配pei置zhi外wai部bu散san熱re係xi統tong。變bian頻pin器qi控kong製zhi係xi統tong的de優you點dian是shi張zhang力li控kong製zhi穩wen定ding且qie係xi統tong反fan應ying快kuai，結jie構gou簡jian單dan
，速su度du可ke調tiao範fan圍wei廣guang，通tong過guo特te殊shu算suan法fa的de支zhi持chi，能neng夠gou很hen好hao的de支zhi持chi卷juan徑jing變bian化hua大da的de場chang合he；通tong過guo共gong直zhi流liu母mu線xian的de方fang式shi
，在zai持chi續xu放fang卷juan場chang合he能neng夠gou起qi到dao一yi定ding的de節jie能neng作zuo用yong。隨sui著zhe半ban導dao體ti芯xin片pian技ji術shu的de發fa展zhan

，變bian頻pin器qi驅qu動dong技ji術shu性xing能neng得de到dao很hen大da的de提ti升sheng，但dan價jia格ge呈cheng現xian下xia降jiang的de趨qu勢shi，表biao現xian出chu良liang好hao的de性xing價jia比bi
，得de到dao了le廣guang大da用yong戶hu的de認ren可ke。

 

1．基本介紹

    本案例中調試的凹版印刷機為機組式印刷機，主要用於80~400g/m2紙箱預印，煙包、紙盒等紙類印刷，印刷色組為兩色。最高線速度為100m/min，收卷最大卷徑為1500m。

由於本設備放卷張力采用張力控製器+磁粉製動+張力傳感器的方式，而收卷張力采用變頻器來控製，所以設備的難點在於收卷張力的控製
，張力大小要合適：張力太小，收卷時會鬆弛；張(zhang)力(li)太(tai)大(da)，收(shou)卷(juan)時(shi)材(cai)料(liao)易(yi)起(qi)皺(zhou)。另(ling)外(wai)，由(you)於(yu)收(shou)卷(juan)時(shi)紙(zhi)張(zhang)的(de)直(zhi)徑(jing)不(bu)斷(duan)變(bian)大(da)

，如(ru)果(guo)收(shou)卷(juan)軸(zhou)的(de)轉(zhuan)速(su)保(bao)持(chi)恒(heng)定(ding)，則(ze)紙(zhi)張(zhang)的(de)收(shou)卷(juan)線(xian)速(su)度(du)會(hui)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)

，這(zhe)樣(yang)容(rong)易(yi)出(chu)現(xian)拉(la)斷(duan)紙(zhi)張(zhang)的(de)問(wen)題(ti)。

2．台達變頻器應用介紹

    在該印刷機上，使用台達所推出的能夠進行恒張力控製的VE係列變頻器，通過變頻器對電機的控製就能夠自動實現印刷機張力恒定的目的。整個應用具有調節方便
、性價比高的特點。圖3為印刷機張力控製示意圖。

圖3 印刷機張力控製示意圖

    恒張力控製的計算公式為：T = ( F * D ) / ( 2 * G )

    其中T為電機輸出轉矩
，F為線材上張力大小，D為收/放卷輥實際大小。恒張力控製的目的就是要控製F的大小恒定，但是變頻器隻能控製電機的輸出轉矩T。如果知道了D，我們就可以通過控製T來達到控製F的目的。

    使用台達VE係列變頻器就直接提供通過控製轉矩來實現恒張力控製的功能：參數8-21=4。

由於收/放卷輥的實際大小D是隨著運行時間的變化而變化的，所以D值的準確性是此方法成功的關鍵。目前通常有兩種方法可以參考：1厚度法；2線速度計算法。

    厚(hou)度(du)法(fa)的(de)原(yuan)理(li)是(shi)建(jian)立(li)在(zai)對(dui)材(cai)料(liao)厚(hou)度(du)的(de)了(le)解(jie)情(qing)況(kuang)下(xia)，電(dian)機(ji)每(mei)運(yun)轉(zhuan)一(yi)圈(quan)，收(shou)卷(juan)輥(gun)直(zhi)徑(jing)會(hui)增(zeng)加(jia)兩(liang)個(ge)材(cai)料(liao)厚(hou)度(du)，放(fang)卷(juan)輥(gun)直(zhi)徑(jing)會(hui)減(jian)小(xiao)兩(liang)個(ge)材(cai)料(liao)厚(hou)度(du)。此(ci)方(fang)法(fa)主(zhu)要(yao)使(shi)用(yong)在(zai)收(shou)放(fang)卷(juan)材(cai)料(liao)厚(hou)度(du)均(jun)勻(yun)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，優(you)點(dian)是(shi)計(ji)算(suan)出(chu)來(lai)的(de)厚(hou)度(du)值(zhi)準(zhun)確(que)，缺(que)點(dian)是(shi)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)者(zhe)在(zai)變(bian)頻(pin)器(qi)相(xiang)關(guan)參(can)數(shu)中(zhong)輸(shu)入(ru)材(cai)料(liao)厚(hou)度(du)信(xin)息(xi)。

    線速度計算法的公式為：D = ( G * V ) / (π* n )

    其中D為當前卷徑，G為機械傳動比
，V為當前線速度，n為(wei)電(dian)機(ji)轉(zhuan)速(su)。當(dang)前(qian)線(xian)速(su)度(du)可(ke)通(tong)過(guo)模(mo)擬(ni)量(liang)或(huo)者(zhe)脈(mai)衝(chong)的(de)形(xing)式(shi)采(cai)集(ji)。線(xian)速(su)度(du)計(ji)算(suan)法(fa)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)在(zai)材(cai)料(liao)厚(hou)度(du)不(bu)均(jun)勻(yun)的(de)場(chang)合(he)，不(bu)需(xu)要(yao)對(dui)材(cai)料(liao)厚(hou)度(du)值(zhi)的(de)設(she)置(zhi)，降(jiang)低(di)了(le)對(dui)操(cao)作(zuo)工(gong)的(de)要(yao)求(qiu)

；缺點是計算出來的當前卷徑值會受線速度采集準確度的影響，如果線速度波動很大，則當前卷徑值也會出現很大波動。

    有的卷曲控製，需要材料張力隨著卷徑增大而相應降低，以防止損傷卷軸和提高產品卷曲質量，此設備就有張力錐度的需要。

    張力錐度的公式多種多樣，這裏介紹其中一種：F=F0 * [1-K(1-D0/D)]

    其中F實際輸出張力，F0設定張力，K張力錐度係數



，D0最小卷徑，D當前卷徑。

    由於此台設備為通用設備
，不同的紙質要求的張力錐度也不盡相同，所以要求使用模擬量來設定張力錐度。張力錐度示意圖見圖4。

圖4 張力錐度示意圖

3．參數設置

    主牽引電機為異步電機（15kW、380V、29.6A、1430r/m、50Hz）
，牽引輥直徑為320mm，由一台15kW的B係列變頻器控製。此設備最高線速度為100m/min，收卷電機是一台普通異步電機（380V、58.5A
、4極、50Hz/30kW）
，使用一台300V43A-2變頻器（配置EMV-PG01O）來控製，電機帶一台512ppr編碼器，減速比為6.77：1。收卷最大卷徑1500mm。

依據對客戶提出的要求分析，決定采用厚度積分法來計算卷徑
，收卷變頻器采用轉矩模式控製，模擬量給定張力以及張力錐度可調。

收卷變頻器參數設置見表1。

表1 收卷變頻器參數設置表

結論

    本台設備采用台達變頻器控製收卷部分，較客戶之前使用的方案（張力離合器）能夠實現更大的卷徑變化（最大卷徑從1000mm能夠做到1500mm），更快的線速度（最大線速度從60m能夠做到100m）

，且(qie)張(zhang)力(li)穩(wen)定(ding)，調(tiao)試(shi)方(fang)便(bian)
，設(she)備(bei)的(de)價(jia)值(zhi)也(ye)有(you)了(le)很(hen)大(da)的(de)提(ti)升(sheng)。此(ci)方(fang)案(an)得(de)到(dao)了(le)客(ke)戶(hu)的(de)認(ren)可(ke)
，客(ke)戶(hu)目(mu)前(qian)也(ye)在(zai)要(yao)求(qiu)廠(chang)家(jia)將(jiang)放(fang)卷(juan)部(bu)分(fen)改(gai)為(wei)台(tai)達(da)變(bian)頻(pin)器(qi)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)。