艾默生TD3300张力控制变频器应用于双浆槽浆纱机

1、 前言 随着我国加入世贸组织，与国际市场的更加贴近，中国的纺织业得到的前所未有的机遇和发展。对纺织机械设备的需求和效率提出了更高的要求，生产设备的生产能力非常强大，但我们产品基本处于中低端市场，主要是技术条件的限制。有很多的设备仍旧是用磁粉制动器来进行收卷张力控制，限制了设备的运行速度，也浪费了能源，而且由于磁粉本身的使用寿命的原因，造成故障率较高的情况。 美国艾默生公司推出的TD3300张力控制变频器，可以进行恒张力控制，并且可以控制张力锥度，保证收卷后各层形状均匀，而且极大地提高了浆纱机的运行速度，提高生产效率。2、浆纱机介绍 浆纱机是为了提高原纱的强力和耐磨力，符合告诉防止机械的要求，同时可以贴付或防止毛羽发生、增加柔软性极平滑性、防止静电、提高胚布质量（外观与手感）等。 浆纱机收卷简易示意图如图1所示。 图1 浆纱机收卷示意图 3、浆纱机的控制方案 浆纱机的控制方案使用一台艾默生公司矢量型变频器——EV2000，做主牵引；和一台张力控制专用变频器——TD3300，做收卷控制。 主牵引电机通过机械联动来驱动烘箱烘筒和曳引滚，主牵引变频器驱动主牵引电机，该变频器工作在开环矢量工作方式，主速度由plc模拟量给定；AO1端口作为运行频率的输出，作为收卷变频器的线速度给定， 收卷电机由艾默生张力变频器——TD3300驱动，控制收卷电机的速度，。该变频器工作在闭环矢量工作方式，加装1000线的旋转编码器，选择开环张力控制模式，卷径计算采用线速度计算法，采用前级主牵引变频器EV2000的模拟输出口（输出EV2000变频器的运行频率）得到线速度。控制示意图如图2所示。 图2 变频器控制示意图 艾默生TD3300变频器是一种可以实现恒张力控制的变频器，通过变频器内部的计算，获得材料的卷径，通过控制变频器的输出转矩来获得恒张力控制，它可以通过设置系统惯量补偿、摩擦补偿及材料惯量补偿可以补偿由于系统管理、摩擦阻力及材料惯量引起的启动或加减速过程中的速度不均匀的情况，获得平稳的张力控制效果。 对于伸长率，两单元的系统，无法通过变频器调节，只能功过对滚筒的减速比的微调来达到对伸长率的控制，通过在滚筒上装旋转编码器，可以在系统的触摸屏上显示阶段的伸长率。 4、调试过程 4.1、电机配置如下表 电机功率-Kw 额定电压-V 额定频率-Hz 额定电流-A 额定转速r/min 主牵引电机 22 380 50 45 1440 收卷电机 15 380 50 31.2 1440 旋转编码器采用光洋1024线输出，供电电压为24VDC，A/B/C三相推挽输出。 4.2、完成变频器电机参数自辨识 对TD3300， 设定F1.09=1，允许自动协调。 然后设定F1.10=2，启动电机自动协调宏，按照提示输入电机参数后进入协调。 对EV2000，设定FH.00~FH.02（电机极数、额定功率、额定电流）后 设定FH.09=1，然后启动电机进行参数自整定，得到电机参数 重点检查变频器辨识出的电机的空载（激磁）电流，电机空载电流应该在电机额定电流的30%~50%，此范围内为正常。 4.3 测试旋转编码器的接线 TD3300变频器工作在闭环矢量控制模式，设置编码器的弦数和方向，若在空载的情况下如果电机速度很低而且有抖动，输出电流也比较大，这时说明是旋转编码器的A/B相接线反了，可以更换A/B相接线或通过改变变频器内PG卡方向（FB.01）来设定 4.4、设置TD3000和TD3300变频器及其他运行参数 重点介绍TD3300参数设置 F3.06=3，开环张力控制模式 F1.00=35.2 设备厂家提供的收卷电机与收卷卷轴的减速比 F5.03=12，卷径复位 F8.00=0，收卷模式 F8.01=1，张力设定AI1 F8.03=？最大张力，更具现场实际情况调试，满足张力给定的模拟量的调整要求 F8.04=0，零速张力设定数字设定 F8.05=？零速张力根据实际情况设定 F8.06=0，锥度系数数字设定， F8.07=？，锥度系数根据实际情况设定 F8.08=0，卷径来源选择先不计算，保证初步测试时张力的稳定 F8.09=800，最大卷径，单位毫米 F8.10=300，空心卷径，单位毫米 F8.12=300，初始卷径1数字设定，单位毫米 FC.09=？静摩擦力力矩补偿，根据空载时设置此值，让变频器启动相应快 FC.10=？滑动摩擦力矩补偿，根据在不同的速度的测试，选择平均值 FC.11=? 材料惯量补偿系数，在测试加减速度时材料的额外转矩，根据现场情况 FC.12=？系统惯量补偿系数，在测试加减速度时机械惯量额外转矩，根据现场情况 FC.09~FC.12，只有通过现场的实际情况和经验值来调整，以致达到满意的效果，这是需要耐心和细致的工作，也是更能对这些参数深入的了解。初步的调试，确定这些值得大致范围，然后再加入卷径计算后调试 设备运行基本良好，但是随着卷径的增加，张力越来越小，这是卷径未计算的原因 4.5、加卷径计算功能，再次带负载运行 控制的重点和难点在收卷变频器TD3300，对它的卷径计算说明 F8.08=1，卷径来源选择线速度计算 FC.00=2，线速度输入选择AI2，即主牵引变频器的运行频率的模拟量信号 FC.03=90m/min，最大线速度，设备厂家提供，AI2*V线max/AI2max=当前线速度V，变频器会根据公式D=（i*V）/(Л*n)计算当前卷径 FC.04=5m/min，防止TD3300变频器在速度较低时卷径计算不准确，导致变频器输出力矩的波动；当TD3300运行的线速度低于FC.04设定值时，卷径计算功能停止，保持但前卷径值；当TD3300变频器运行的线速度大于FC.04设定值时，卷径计算功能重新有效 再次带负载测试，观察现象，再对FC.09~FC.12作小的调整，收卷张力平稳，达到要求， 5、总结 5.1、设备的调试要先从简单到复杂，即不要一开始把全部的功能都加上。可以先把复杂的因素剔除掉，等简单的问题解决了，然后再一点点加入复杂的问题，这样在结果问题的时候才能思路清晰。 5.2、在张力开环转矩模式下控制，首先是要求有速度编码器，对速度进行闭环的检测，首先要确认编码器的正确（比较幸运我们的编码器开始接线没有问题），此种模式下对变频器的转矩精度要求较高，实践中的检验，艾默生TD3300变频器能满足这方面的要求，是系统结构简化，同时也达到了平稳的张力要求，满足客户的要求 5.3、在调试过程中，不断地与客户的工艺师和操作人员沟通，对设备的整体运行有全面的了解，使参数不断地优化，满足客户的要求；同时对转矩功能的细节，向艾默生的技术人员不断地请教，在此也向王春华先生表示衷心的感谢。