在很多自動化設(shè)備生產(chǎn)過程中，必須保證被加工材料的張力恒定，才能保證產(chǎn)品的品質(zhì)和生產(chǎn)效率。如拉絲、紡織、鋼帶收放卷等行業(yè)中，都大量的應(yīng)用到恒張力控制。

一、控制方式及其特點

根據(jù)各種場合不同，控制方式可分為：閉環(huán)控制和開環(huán)控制兩種方式。

1、 閉環(huán)控制方式

用張力檢測裝置直接檢測材料張力，以反饋形式經(jīng)過PI運算來達(dá)到恒定的閉環(huán)式全自動控制方式稱為閉環(huán)速度控制。

盡管可以獲得與目標(biāo)值相應(yīng)的正確張力，但是相對于短時間的干擾容易引起擾動現(xiàn)象，所以需要進(jìn)行比例積分控制。偉創(chuàng)變頻器對于這種擾動處理表現(xiàn)非常優(yōu)越。

特點：適合應(yīng)用在容易安裝張力反饋裝置系統(tǒng)（張力桿、氣缸擺臂、浮動輥）、線速度高的場合。如微拉機(jī)、細(xì)拉機(jī)等。

在我們使用客戶的長期合作中，我們了解到，在閉環(huán)張力控制中擺臂系統(tǒng)由于長期處于運動狀態(tài)，外部環(huán)境又非常惡劣，所以張力臂氣缸是最大的易損件，而且不管是使用位移傳感器還是電位器都存在信號衰減和現(xiàn)場干擾等問題。

2、 開環(huán)控制方式（無張力反饋）

開環(huán)是指不需要張力反饋信號，變頻器直接控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，輸出頻率跟隨材料的線速度自動變化。如果加裝脈沖編碼器，可以更精確控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。

在收卷（放卷）時，根據(jù)預(yù)先設(shè)定空徑D1（滿徑D）、線速度（V）、材料厚度（T）在單位時間（S）內(nèi)進(jìn)行厚度累積運算來自動卷徑檢測，以控制收卷扭矩和放卷制動扭矩來達(dá)到恒張力控制。在PLC內(nèi)部建立收（放）卷數(shù)學(xué)模型，實時精準(zhǔn)控制收（放）卷電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，達(dá)到恒張力收卷。
其收卷數(shù)學(xué)模型為：
D=√D12+4TVtF0/∏＊KB＊K
其中：T ——材料厚度
KB——加減速慣量補償
F0——初始空卷張力設(shè)定
K ——錐度系數(shù)
D1——最小直徑
D4 ——最大直徑
V ——線速度
D——當(dāng)前卷徑

與閉環(huán)控制方式相比而言，它對劇烈干擾影響不會產(chǎn)生過敏反應(yīng)，可實現(xiàn)穩(wěn)定的張力控制。

特點：適合應(yīng)用在無法安裝張力反饋裝置的場合。通過人機(jī)界面可以很直觀的設(shè)定相關(guān)參數(shù)。

下面我們對開環(huán)轉(zhuǎn)矩控制方式做闡述。

二、系統(tǒng)配置

目的：無須在變頻器做任何操作。（除了幾個基本參數(shù)需要設(shè)置外）即可方便的在線直觀的進(jìn)行監(jiān)控、卷徑設(shè)定、卷徑復(fù)位等操作。

系統(tǒng)配置如下：

1、 PLC 主機(jī)FX1N-8MR 通訊模塊FX1N-485BD

PLC與主驅(qū)動變頻器、收（放）卷變頻器進(jìn)行RS485通訊。通訊協(xié)議采用MODBUS RTU標(biāo)準(zhǔn)。通過設(shè)定的卷徑、材料厚度、線速度等參數(shù)在PLC軟件里進(jìn)行累積厚度演算出當(dāng)前卷徑。從而根據(jù)當(dāng)前實時卷徑計算出收（放）卷頻率。發(fā)送讀、寫命令控制變頻器運行/停止、輸出頻率。

2、 觸摸屏

根據(jù)工藝要求在畫面參數(shù)欄里面設(shè)置空徑、滿徑、材料厚度等參數(shù)。監(jiān)控當(dāng)前卷徑 、累計米數(shù)、輸出頻率等。控制欄里面實現(xiàn)收（放）卷功能切換、起停、卷徑復(fù)位、參數(shù)清零等等。

3、 AC60-L專用型變頻器

主機(jī)配置15KW變頻器。 從機(jī)收（放）卷配置11KW變頻器。具有良好的低頻轉(zhuǎn)矩性能。轉(zhuǎn)差補償針對恒張力控制轉(zhuǎn)矩控制表現(xiàn)出優(yōu)越的特性。

4、配置示意圖1：

5、人機(jī)界面參數(shù)欄示意圖2