MD330开环转矩控制模式收卷典型应用.pdf

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1、MD330 开开开开环环环环转矩转矩转矩转矩控制模式控制模式控制模式控制模式中心中心中心中心收卷典型应用收卷典型应用收卷典型应用收卷典型应用 一一一一.开开开开环环环环转矩转矩转矩转矩控制控制控制控制模式简介模式简介模式简介模式简介 MD330 参数设置及调试需要MD330 张力控制专用变频器用户手册与MD320 用户手册结合使用。前者仅介绍与卷曲张力控制有关的部分，其他的基本功能请参考后者来设置。当张力控制模式选为无效（FH-000）时，变频器的功能与 MD320 完全相同。MD330 用于卷曲控制，可以自动计算卷径，在卷径变化时仍能够获得恒张力效果。在没有卷径变化的场合实现恒转矩控制，建议

2、使用 MD320 或 MD380 变频器。选用张力控制模式后，变频器的输出频率和转矩由张力控制功能自动产生，F0 组中频率源的选择将不起作用，即功能码 F0-03F0-07 不起作用。开开开开环环环环转矩转矩转矩转矩控制模式收卷典型应用示意图控制模式收卷典型应用示意图控制模式收卷典型应用示意图控制模式收卷典型应用示意图：开环是指没有张力反馈信号，转矩控制模式是指变频器控制的是电机的转矩，而不是频率，输出频率是跟随材料的速度自动变化。开环转矩控制模式就是指没有张力反馈的条件下，变频器仅靠调节电机转矩来达到材料恒张力控制。根据公式 F=T/R（其中 F 为材料张力，T 为收卷轴的扭矩，R 为收卷的

3、半径），可看出，如果能根据卷径的变化调整收卷轴的转矩，就可以控制材料上的张力，这就是开环转矩模式控制张力的根据，其可行性还有一个原因是材料上的张力只来源于收卷轴的转矩，收卷轴的转矩主要作用于材料上。MD系列变频器在闭环矢量（有速度传感器矢量控制）下可以准确地控制电机输出转矩，使用这种控制模式，必须加装编码器（变频器要配PG卡）。MD330标配MD32PG卡。如需选配另外两种PG卡，购买时请特别说明。另有两种PG卡可供选配：带分频输出的MD32PGD和长线驱动型的MD32PG3。详见MD320用户手册附录A和附录B。与与与与开开开开环环环环转矩转矩转矩转矩模式有关的功能模块模式有关的功能模块模式

4、有关的功能模块模式有关的功能模块：1、张力设定部分：用以设定张力，实际使用中张力的设定值应与所用材料、卷曲成型的要求等实际情况相对应，需由使用者设定。张力锥度可以控制张力随卷径增加而递减，用于改善收卷成型效果。2、卷径计算部分：用于计算或获得卷径信息，如果用线速度计算卷径需用到线速度输入功能部分，如果用厚度累计计算卷径需用到厚度累计计算卷径相关参数功能部分。3、转矩补偿部分：电机的输出转矩在加减速时有一部分要用来克服收（放）卷辊的转动惯量，变频器中关于惯量补偿部分可以通过适当的参数设置自动地根据加减速速率进行转矩补偿，使系统在加减速过程中仍获得稳定的张力。摩擦补偿可以克服系统阻力对张力产生的影

5、响。开开开开环环环环转矩转矩转矩转矩控制模式机械传动比设计需注意的问题控制模式机械传动比设计需注意的问题控制模式机械传动比设计需注意的问题控制模式机械传动比设计需注意的问题：转矩控制模式下机械传动比对变频器输出转矩的影响：设机械传动比电机转速/卷轴转速K：1，卷径为 R（单位：m）.矢量控制变频器的转矩控制精度为额定转矩 T0 的 5%以上。若设计的机械传动比 K 值过大，当控制的张力过小时，在空卷时变频器应输出的转矩就可能在额定转矩的 5%以下，难以控制。为此，需要满足：变频器输出转矩 0%5TKRFT=二二二二.开开开开环环环环转矩转矩转矩转矩控制模式控制模式控制模式控制模式收卷变频器接线

6、收卷变频器接线收卷变频器接线收卷变频器接线方式方式方式方式 PG 卡与编码器接线卡与编码器接线卡与编码器接线卡与编码器接线（MD330 标配 MD32PG 卡，当选择闭环矢量控制 F0-01=1 时，需将电机编码器信号接到 PG 卡上）R U S V T W DI1 AO1 DI2 GND DI3 DI4 T/A DI5 T/C COM 10V AI1 GND AI2 M PG 卡接口 MD330 控制端子控制端子控制端子控制端子功能配置功能配置功能配置功能配置说明说明说明说明：DI1：正转运行信号 DI2：卷径复位 DI3：预驱动端子（仅当自动换卷用到预驱动功能时才需要）DI4：故障复位 D

7、I5：PULSE 脉冲输入（当卷径计算方法选择通过线速度计算 FH-10=0 且线速度输入源选择 PULSE 输入 FH-27=4 时，或卷径计算方法选择通过厚度累计计算 FH-10=1 或PULSE 输入 FH-10=5 时才需要）AI1：张力设定源（FH-04=1，张力设定源选择 AI1）AI2：线速度输入信号（当卷径计算方法选择通过线速度计算 FH-10=0 且线速度输入源选择 AI2 即 FH-27=2 时需要，一般由主机变频 AO 或 PLC 提供）AO1：运行频率表征信号（视需要使用）TA/TC：故障输出信号（视需要使用）开路集电极输出编码器连接示意图：推挽式输出编码器连接示意图：

8、三三三三参数设置及调试参数设置及调试参数设置及调试参数设置及调试 1.正确输入电机相关参数正确输入电机相关参数正确输入电机相关参数正确输入电机相关参数，速度模式试运行速度模式试运行速度模式试运行速度模式试运行，确保变频器驱动电机正常运转确保变频器驱动电机正常运转确保变频器驱动电机正常运转确保变频器驱动电机正常运转。序号序号序号序号 功能码功能码功能码功能码 设定值设定值设定值设定值 说说说说 明明明明 0 无速度传感器矢量控制（SVC），必须调谐通过后电机才能正常运转！1 F0-01 1 有速度传感器矢量控制（VC），必须调谐通过后电机才能正常运转！2 F0-02 0 请保持出厂默认值 0，以

9、便能够进行调谐操作！3 F1-01 依照电机铭牌输入-电机额定功率 4 F1-02 依照电机铭牌输入-电机额定电压 5 F1-03 依照电机铭牌输入-电机额定电流 6 F1-04 依照电机铭牌输入-电机额定频率 7 F1-05 依照电机铭牌输入-电机额定转速 8 F2-11 编码器线数（每圈脉冲数），当且仅当 F0-011 时必须输入！9 F1-11 1 或 2 静止调谐。将该参数设为1后，会显示“TUNE”并闪烁，按下RUN键，“TUNE”停止闪烁，持续数秒后“TUNE”消失，如果整个过程没有出现报警情况，则表示调谐通过！完整调谐。必须脱开电机轴端所有负载必须脱开电机轴端所有负载必须脱开电机

10、轴端所有负载必须脱开电机轴端所有负载！如将该参数设为 2，按下 RUN 运行键，听到电机响两声后，电机会旋转起来，运行大概 20 秒后，电机自动停下，如果整个过程没有出现报警情况，则表示调谐通过！确认变频器能否驱动确认变频器能否驱动确认变频器能否驱动确认变频器能否驱动电机电机电机电机正常正常正常正常运转运转运转运转：V/F 控制设好电机参数或者矢量控制调谐通过之后，应试运行确认变频器驱动电机运转是否良好。修改 F0-08的值，从 5Hz15Hz30Hz50Hz 变化，按下 RUN 运行键，通过操作面板查看电机工作电流，如果电流在变频器额定电流的 50%之内，则表明电机驱动正常。只有电机正常运转

11、了，才能进行后续的调试工作。较为常见闭环矢量控制电机运转不正常，多数情况下是电机编码器线数没有设对、编码器断线、编码器 AB 反相或编码器联轴器松脱打滑导致，请务必多加细致检查。2.通用参数设置通用参数设置通用参数设置通用参数设置 序号序号序号序号 功能码功能码功能码功能码 设定值设定值设定值设定值 说说说说 明明明明 10 F0-02 1 端子控制有效 11 F0-10 最大频率 最大频率，出厂默认 50Hz.应设为最高线速度下卷径最小时的最大输出频率 12 F0-17 2 设置加速时间（根据实际情况设定）13 F0-18 2 设置减速时间（根据实际情况设定）14 F4-00 1 DI1 设

12、为正转指令 15 F4-01 31 DI2 设为卷径复位端子 16 F4-02 34 DI3 设为预驱动端子，仅当自动换卷用到预驱动功能时才需要 17 F4-03 9 DI4 故障复位 30 DI5脉冲频率输入（当 FH-10=0 且线速度输入源选择 PULSE 输入即FH-27=4 时，或卷径计算方法选择 PULSE 输入 FH-10=5 时）18 F4-04 35 DI5计圈信号（当卷径计算方法选择通过厚度累计计算即 FH-10=1 时）19 F4-13 实际值 AI1 最小输入，张力设定模拟量最小值.(FH-04=1，张力设定源选择 AI1)20 F4-15 实际值 AI1 最大输入，张

13、力设定模拟量最大值.(FH-04=1，张力设定源选择 AI1)21 F4-20 10 AI2 最大输入，线速度输入模拟信号最大值，通常默认 10V 符合实际值 22 F4-30 实际值 脉冲输入最大频率(仅当 F4-04=30 时需要设定)3.FH 组组组组张力控制张力控制张力控制张力控制专用专用专用专用参数设置参数设置参数设置参数设置 序号序号序号序号 功能码功能码功能码功能码 设定值设定值设定值设定值 说说说说 明明明明 23 FH-00 1 开环转矩控制模式 24 FH-01 0 卷曲模式-收卷 25 FH-03 实际值 机械传动比电机转速/卷轴转速，必须根据传动机械准确设置！26 FH

14、-04 1 张力设定源选择 AI1 27 FH-06 实际值 最大张力，当 FH-04 张力源选择为模拟量控制或脉冲控制时，此参数确定模拟量最大值或脉冲最大时所对应的张力。范围：030,000 N 28 FH-07 0.0%零速张力提升，用于在起动时克服静摩擦力或在系统零速时保持一定的张力。当控制小张力，启动困难时可适当增加此值。百分值对应实际张力给定值。0 卷径计算方式-通过线速度计算，通常采用此种方式！29 FH-10 1 卷径计算方式-通过厚度累计计算，适用布匹等厚度均匀的材料 30 FH-11 500 最大卷径（根据实际情况设定）31 FH-12 100 卷轴直径（根据实际情况设定）3

15、2 FH-13 0 初始卷径源，设为 0 由 FH-12FH-16 设定；出厂未使用初始卷径选择端子，因此系统默认初始卷径为系统默认初始卷径为系统默认初始卷径为系统默认初始卷径为 FH-12 即空心卷径即空心卷径即空心卷径即空心卷径。如需要初始卷径不从空心卷径开始算起，可定义 1 或 2 个 DI 端子为初始卷径选择端子（32#、33#功能，如此便可切换到由 FH-14FH-16 设置的另外三个初始卷径。33 FH-19 实际值 每圈脉冲数，指卷轴旋转一圈，DI5 接入的计圈信号有多少个脉冲。仅当卷径计算方法选择通过厚度累计计算即 FH-10=1 时需要设置！34 FH-22 0.01 材料厚

16、度 0，根据实际情况设定。仅当 FH-10=1 时需要设置！2 线速度输入源选择为 AI2；仅当 FH-10=0 时需要设置！35 FH-27 4 线速度输入源选择为 DI5 PULSE 输入；仅当 FH-10=0 时需要设置！36 FH-28 1000 最大线速度，单位：m/Min 指当线速度输入源 AI2 达到最大值，对应前级变频器最高速度运行时，材料所能达到的最大线速度；37 FH-29 200 卷径计算最低线速度，为防止低速卷径计算产生较大偏差，一般此值要设为最大线速度即 FH-28 的 20%以上；38 FH-33 0 机械惯量补偿系数，用以补偿系统本身的转动惯量，包括电机、传动机构

17、、卷轴等，这部分惯量与卷径变化无关。若收卷加速时张力偏小（或减速时张力偏大），则可以加大该系数；设定范围：010000，出厂默认 0.39 FH-34 0 材料密度 40 FH-35 0 材料宽度d 这两个参数用于材料惯量补偿；设 R 为卷径，r 为卷轴半径。则：应补偿材料惯量)(4421rRdJ=41 FH-36 0.0%摩擦补偿系数，对于收卷而言，摩擦阻力使材料的张力变小。适当设置摩擦补偿，相当于增大张力来抵消摩擦阻力。百分值相对额定转矩。42 FH-51 0.0%高速力矩补偿系数。有的系统高速低速阻力不一致，仅用恒定的摩擦补偿转矩无法全程获得恒定的张力，适当地设置该参数可以弥补系统造成的

18、影响。高速时，阻力可能变小，也可能变大，因材料和传动系统不同而不同；如果阻力变小，该参数设置负值；如果阻力变大，该参数设置正值；百分值相对额定转矩 TN。如下式，频率或线速度越大，力矩补偿得越大。实际补偿力矩TffNRUNFH)51(max 或TVVNRUNFH)51(max 43 FH-52 0 高速力矩补偿依据。0 为频率；1 为线速度；见 FH-51 的说明；44 FH-57 50%手动张力提升比例。该值相对实际张力给定值。出厂默认 50%，视实际需要设定。并且需要定义 DI 端子为 43-张力提升端子功能，当此端子有效时才进行张力提升；4.调试注意问题调试注意问题调试注意问题调试注意问

19、题 1）带 PG 卡闭环矢量控制的，务必要作电机参数辨识，调谐通过，电机运行正常，是后续调试成功的第一步。最常遇到的问题是编码器信号没有输入、旋转编码器 A、B 相接反、编码器脉冲数输入不正确。这几种问题的表现形式主要是运行速度和输入速度偏差较大或者电机低速蠕动而且运行电流与实际空载电流相差较大。2）检查复核系统设计，核校关键参数。“磨刀不误砍柴工”，做好这一步不仅有助于避免出现一些怪异现象，而且有利于分析解决调试问题。因此，请务必核校以下参数：AFH-03 机械传动比电机转速/卷轴转速K：1，此参数非常关键，要求必须精确！BF0-10 最大频率。出厂默认是 50Hz，如果系统设计频率高于 5

20、0Hz，需要放宽。变频器输出频率为：)1(120)1(60sRpKVspnf=（式中 p 为电机极对数，s 为转差率）上式中，机械传动比电机转速/卷轴转速K：1，卷径为 R（单位：m），系统线速度为 V（单位：m/min）.请确保在最小工作线速度下卷径达到最大时输出频率不会减到 0（最好在 5Hz 以上），以及在最高工作线速度下卷径最小时输出频率不会过高（建议不要超过电机额定频率）。CFH-28 最大线速度。当卷径计算方法选择通过线速度来计算时，设定准确的线速度给定值，才能保证计算出准确的卷径值，进而准确地控制电机的输出转矩，达到恒张力控制的目的。当线速度输入源 AI2 或 DI5 PULSE

21、 输入达到最大值，对应前级变频器最高速度运行时，材料所能达到的最大线速度；可以监控 FH-30 线速度实际值，对 AI2 模拟量或 DI5 脉冲输入量进行校正。比如当前级已经开到最高速时，FH-30 仍然小于 FH-28，则可以将 F4-20(AI2 最大输入值)或 F4-30（脉冲输入最大值）略微减小；当然，也可以直接微调前级变频器 AO 输出电压值或脉冲输出值。DFH-18 卷径当前值。实时显示当前的卷径值，通过此参数可以判断变频器内部计算出来的卷径值是否准确。如果与实际的卷径值相差甚远，多半是 FH-03 机械传动比或者 FH-28 最大线速度不准确。如果 FH-03 机械传动比设置值比

22、实际值偏大，那么变频器计算出来的卷径值将比实际值偏大；反之，机械传动比偏小，计算所得卷径值就将偏小。如果 FH-28 最大线速度设置值比实际偏大，那么变频器计算出来的卷径值将比实际值偏大；反之，最大线速度偏小，计算所得卷径值就将偏小。如果卷径计算通过厚度累计计算的方法，若变频器计算出来的卷径值偏大，则原因可能是 FH-22 材料厚度设置值偏大或者 FH-19 每圈脉冲数设置值偏小；如果是已经正常使用的机器出现此情况，一般与参数无关，多半是编码器闭环环节出现了异常，常见编码器连接线接触不良，或编码器联轴器松脱打滑等。3）主牵引变频器的加减速时间应尽可能的长一些（一般在 4060s），以便平稳的进

23、行加减速，材料张力不致产生突变，利于收卷变频器来得及跟踪响应，保持张力稳定。4）张力提升及张力补偿。FH-07 零速张力提升，用于在起动时克服静摩擦力或系统零速时保持一定的张力。百分值对应设定张力最大值。FH-51 高速力矩补偿系数，用来弥补系统高速时阻力变化（变小或变大）造成的影响。百分值相对额定转矩。FH-52 补偿依据出厂默认是频率，当卷径计算方法选择通过线速度来计算时，亦可选择以线速度为依据。实际补偿力矩TffNRUNFH)51(max 或TVVNRUNFH)51(max FH-57 手动张力提升比例，见上述参数设置说明。FH-33FH-36 惯量补偿和摩擦补偿。对于收卷，其运动学方程

24、式为：dtdJTRFTf=，那么 dtdJTRFTf+=如此可以看出，摩擦补偿就是将摩擦力产生的阻力力矩fT考虑进来。摩擦阻力力矩fT与电机输出转矩 T 方向相反，因此补偿fT，就是要求电机输出转矩 T 增大，提供一个转矩增量0T以克服掉摩擦力矩的负面影响。机械惯量补偿和材料惯量补偿实质上是补偿上述公式中的惯量 J。对惯量 J 的补偿原理如下：加速时，需要用于克服系统转动惯量dtdJ0 的额外力矩，依据上述公式，电机输出转矩 T 应当在所需要的材料张力RF 的基础上加上dtdJ，如果没有考虑这个惯量，那么电机输出的转矩 T 将不够，使得张力RF 偏小。为此，需要把惯量 J 考虑进去，进行机械和材料的惯量补偿。减速时，0dtd，0dtdJ负值意味着非但不需要电机提供克服系统转动惯量的额外力矩，系统转动惯量还减小了所需要的电机输出扭矩 T。依据上述公式，电机输出转矩 T 应当在所需要的材料张力RF 的基础上加上dtdJ，由于此时0dtdJ，那么相当于是需要减去dtdJ。如果没有考虑这个惯量，那么电机输出的扭矩 T 将偏大，使得张力RF 偏大。因此，需要把惯量 J 考虑进去，进行机械和材料的惯量补偿。