专利名称：拉丝机收放卷张力自动纠正方法
技术领域：
本发明涉及一种控制方法，特别是涉及一种用于拉丝机收放卷张力的控制方法。
背景技术：
目前拉丝机行业中，利用收放卷设备进行高速收卷材料时，普遍使用的控制方法有恒转矩控制和带张力传感器反馈的PID调节。使用带张力反馈的PID调节系统，需要增加资金投入，大规模改造收放卷设备控制电路，还需要经常维护张力反馈传感器，增加维护成本。
恒转矩控制是利用变频器调节收卷辊电机输出功率，保证收卷辊电机在带负载时电机转矩恒定，保证收卷辊可以完成高速收卷过程。使用恒转矩控制，随着收卷辊上收卷材料卷径的变化，会使作用在材料上的张力发生变化，在卷径较小，电机负载较小时，材料上的作用力比较大，材料收卷相对较紧，而卷径变大，电机负载变大后后，材料上的作用力又会变小，材料收卷相对较松。由于张力随电机负载大小发生变化,通过调试收卷辊电机转矩形成一个比较满意的张力十分困难，电机转矩与收放卷卷径不匹配，严重时会造成收卷辊变形，拉丝效率降低。在化纤纺织行业内使用的变频器，通常具有PLC电路的部分控制功能，可以完成简单的逻辑控制、信号处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种拉丝机收放卷张力自动纠正的控制方法，解决收卷材料张力难以控制，会造成收卷辊变形的技术问题。本发明的拉丝机收放卷张力自动纠正的控制方法，包括以下步骤为变频器设定收卷辊空卷时的半径；设定收卷辊空卷时的变频器输出频率；为变频器设定收卷辊满卷时的半径；设定收卷辊满卷时的变频器输出频率；在收卷过程中，或根据收卷材料卷径半径对变频器输出转矩进行调整，改变收卷辊电机转矩，使得收卷材料所受张力恒定。在收卷过程中，或根据变频器频率变化对变频器输出转矩进行调整、补偿，改变收卷辊电机转矩，使得收卷材料所受张力恒定。最终调整的补偿转矩可以通过以下参数关系获得T_com=T_com_max氺(f_init_f_now)/(f_init-f_tail)其中T_com为最终补偿转矩，T_com_max为补偿的最大转矩,f_init为收卷棍空卷时变频器输出频率，f_now为收卷中变频器当前输出频率，f_tail为收卷辊满卷时变频器输出频率。最终调整的补偿转矩也可以通过以下参数关系获得
T_com==T_set* (f_init-f_now) / f_now其中T_com为最终补偿转矩，T_set为收卷棍空卷时电机的设定转矩,f_init为收卷辊空卷时变频器输出频率，f_now为收卷中变频器当前输出频率。利用本发明收放卷张力自动纠正的控制方法，使得在拉丝机收卷整个过程中，可以保持材料上的张力恒定，避免张力的变化造成收卷辊上材料内外张力不一致，最终造成收卷辊损坏，利用本发明，使得材料的张力恒定，使收卷辊受力合理、均衡，使收卷效率保持恒定、高效。同时，不需要额外配置张力传感器，即可实现收放卷过程的张力恒定，节省了设备改造成本，降低了维护成本。下面结合附图对本发明的具体内容作进一步说明。
图I为本发明拉丝机收放卷张力自动纠正的控制方法中收卷辊电机转矩-变频器输出频率的关系不意图。
具体实施例方式如所公知的物理原理，围绕定轴转动的刚体上任一点的线速度，等于角速度与该点到转轴距离的乘积，而功率与转矩成正比，与转速成反比。因此在恒转矩控制的收卷过程中，要保持收卷辊上收卷材料卷径处恒定的收卷线速度，驱动收卷辊电机的变频器的输出频率就需要随着卷径的变化而变化；根据变频器输出频率和材料卷径处线速度的关系，以及变频器输出功率和电机转矩的关系，可以得出对变频器输出转矩进行调整，就可以实现在不同材料卷径时，保持对收卷材料的恒定张力。如图I所示，根据变频器输出频率、变频器输出功率、收卷辊电机转矩和材料卷径处线速度的线性比例关系，根据三角学原理，可以得出T_com/T_com_max= (f_init_f_now)/(f_init-f_tail)进而可以得到T_com=T_com_max* (f_init_f_now) / (f_init-f_tail) 公式 I其中T_com为最终补偿转矩，T_com_max为补偿的最大转矩,f_init为收卷棍空卷时变频器输出频率，f_now为收卷中变频器当前输出频率，f_tail为收卷辊满卷时变频器输出频率。根据公式I可以找到最终补偿转矩与收卷辊电机当前转矩值与变频器频率值的对应关系。根据转矩公式T=F*RT—set=F*R—initT—now=F*R—now则T—now/T—set=R—now/R—init根据线速度计算公式ν=2*3· 14*f*RR—now/R—init=f—init/f—now所以T—now/T—set=f—init/f—nowT—now/T—set_l=f—init/f—now_l(T_now~T_set) /T—set= (f_init-f_now) / f—now
T_com=T_now-T_set=T_set* (f_init-f_now) /f_now 公式 2其中T为转矩，F为张力，R为受力点到定轴的半径，T_set为收卷辊空卷时电机的设定转矩，R_init为空卷时收卷棍半径,T_now为收卷过程中材料卷径处受到的转矩,R_now为对应T_now的材料卷径半径，f为旋转频率。根据公式2可以找到最终补偿转矩与收卷辊电机转矩值与变频器频率值的对应关系。根据以上收卷辊电机转矩与变频器输出频率、收卷材料卷径半径及收卷材料卷径处线速度之间的关系，对材料收卷过程中对张力的恒定控制的实现，可以通过以下步骤为变频器设定收卷辊空卷时的半径；设定收卷辊空卷时的变频器输出频率；
为变频器设定收卷辊满卷时的半径；设定收卷辊满卷时的变频器输出频率；在收卷过程中，根据收卷材料卷径半径对变频器输出转矩进行调整，改变收卷辊电机转矩，使得收卷材料张力恒定。本发明还可以应用在彩钢板，线材等利用收放卷设备的行业中。在收放卷设备上都配置有测量收卷材料半径的传感器，因此利用本方法，不需要添加张力传感器，只需利用既有的传感器即可，大大节约了生产成本。以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1.一种拉丝机收放卷张力自动纠正的控制方法，其特征在于，包括以下步骤 为变频器设定收卷辊空卷时的半径； 设定收卷辊空卷时的变频器输出频率； 为变频器设定收卷辊满卷时的半径； 设定收卷辊满卷时的变频器输出频率； 在收卷过程中，根据收卷材料卷径半径对变频器输出转矩进行调整，改变收卷辊电机转矩，使得收卷材料所受张力恒定。
2.根据权利要求I所述的拉丝机收放卷张力自动纠正的控制方法，其特征在于，在收卷过程中，根据变频器频率变化对变频器输出转矩进行调整、补偿，改变收卷辊电机转矩，使得收卷材料所受张力恒定。
3.根据权利要求2所述的拉丝机收放卷张力自动纠正的控制方法，其特征在于，最终调整的补偿转矩可以通过以下参数关系获得T_com=T_com_max*(f_init-f_now)/(f_init-f_tail) 其中T_com为最终补偿转矩，T_com_max为补偿的最大转矩,f_init为收卷棍空卷时变频器输出频率，f_now为收卷中变频器当前输出频率，f_tail为收卷辊满卷时变频器输出频率。
4.根据权利要求2所述的收放卷张力自动纠正的控制方法，其特征在于，最终调整的补偿转矩可以通过以下参数关系获得T_com==T_set*(f_init-f_now)/f_now 其中T_com为最终补偿转矩，T_set为收卷辊空卷时电机的设定转矩，f_init为收卷辊空卷时变频器输出频率，f_now为收卷中变频器当前输出频率。
全文摘要
一种收放卷张力自动纠正的控制方法，包括以下步骤为变频器设定收卷辊空卷时的半径；设定收卷辊空卷时的变频器输出频率；为变频器设定收卷辊满卷时的半径；设定收卷辊满卷时的变频器输出频率；在收卷过程中，根据收卷材料卷径半径对变频器输出转矩进行调整，改变收卷辊电机转矩，使得收卷材料张力恒定。本发明可以实现对收放卷过程中的张力恒定控制。
文档编号B21C47/04GK102806239SQ20121029071
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者林海光, 周磊, 张祥, 杨高孟 申请人:欧瑞传动电气有限公司