張力控制專用變頻器
md330
使用者手冊
（ver：060.13）
第一章概述
本手冊需與《md320使用者手冊》配合使用。本手冊僅介紹與捲曲張力控制有關的部分，其他的基本功能請參考《md320使用者手冊》。
當張力控制模式選為無效時，變頻器的功能與md320完全相同。
md330用於捲曲控制，可以自動計算卷徑，在卷徑變化時仍能夠獲得恒張力效果。在沒有卷徑變化的場合實現恆轉矩控制，建議使用md320變頻器。
選用張力控制模式後，變頻器的輸出頻率和轉矩由張力控制功能自動產生，f0組中頻率源的選擇將不起作用。
第二章張力控制原理介紹
一、典型收卷張力控制示意圖
二、張力控制方案介紹
對張力的控制有兩個途徑，一是可控制電機的輸出轉矩，二是控制電機轉速，對應這兩個途徑，md330設計了兩種張力控制模式。
a、開環轉矩控制模式
開環是指沒有張力反饋訊號，變頻器僅靠控制輸出頻率或轉矩即可達到控制目的，與開環向量或閉環向量無關。轉矩控制模式是指變頻器控制的是電機的轉矩，而不是頻率，輸出頻率是跟隨材料的速度自動變化。
根據公式f=t/r（其中f為材料張力，t為收卷軸的扭矩，r為收卷的半徑），可看出，如果能根據卷徑的變化調整收卷軸的轉矩，就可以控制材料上的張力，這就是開環轉矩模式控制張力的根據，其可行性還有乙個原因是材料上的張力只**於收卷軸的轉矩，收卷軸的轉矩主要作用於材料上。
md系列變頻器在閉環向量（有速度感測器向量控制）下可以準確地控制電機輸出轉矩，使用這種控制模式，必須加裝編碼器（變頻器要配pg卡）。
與開環轉矩模式有關的功能模組：
1、張力設定部分：用以設定張力，實際使用中張力的設定值應與所用材料、捲曲成型的要求等實際情況相對應，需由使用者設定。張力錐度可以控制張力隨卷徑增加而遞減，用於改善收卷成型的效果。
2、卷徑計算部分：用於計算或獲得卷徑資訊，如果用線速度計算卷徑需用到線速度輸入功能部分，如果用厚度累計計算卷徑需用到厚度累計計算卷徑相關引數功能部分。
3、轉矩補償部分：電機的輸出轉矩在加減速時有一部分要用來克服收（放）卷輥的轉動慣量，變頻器中關於慣量補償部分可以通過適當的引數設定自動地根據加減速速率進行轉矩補償，使系統在加減速過程中仍獲得穩定的張力。摩擦補償可以克服系統阻力對張力產生的影響。
b、閉環速度控制模式
閉環是指需要張力（位置）檢測反饋訊號構成閉環調節，速度控制模式是指變頻器根據反饋訊號調節輸出頻率，而達到控制目的，速度模式變頻器可工作在無速度感測器向量控制、有速度感測器向量控制和v/f控制三種方式中的任何一種。
該控制模式的原理是通過材料線速度與實際卷徑計算乙個匹配頻率設定值f1，再通過張力（位置）反饋訊號進行pid運算產生乙個頻率調整值f2，最終頻率輸出為f=f1+f2。f1可以基本使收（放）卷輥的線速度與材料線速度基本匹配，然後f2部分只需稍微調整即可滿足控制需求，很好地解決了閉環控制中響應快速性和控制穩定性地矛盾。
這種模式下，張力設定部分無效，在fa-00pid給定源中設定系統控制的目標值，控制的結果是使張力（位置）的反饋訊號穩定在pid的給定值上。特別注意，在用位置訊號（如張力擺桿、浮動輥）做反饋時，改變設定值（pid給定）不一定能夠改變實際張力的大小，改變張力的大小需要更改機械上的配置如張力擺桿或浮動輥的配重。
與閉環速度模式有關的功能模組：
1、 pid部分：主要在fa組設定，fh組中第二組pid引數可以起到輔助作用。在其他部分都設定無誤後，最終的控制效果需要調整pid引數。
2、 線速度輸入部分：這部分比較重要，有兩個作用，一是通過線速度計算變頻器的匹配頻率（見上面的描述），二是可通過線速度計算卷徑。
3、 卷徑計算部分：計算實際卷徑，變頻器獲取線速度和實際卷徑後可以獲取變頻器的匹配頻率。當用線速度計算卷徑時，若變頻器算得的卷徑與實際卷徑有偏差，說明線速度輸入有偏差，通過卷徑計算結果可以修正線速度輸入。
注意一點的是用線速度和卷徑計算的匹配頻率值並非變頻器的實際輸出頻率，用線速度和執行頻率計算卷徑時用到的執行頻率是變頻器的實際輸出頻率，所以邏輯上並不矛盾。
4、 第二組pid引數部分：當只用一組pid引數無法滿足全程的控制效果時，可以利用第二組pid引數，例如在小卷時調整第一組pid引數獲得較好效果，滿卷時調整第二組pid引數獲得較好效果，這樣在全程就能都達到較好效果。
第三章功能參數列
第四章引數說明
控制模式選擇部分
用此引數進行張力控制模式選擇：
0、不選擇張控制模式。張力控制無效，變頻器與通用變頻器相同。
1、開環轉矩控制模式：無需張力檢測和反饋，變頻器通過控制輸出轉矩，控制材料上的張力。變頻器控制輸出轉矩，需要在有速度感測器向量控制下才能獲得比較好的控制效果。
2、閉環速度模式：需要張力檢測和反饋，變頻器通過pid閉環控制輸出頻率，使張力達到設定的張力。變頻器控制輸出頻率，其控制方式可為無速度感測器向量控制或v/f控制或閉環向量控制其中任何一種。
3、閉環轉矩控制模式：需要張力檢測和反饋，變頻器通過pid閉環控制輸出轉矩，使張力達到設定的張力。變頻器控制輸出轉矩，其控制方式應為閉環向量控制方式（有速度感測器向量控制）。
4、恆線速度控制方式：一種特殊的應用方式，目的是不需要pid調整即可進行恆線速度控制，比一般的閉環控制執行更為平穩，對一些需要執行平穩且不需快速調節線速度的場合比較適用。
控制方法是通過設定的線速度和當前卷徑控制變頻器輸出頻率，卷徑的計算與其他的張力控制方式相同。
典型應用：fh-58選擇線速度設定方式，用來設定目標線速度，fh-27選擇實際線速度檢測方式，
fh-10選擇卷經計算方法為線速度計算法。
選擇捲曲模式，可與收放卷切換端子配合使用，當收放卷切換端子無效時，實際的捲曲模式與此功能碼設定相同，當收放卷切換端子有效時，實際的捲曲模式與此功能碼設定相反。
張力方向與收放卷的關係：
張力方向固定為收卷張力的方向，與非張力控制時的運轉方向一致，收放卷切換時只需更改fh-01或用收放卷切換端子切換，而不需同時改變正反轉執行指令。
注意：放卷控制時力的方向與系統執行的方向是相反的，同樣的，空載時的執行方向也與正常放卷的方向相反。
選擇放卷控制時是否允許電機反方向旋轉主動將材料收緊，如果選擇不允許，則放卷控制只有在材料向前執行時，變頻器才輸出轉矩。
放卷時還可以通過設定上限頻率來限制反向收緊時的頻率。
機械傳動比=電機轉速/卷軸轉速
在張力控制時必須正確設定機械傳動比。
張力設定部分：
此部分只與開環轉矩模式有關，閉環速度模式是通過pid的設定源設定的，見《md320使用者手冊》中的fa組功能碼的說明
此引數決定張力的控制源：
0：張力為數字設定，具體數值在fh-05中設定。
1：ai1， 2：ai2， 3：
ai3 張力通過模擬量來設定如通常用電位器來設定張力。選擇模擬量設定張力時，一定要設定最大張力。通常模擬量設定的最大值對應最大張力。
4：張力設定通過脈衝輸入來設定。脈衝輸入端子必須為di5端子。選擇脈衝設定張力時，一定要設定最大張力。通常最大脈衝設定的最大值對應最大張力。
5：通訊設定。當用上位機進行控制時，可用通訊方式來設定張力。
用通訊設定張力有兩個途徑，一是更改fh-05的引數值，這樣fh-04應設為0；二是通過通訊位址1000h進行設定，fh-04應設為5，1000h設定的內容為0～10000代表最大張力的0％～100％
當fh-04選擇為0時，變頻器所控制的張力由此引數決定。
當fh-04選擇張力源為模擬量控制或脈衝控制時，此引數確定模擬量最大值或脈衝最大時所對應的張力。
設定系統在零速時的張力。主要用於在起動時克服靜摩擦力或在系統零速時保持一定的張力。當控制小張力，啟動困難時可適當增加此引數的設定值。
匯川MD330變頻器說明書
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