ABB变频器在收放卷系统中的应用详解

ABB变频器在收放卷系统中的应用详解

在自动化设备中，收放卷系统是常见的应用之一，广泛应用于印刷、包装、造纸、锂电池、无纺布设备等领域。张力控制的稳定性对设备性能至关重要，而驱动器的速度和转矩控制精度是决定张力控制稳定性的重要因素。本文将详细介绍ABB变频器在收放卷系统中的应用，包括系统组成、控制模式以及两种解决方案。

在自动化设备中，收放卷系统是非常常见的应用，像印刷、包装、造纸、锂电池、无纺布设备等。张力控制的稳定性，对设备非常重要；而驱动器的速度和转矩控制精度，是决定张力控制稳定性的重要原因之一。

收放卷系统一般包含三个部分：收卷轴、牵引辊和放卷轴。一般收放卷电机采用转矩控制或者速度控制模式，牵引电机采用速度控制模式。

当收放卷电机采用转矩控制模式时：

模式一、开环张力控制：根据设定张力和实时卷径大小，计算出电机的输出扭矩。

实时卷径计算方法：

测量法：通过外部超声波传感器测量实时卷径；

估算法：根据收放卷的圈数、材料厚度计算出实时卷径；

模式二、闭环张力控制：根据设定张力和实际张力的偏差，进行PID控制，调整收放卷电机的扭矩。

当收放卷电机采用速度控制模式时：

闭环速度控制模式：根据设定张力和实际张力的偏差，进行PID控制，调整收放卷电机的速度。

为了确保电机的速度和转矩精度，电机需要带编码器；变频器推荐ACS380和ACS880系列。其中ACS880 具有DTC控制功能，对异步电机的控制，性能更加优秀，可以实现更高精度的速度和转矩控制。

针对收放卷系统应用，有2种解决方案：

方案一、PLC作为张力控制的核心，进行实时卷径计算，采集张力传感器数据，根据PID运算的结果，输出转矩命令和速度命令到变频器。

变频器作为执行机构，通常采用的模式为：转矩控制速度限幅。

参数配置说明：

通过外部端子控制变频器启动和停止，通过模拟量输入给定速度和转矩；

参数配置参考：

通过现场总线控制变频器启动和停止，通过现场总线给定速度和转矩；

参数配置参考：

方案二、选用ACS880+N5000卷曲控制固件的变频器，N5000卷曲控制固件，集成了卷曲应用的相关控制功能，主要支持的功能如下：

卷径计算

开环张力控制

闭环张力控制

惯性和摩擦补偿

张力锥度控制