森兰SB73WD系列张力控制专用变频器说明书.docx
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森兰SB73WD系列张力控制专用变频器说明书
目录
第一章概述2
1.1变频器型号说明2
1.2典型应用方案2
张力闭环方案1(速度模式)(F8-00=1)3
张力闭环控制方案2(转矩模式)(F8-00=2)4
张力开环控制方案3(转矩模式)(F8-00=3)5
第二章功能参数一览表6
F8张力控制专用功能参数6
数字输入端子变更部分10
数字输出和继电器输出变更部分11
模拟量及脉冲频率端子设置变更部分11
PID参数变更部分12
数据监视功能块变更部分12
第三章功能详解13
3.1张力控制专用功能参数13
3.2PID参数变更部分27
3.3数字输入端子变更部分27
3.4数字输出和继电器输出变更部分29
3.5模拟量及脉冲频率端子设置变更部分29
3.6数据监视功能块变更部分29
第一章概述
本手册需与《SB70系列高性能矢量控制变频器用户手册》配合使用,本手册仅介绍张力控制相关的部分,其它的功能部分请参考《SB70系列高性能矢量控制变频器用户手册》。
张力控制专用变频器的张力控制功能块替换了原F8(简易PLC)部分,在张力控制专用变频器中不再有简易PLC功能。
1.1变频器型号说明
产品的外型尺寸规格部分请参照《SB70系列高性能矢量控制变频器用户手册》中对应功率规格的说明。
1.2典型应用方案
收放卷示意图:
在上图中,是一个典型的张力控制的工况,除了收、放卷控制,还有张力的闭环与开环控制。
在SB73WD张力专用变频器中,根据用户对张力控制要求的不同提供了三种解决方案:
张力闭环方案1(速度模式)(F8-00=1)
调节电机的转速达到张力恒定,上图中的收卷部分可以采用这种方案。
首先由带(线)材的线速度和卷筒的卷径计算出同步匹配频率指令,然后张力检测装置反馈的张力信号与设定的张力构成PID闭环,PID调节器的输出与匹配频率合成变频器的最终输出频率指令,如下图所示:
同步匹配频率指令的计算如下式所示:
式中:
f:
匹配频率(Hz);
v:
线速度(m/min);
i:
变速器传动比(F8-02设定);
D:
当前卷筒卷径(m);
p:
电机极对数;
k:
同步增益系数,由模拟采样通道的模拟量增益功能来调节(如:
AI1通道的AI1增益)。
上图中采用的是PID对加减速前的给定频率修正的方式,保证比较准确的同步匹配频率指令,可以减少PID调节器的调节量,使系统更容易稳定;而匹配频率和卷径的计算都与线速度相关联,线速度的准确程度很大程度上决定了匹配频率与卷径计算的准确度,线速度的准确性很重要。
张力闭环控制方案2(转矩模式)(F8-00=2)
通过张力反馈环节的张力信号与设定的张力控制信号构成PID闭环调节,调整变频器的输出转矩,如下图所示:
上图中采用的是PID修正转矩的方式,图中的转矩给定由下式计算:
式中:
T:
转矩给定(N.m);
F:
张力设定值(N);
D:
当前卷筒卷径(m);
i:
变速器传动比(F8-02设定)。
在恒张力控制时,给定转矩与当前卷径成正比例关系。
在SB73WD中,给定转矩由下两部分设定:
1、张力设定部分;如果有张力锥度要求的场合,将用到张力锥度功能部分;
2、卷径计算部分;如果卷径计算采用线速度计算将用到线速度输入功能部分,如果用厚度积分法计算将应用到厚度累积计算卷径功能部分。
张力开环控制方案3(转矩模式)(F8-00=3)
此方案与上一方案比较没有PID修正给定转矩,不需要张力反馈环节,变频器推荐工作在有PG的矢量控制模式,变频器需安装测速编码器;对张力要求不高的工况也可工作在无PG的矢量控制模式,不需要安装测速编码器。
同时采用开环转矩模式控制张力时,必须考虑加减速中转动惯量的影响,见第三章惯量补偿功能的介绍。
第二章功能参数一览表
说明:
下表“更改”栏中:
“○”表示待机和运行中均可更改数据设定,“×”表示仅运行中不可更改数据设定,“△”表示只读。
F8张力控制专用功能参数
参数
名称
数据设定范围及说明
出厂值
更改
F8-00
张力控制模式选择
0:
无效
1:
张力闭环速度控制
2:
张力闭环转矩控制
3:
张力开环转矩控制
4:
预留
0
×
F8-01
收放卷选择
0:
无收放卷功能
1:
收卷
2:
放卷
0
×
F8-02
变速器传动比
0.01~300.00
1.00
×
F8-03
前馈速度源选择
0:
无前馈速度设定
1:
AI1模拟量设定
2:
AI2模拟量设定
3:
PFI(脉冲信号)设定
4:
UP/DOWN端子设定
5~8:
算术单元1~4设定
9:
匹配频率
0
×
F8-04
切换转矩设定
0.00%~250.00%
0.00%
○
F8-05
张力设定选择
0:
数字设定
1:
AI1模拟量设定
2:
AI2模拟量设定
3:
PFI(脉冲信号)设定
4:
UP/DOWN端子设定
5~8:
算术单元1~4设定
9:
由PID的给定通道选择
0
×
F8-06
张力数字设定
-100.0~100.0%
0.00%
○
F8-07
零速张力设定选择
0:
数字设定(F8-08设定)
1:
AI1模拟量给定
2:
AI2模拟量给定
3:
PFI(脉冲信号)设定
4:
UP/DOWN端子给定
5~8:
算术单元1~4设定
0
×
F8-08
零速张力数字设定
-100.0~100.0%
0.00%
○
F8-09
零速阀值
0.00Hz~F0-06(最大频率)
0.00Hz
○
F8-10
最大张力
0~30000N
0N
×
F8-11
张力锥度源
0:
数字设定(F8-12给定)
1:
AI1模拟量设定
2:
AI2模拟量设定
3:
PFI(脉冲信号)设定
4:
UP/DOWN端子设定
5~8:
算术单元1~4设定
0
×
F8-12
张力锥度数字设定
0.00~100.00%
0.00%
○
F8-13
张力锥度修正量
0~10000mm
0mm
×
F8-14
卷径计算方法选择
0:
线速度计算法
1:
由AI1模拟量计算
2:
由AI2模拟量计算
3:
由PFI(脉冲输入)计算
4:
UP/DOWN
5~8:
算术单元1~4
9:
厚度积分法
0
×
F8-15
最大卷径
1~10000mm
2000mm
×
F8-16
最小卷径
1~10000mm
400mm
×
F8-17
卷径相关设定
个位设定停机时卷径值
0:
保持当前卷径计算值
1:
卷径复位到当前初始卷径
十位设定系统掉电时卷径的保存值
0:
保存当前卷径计算值
1:
保存当前初始卷径
00
×
F8-18
线速度输入选择
0:
无线速度输入
1:
由AI1模拟输入
2:
由AI2模拟输入
3:
由PFI(脉冲信号)输入
4:
由UP/DOWN端子输入
5~8:
算术单元1~4
0
×
F8-19
最大线速度
0.1~6500.0m/min
1000.0m/min
×
F8-20
最小线速度
0.1~6500.0m/min
10.0m/min
×
F8-21
卷径计算滤波时间
0.000~65.000s
0.500s
○
F8-22
系统惯量自整定
00:
禁止11:
允许
00
○
F8-23
辨识转矩
-100.0%~100.0%
40.0%
×
F8-24
角速度微分计算用滤波时间
0.001~65.000s
0.010s
○
F8-25
材料密度
0~60000kg/m3
7800kg/m3
×
F8-26
材料宽度
0~10000mm
1000mm
×
F8-27
初始惯量
0~60000kg.m2
0kg.m2
×
F8-28
动摩擦转矩
-100.0%~100.0%
0.00%
○
F8-29
静摩擦转矩
-100.0%~100.0%
0.00%
○
F8-30
转动惯量补偿滤波时间
0.000~65.000s
0.100s
○
F8-31
惯量补偿系数
0.000~2.000
0.000
○
F8-32
高速补偿源选择
0:
线速度1:
运行频率
0
×
F8-33
高速力矩补偿系数
-1.000~1.000
0.000
○
F8-34
断料检测功能选择
0:
无断料检测功能
1:
由外部开关输入
2:
根据反馈量检测
3:
自动检测
0
×
F8-35
断料检测下限频率
0.00Hz~F0-06“最大频率”
10.00Hz
○
F8-36
断料检出时间
0.00~100.00s
1.00s
○
F8-37
断料检测误差兼反馈量下限值
0.00~100.00%
10.00%
○
F8-38
断料检测延迟时间兼卷径采样时间
0.000~20.000s
6.000s
○
F8-39
断料检测动作选择
0:
保持当前运行状态
1:
报警,保持当前运行状态
2:
报警,减速停机
3:
故障,自由停机
0
×
F8-40
预驱动速度增益选择
0:
数字设定(F8-41设定)
1:
由AI1模拟给定
2:
由AI2模拟给定
3:
由PFI(脉冲信号)给定
4:
由UP/DOWN端子给定
自动转换为-50.00%~50.00%
0
×
F8-41
预驱动速度增益
-50.00%~50.00%
0.00%
○
F8-42
预驱动动作选择
0:
全程有效1:
仅换卷有效
1
×
F8-43
预驱动卷径计算选择
0:
不计算卷径1:
计算卷径
0
×
F8-44
预驱动卷径计算延迟时间
0.000~10.000s
0.000s
○
F8-45
换卷延迟时间
0.0~100.0s
0.0s
○
F8-46
设定到达卷径
0~10000mm
10000mm
○
F8-47
卷径到达检测宽度
0~500mm
50mm
○
F8-48
材料厚度0
0.01~100.00mm
0.8mm
○
F8-49
材料厚度1
0.01~100.00mm
0.8mm
○
F8-50
材料厚度2
0.01~100.00mm
0.8mm
○
F8-51
材料厚度3
0.01~100.00mm
0.8mm
○
F8-52
材料最大厚度
0.01~100.00mm
1.00mm
○
F8-53
零点过渡选择
0:
不选择1:
选择零点过渡方式
1
×
F8-54
零点过渡时间1
0.0~200.0s
5.0s
○
F8-55
零点过渡时间2
0.0~200.0s
5.0s
○
F8-56
PID输出斜坡时间
0~2000ms
50ms
○
F8-57
计圈信号输入选择
0:
数字输入端子脉冲计数1:
AI1
2:
AI23:
PFI4:
UP/DOWN
5~8:
算术单元1~4
9:
虚拟计数器
0
×
F8-58
最大圈数
1~60000(模拟圈数给定标定)
10000
○
F8-59
每层圈数设定
1~10000
1
○
F8-60
端子计圈信号类型
0:
卷筒端计圈1:
电机轴计圈
0
×
F8-61
当前卷径
1~10000mm
400mm
×
F8-62
初始卷径选择
0:
F8-16设定值1:
F8-63设定值
2:
F8-64设定值3:
F8-65设定值
4:
数字端子选择59、60时组合选择
0
×
F8-63
初始卷径1
1~10000mm
400mm
×
F8-64
初始卷径2
1~10000mm
400mm
×
F8-65
初始卷径3
1~10000mm
400mm
×
F8-66
卷径计算延迟时间
0.00~650.00s
0.00s
○
F8-67
材料厚度选择
0:
F8-48设定值1:
F8-49设定值
2:
F8-50设定值3:
F8-51设定值
4:
数字端子选择57、58时组合选择
0
×
F8-68
停机抱闸信号选择
0:
电平方式1:
脉冲方式
0
○
F8-69
抱闸脉冲宽度设定
0.00~650.00s
0.00s
○
F8-70
PID输出逆转选择
0:
与通用SB70的处理方式相同
1:
PID输出为负时,以0为极限
0
○
数字输入端子变更部分
F4-00
X1数字输入端子功能
22:
卷径计算禁止
23:
卷径复位
24:
收放卷模式切换
25:
张力控制禁止
26:
PID输出保持
27:
预驱动使能
28:
换卷信号输入
30:
断带故障输入
31:
断带故障禁止
55:
积分禁止
56:
禁止过程PID并清除PID积分值
57:
材料厚度选择1
58:
材料厚度选择2
59:
初始卷径选择1
60:
初始卷径选择2
61:
计圈脉冲信号输入
62:
预留
1
×
F4-01
X2数字输入端子功能
2
×
F4-02
X3数字输入端子功能
3
×
F4-03
X4数字输入端子功能
4
×
F4-04
X5数字输入端子功能
12
×
F4-05
X6数字输入端子功能
13
×
F4-06
FWD数字输入端子功能
38
×
F4-07
REV数字输入端子功能
39
×
数字输出和继电器输出变更部分
F5-00
Y1数字输出端子功能
24:
检测到断带
25:
换卷信号输入
26:
设定卷径到达
27:
最大卷径到达
1
×
F5-01
Y2数字输出端子功能
2
×
F5-02
T1继电器输出功能
5
×
F5-03
T2继电器输出功能
13
×
模拟量及脉冲频率端子设置变更部分
F6-14
AO1功能选择
38:
补偿转矩
39:
补偿前转矩给定
43:
ASR输出值
44:
当前卷径
45:
锥度调整后的张力给定值
46:
当前线速度
47:
张力给定转矩
48:
匹配频率
0
×
F6-18
AO2功能选择
2
×
F6-25
PFO功能选择
0
×
PID参数变更部分
F7-11
PID参数过渡方式
0:
数字输入36“PID参数2选择”确定1:
根据运行频率过渡
2~5:
算术单元1~4
6:
按线速度过渡
7:
按卷径大小过渡
0
×
Fd-31
积分限幅调节
0~100%
100%
○
Fd-32
积分削弱系数
0.000~10.000
0.000
○
数据监视功能块变更部分
FU-21
当前卷径
显示值在最小卷径与最大卷径之间,分辨率:
1mm
0
△
FU-22
补偿转矩百分比
以2.5倍电机额定转矩为100%,分辨率:
0.1%
0
△
FU-23
张力控制线速度
显示值在最小线速度与最大线速度之间,分辨率:
0.1m/min
0
△
FU-60
数字输入端子累计圈数
0~65535
0
△
第三章功能详解
3.1张力控制专用功能参数
F8-00
张力控制模式选择
出厂值
0
更改
×
设定范围
0~4
&此功能用于设定采用的张力控制模式,具体定义如下:
F8-00=0:
无效;
F8-00=1:
张力闭环速度控制模式;
F8-00=2:
张力闭环转矩控制模式;
F8-00=3:
张力开环转矩控制模式;
F8-00=4:
预留。
F8-01
收放卷选择
出厂值
0
更改
×
设定范围
0~2
&此功能于用选择张力控制时的收、放卷控制:
F8-01=0:
无收放卷控制;主要用于无卷径变化的情况,如双变频器拉丝机的主拉、直进式拉丝机的拉伸级等;
F8-01=1:
选择收卷控制方式;
F8-01=2:
选择放卷控制方式。
注意:
选择了收卷控制方式(F8-01=1)时,需要将F7-15=0(正作用);选择了放卷控制方式(F8-01=2)时,需要将F7-15=1(反作用)。
F8-02
变速器传动比
出厂值
1.00
更改
×
设定范围
0.01~300.00
&在选择张力控制以后,必须根据实际的机械传动比进行正确设置此功能参数。
F8-03
前馈速度源选择
出厂值
0
更改
×
设定范围
0~9
&此功能用于设定采用的前馈速度源,可根据现场的实际情况选择前馈速度源给定方式,具体如下表所示:
F8-03
功能描述
备注
0
无前馈速度给定
此时PID闭环工作在前馈为0的PID修正模式
1
由AI1模拟信号给定
参照F6功能块AI1相关的功能设定
2
由AI2模拟信号给定
参照F6功能块AI2相关功能设定
3
由PFI(脉冲信号给定)
参照F6功能块PFI相关功能设定
4
UP/DOWN端子给定
参照F4功能块数字输入端子设定及UP/DOWN相关功能设定
5~8
由算术单元1~4给定
参照FE功能块算术单元相关功能设定
9
由匹配频率给定
由当前线速度和卷径计算匹配频率
F8-04
切换转矩设定
出厂值
0.00%
更改
○
设定范围
0.00%~250.00%
&此功能用于控制转矩控制模式和速度控制模式的切换,减小起动时对系统的冲击。
&当系统工作在转矩控制模式时,如果设定了切换转矩,则在切换转矩以下时强制切换为速度控制模式,切换转矩以上时切换回转矩控制模式。
&在速度控制模式时,如果有前馈速度,则速度给定为前馈速度,否则由给定频率确定;预驱动端子有效时,给定频率为当前匹配频率。
F8-05
张力设定选择
出厂值
0
更改
×
设定范围
0~9
F8-06
张力数字设定
出厂值
0.00%
更改
○
设定范围
-100.0%~100.0%
&F8-05用于设定目标张力的给定方式,具体如下表:
F8-05
功能描述
备注
0
由功能F8-06设定
—
1
由AI1模拟量给定
参照F6功能块AI1相关的功能设定
2
由AI2模拟量给定
参照F6功能块AI2相关功能设定
3
由PFI(脉冲信号)给定
参照F6功能块PFI相关功能设定
4
由UP/DOWN端子给定
参照F4功能块数字输入端子设定及UP/DOWN相关功能设定
5~8
由算术单元1~4给定
参照FE功能块算术单元相关功能设定
9
由PID给定通道选择
参照功能参数F7-01的相关设定
注:
在上表中用模拟信号给定张力时,给定信号的上限值(如0~10V信号的10V)对应功能F8-10(最大张力)的设定值。
&F8-06在F8-05=0时设定值有效,以百分比的形式设定目标张力(目标位置)(在通过张力摆杆等反馈时),具体定义:
100%对应F8-10(最大张力)的设定值。
例:
F8-10=3000N,目标需要控制的张力为2000N,则有:
张力数字设定=(2000÷3000)×100%=66.7%
根据上面的计算有:
此功能的设定值为66.7。
F8-07
零速张力设定选择
出厂值
0
更改
×
设定范围
0~8
F8-08
零速张力数字设定
出厂值
0.00%
更改
○
设定范围
-100.0%~100.0%
&F8-07设定零速张力的给定源,具体如下表所示:
F8-07设定值
功能描述
备注
0
由F8-08设定
—
1
由AI1模拟给定
参照F6功能块AI1相关的功能设定
2
由AI2模拟给定
参照F6功能块AI2相关功能设定
3
由PFI(脉冲信号)给定
参照F6功能块PFI相关功能设定
4
由UP/DOWN端子给定
参照F4功能块数字输入端子设定及UP/DOWN相关功能设定
5~8
由算术单元1~4给定
参照FE功能块算术单元相关功能设定
&F8-08用于设定变频器处于零速状态时的控制张力。
以百分比的形式设定,100%对应F8-10(最大张力)的设定值。
例:
F8-10=3000N,目标需要控制的张力为1500N,则有:
张力数字设定=(1500÷3000)×100%=50.0%
所以F8-08的设定值为50.0。
F8-09
零速阀值
出厂值
0.00Hz
更改
○
设定范围
0.00~F6-06(最大频率)
&此功能用于判断变频器是否处于零速状态,当变频器输出频率小于在此功能设定值时,变频器进入零速状态。
F8-10
最大张力
出厂值
0N
更改
×
设定范围
0~30000N
&用于设定张力控制时模拟给定或反馈的满量程值,同时也是目标张力数字设定100%的对应值。
F8-11
张力锥度源
出厂值
0
更改
×
设定范围
0~8
F8-12
张力锥度数字设定
出厂值
0.00%
更改
○
设定范围
0.00~100.00%
F8-13
张力锥度修正量
出厂值
0mm
更改
×
设定范围
0~10000mm
&张力锥度控制仅用于收卷时有效。
在收卷过程中,有时需要张力随作卷径的增大而降低,保证材料卷曲成型更好。
&有张力锥度调节时,目标张力的计算公式:
上式中:
F:
实际张力(N);
F0:
设定张力(N);
k:
张力锥度;
D:
当前卷径(mm);
D0:
最小卷径(卷轴直径)(mm);
D1:
张力锥度修正量(mm)(F8-13设定值)。
&张力锥度的设定方式如下表所示:
F8-11设定值
功能描述
备注
0
由F8-12设定
—
1
由AI1模拟设定
参照F6功能块AI1相关的功能设定
2
由AI2模拟设定
参照F6功能块AI2相关功能设定
3
由PFI(脉冲信号)设定
参照F6功能块PFI相关功能设定
4
由UP/DOWN端子给定
参照F4功能块数字输入端子设定及UP/DOWN相关功能设定
5~8
由算术单元1~4给定
参照FE功能块算术单元相关功能设定
&并且经过张力锥度调节后的张力如下图所示:
上图中:
F0:
设定张力(N);
F:
当前卷径所对应的张力(N);
D0:
最小卷径(空卷卷径)(mm);
D:
当前卷径(mm);
&从上图中可以看出,经过张力锥度调节后,材料上的张力随作卷径的增大而减小,这样可以避免当卷径变大时将内层的材料压皱变形。
&对于需要变频器输出模拟信号控制外部张力给定机构时,模拟输出选择项设为“45”。
F8-14
卷径计算方法
出厂值
0
更改
×
设定范围
0~9
F8-15
最大卷径
出厂值
2000mm
更改
×
F8-16
最小卷径
出厂值
400mm
更改
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