www.xiaopingji.com张力控制。开卷张力根据机组状态分为静张力和工作张力．静张力用于机组速度V=0时；工作张力用于机组速度V≠O时。通常情况下。具有张力控制的变频调速系统是建立在变频器、电机、速度和张力对象的数学模型基础上。冷轧1725mm剪切线开卷机间接恒张力控制系统，采用检测速度的方法，利用检测到的机组线速度V及开卷机电机角速度n 计算卷径，然后计算转矩M ，进而通过变频调速装置控制电动机的电枢电流I，以达到控制张力的目的。系统由卷径计算、转速给定计算、转矩给定计算、转矩动态补偿计算、速度调节器、电枢电流调节器等模块组成。 ．
3．1 卷径计算
在间接恒张力控制系统中。卷径D是一个非常重要的参数．直接影响着对张力的控制。在开卷的整个过程中卷径一直在减小，所以需要在线实时地对其进行计算，计算公式(4)：
D =v／(叮『n ) (4)
式中n 为开卷机实际转速，可根据电动机上增量编码器的测得信号换算和减速箱的速比算出，n 作为变频器转速反馈输入；v为带钢运行的线速度．取自机组上速度基准点设备的速度反馈信号。在实际生产中当穿带完毕加载张力后进入联动生产时。一旦启动，就有机组线速度信号V，开卷
机也随着运转。同时就有转速反馈信号n ，于是根据公式(4) ，钢卷卷径D的实际值D 就可以计算出来．为保证计算结果正确，系统内部设有卷径限幅最小卷径为508mm，最大卷径为2000mm。在机组速度为0或未加载张力时，是无法用以上原理计算卷径的。为确保系统正常工作，就需设定卷径初始值。此初始值由系统内部设定为带钢的最大卷径限幅D,~=2000mm，第一用于建立静张力(机组速度为O)时计算n 和M 第二用于穿带时，开卷机与夹送辊(或卷取机)联合点动(未加载张力)，计算n 。
3．2 转速给定计算
开卷机电动机转速的给定值是由带钢的线速度除以卷径得到的，计算公式(5)：
r~=V／(叮『D ) (5)
式中：n 变频器转速设定输入。当机组穿带完毕加载张力进入联动状态后，机组并未运行，而是首先要在夹送辊(或卷取机)和开卷机带钢之间建立静张力，将带钢拉紧，为开卷做准备。此时V=0，n =O，为建立静张力，需有一个转速给定初始值输入变频器。为此经过测算和实验，系统以一个负饱和设定值V．~xi0％作为带钢线速度补偿，计算给定转速n 静=V ×1O％，D一输入变频器，这样，当V=0时，n ≠0。
3．3 转矩给定计算
张力设定按钮设置在主操台上，用PLC程序实现电位计功能。以设定张力T的大小。由间接恒张力控制原理可知MD=M．FDT／(2 i11)，当张力T设定完成后保持恒定，电磁转矩MD和卷径D成正比。通过以上卷径计算得到卷径D的实时值D计算出电磁转矩给定M 。M 作为变频器转矩设定输入。同上，当机组穿带完毕加载张力进入联动状态后，机组并未运行V=O，被调的电枢电压U=O，电枢电流I=0，电磁转矩M。=0，同样为建立静张力，需有一电磁转矩与静张力力矩平衡，为此经过实验，系统以设定值M 静=T×(25—3o)％ 作为静张力的转矩给定输入变频器。因此有了n 静和M嘣静，从而当V=0时就可以产生一定的电流初始值。也就建立起了静张力。在生产时转矩给定值是以工作张力状态还是静张力状态输入变频器，由系统根据预先设定的条件做逻辑判断。在开卷过程中，为了保证控制的精度，还要充分考虑开卷机在加减速时动态阻转矩对电磁转矩的影响。即当系统处于稳态工作时动态阻转矩为零；而当系统处于加减速过程时，就产生动态阻转矩Md=J~dco／dt，根据转矩平衡方程式MD—MT=Md需进行转矩的动态补偿计算。与转矩给定叠加。
3．4 速度调节器
速度调节器是开卷机控制系统的核心之一。在开卷过程中，机组线速度保持不变，钢卷卷径减小，开卷机转速增大。系统采用参数组态方式，将变频器转速设定输入 和变频器转速反馈输入n蝴，输
入1336Force变频器的速度调节器，根据(6)、(7)式的计算值由变频器自带的速度调节器实现速度闭环、电势闭环控制以及磁通调节。在基速以下满磁升压。基速以上弱磁恒压，调压与调磁的转换是根据变频器内部信号自动进行的，无需外部设定。
= (u—IR)／K (6)
An=nlel—n (7)
式中：U——电枢电压：
R—— 电枢回路总电阻；
K 电动势常数。
3．5 电枢电流调节器
。变频器转矩设定输入M 与速度调节器输出一起进入变频器转矩调节器，转矩调节器输出经过补偿的转矩信号成为速度调节器的输出限幅．同时也输出经限幅的电流参考进入电流调节器。实现M—I的自动转换，这样电动机的电枢电流I受到卷径D的控制，从而间接地控制了张力的大小。
4 系统实现
本系统采用软硬件结合的方式，以A—B公司1336Force VC型磁场定向矢量控制变频调速器为基础。通过ControLogix 1o~x5550处理器和用功能图块编程的张力控制程序软件以及控制网网络，构成开卷机间接恒张力控制变频调速系统。1336Force变频器使用A—B公司的专利Force技术。磁场定向控制方法，对交流电动机用于产生转矩的电流和用于产生磁场的电流进行解耦，结合电流调整脉宽调制技术和微处理器，分别独立控制交流电动机的转矩电流和磁通量，以实现精确的转矩和磁通控制．使交流电动机真正获得“类似直流调速”的卓越性能。
圈2 主程序流程
在本系统中。硬件采用参数组态方式利用1336Fol'ee变频器本身具有的速度环、电流环调节系统实现速度调节、转矩调节、电枢电流调节、磁通调节等控制功能。同时1336Force变频器还完成其它监控和附加功能如独立设定转矩、功率和电流极限值；通过电动机温度补偿和过程微调控制器精确调整速度和转矩。实现更好的转矩控制等。软件采用RS gix5000功能图块编程的张力控制程序完成卷径计算、转速给定计算、转矩给定计算、转矩动态补偿等信号的控制。同时实现转矩控制模式的选择完成速度一张力控制的自动转换。实现工作张力和静张力的转矩给定输入的自动转换等。软件程序放在ControLogix logix5550 处理器中处理，1336Force变频器与logix5550处理器通过控制网连接。系统控制功能的实现主程序流程如图2所
示。
5 结束语
冷轧1725mm剪切线投人运行，重卷机组开卷机最高速度高速档300米／分钟。最大张力36OookN，低速档200米／分钟，最大张力24000kN；横切机组开卷机最高速度120米／分钟。最大张力15o0okN。机组运行时张力控制精度稳态为±3％。动态为±6％。本开卷机控制系统采用检测速度计算卷径的间接张力控制方式，与采用张力传感器的张力闭环控制方式和采用卷径传感器的间接张力控制方式比较而言，张力控制精度相对较差。但在实际生产过程中．系统运行稳定，带钢张力平稳，故障率低，特别是加减速时，带钢张力仍能很好的保持平稳。系统各项性能都达到了生产技术指标，完全能够满足机组对开卷机速度一张力控制的生产工艺要求。