目录第二章控制功能概述2.1三种张力控制方案2.3线速度检测42.5惯量补偿52.6断带（线）检测功能62.7自动换卷控制逻辑2.8PID参数----第三章功能参数表83.2.1F0基本功能93.2.2F1电机参数103.2.3F2辅助参数123.2.4F3矢量控制153.2.5F5开关量端子---173.2.6F6模拟量端子-193.2.7F7过程PD3.2.8F8张力控制功能13.2.9F9通讯及总线233.2.10FA增强功能253.2.11FB编码器功能273.2.12FC张力控制功能2273.2.13Fd显示及检查293.2.14FE厂家保留3.2.15FF通讯参数32第四章功能参数说明344.1基本功能344.2电机参数344.3辅助参数34374.5开关量输入输出端子功能4.6模拟量输入输出端子功能42434.8张力控制功能1---444.9张力控制功能2464.10显示与检查功能47第五章控制方案选择和调试495.1确定张力控制方案496.1张力闭环（速度模式）控制案例1-TD3300在铜线拉丝机上第一章序言1第一章序言感谢您使用艾默生网络能源有限公司生产的D3300系列张力控制专用变频器。本手册是针对TD3300张力控制功能的说明，使用时必须与TD3000用户手册配合使用。TD3000张力控制使所控制的牵引机自动跟踪系统的速度变化，并控制输出转矩使带(线)材上表面张力保持恒定。卷曲类控制是其典型的应用，对于收、放卷的控制，变频器内部自带卷径计算模块，能够自动适应卷筒直径的变化。使用D3300张力控制专用型变频器不仅可以完全替代力矩电机、直流电机、张力控制器等而独立地构成张力控制系统，而且相对于传统的张力控制器加变频器控制方案，使用本变频器可以使系统更简洁、降低成本、易于维护并且获得更为稳定的控制效张力控制系统专业性较强，使用前请仔细阅读本手册。E1-20020822-C-1.02第二章控制功能概述第二章控制功能概述在工业生产的很多行业中，都需要进行精确的张力控制，保持张力的恒定，以提高产品质量。这些行业诸如造纸、纸加工、印刷、印染、包装、电线电缆、光纤光缆、胶粘带、纺织、皮革、金属箔加工、纤维、橡胶等。在这些行业的收、放卷工艺中，都需要保持收放料（线材、带材）上张力的恒定。典型的张力控制收卷示意图如下：F驱动辊卷筒图1-1张力控制示意图2.1三种张力控制方案张力控制系统的目的就是保持线材或带材上的张力恒定，由本变频器构成的系统可以通过两种途径达到以上目的：一是通过控制电机转速来实现：另一种是通过控制电机输出转矩来实现。对应这两种途径，本变频器有三种控制方案可选择，功能码F3.06决定了选择哪种控制方案，F3.06设为0时，不选用张力控制功能，变频器作为通用变频器进行速度控制。A、张力闭环控制方案1（速度模式）(F3.06=1):通过调节电机转速达到张力恒定。首先由带（线）材的线速度和卷筒的卷径实时计算出同步匹配频率指令，然后通过张力检测装置反馈的张力信号(F7.03,反馈量输入通道选择)与张力设定值(F8.01)构成PID闭环，调整变频器的频率指令。同步匹配频率指令的计算方程式：=(VXpXi)/(πXD)其中：「变频器同步匹配频率指令V材料线速度电机极对数（变频器根据电机参数自动获得）i机械传动比(F1.00设定)D卷筒的卷径材料线速度由线速度检测模块获得，卷径由卷径计算模块获得，见2.2的介绍。E1-20020822-C-1.0第二章控制功能概述3此方案中，保证比较准确的同步匹配频率指令可以减少PD调节器的调节量，使系统更容易稳定，也就是线速度的检测的正确性比较重要。B、张力开环控制方案（转矩模式）(F3.06=3):通过控制电机输出转矩控制张力恒定。由设定的张力和卷筒的卷径计算出变频器的转矩指令。计算方程式如下：T=(FXD)/(2Xi)其中：T变频器输出转矩指令F张力设定指令(F8.01设定)D卷筒的卷径(F8.08)i机械传动比(F1.00)张力的计算受张力锥度的影响(F8.06)。变频器工作在转矩控制模式，可以获得更为稳定的张力控制效果。此方案无需张力反馈，但变频器需工作在闭环矢量控制方式，必须安装测速编码器。采用转矩模式进行张力控制时，必须考虑系统加减速过程中转动惯量的影响，见2.5关于惯量补偿模块的介绍。C、张力闭环控制方案2（转矩模式）：在开环张力控制方案的基础上增加了张力反馈闭环调节。通过张力检测装置反馈张力信号与张力设定值构成PID闭环调节，调整变频器输出转矩指令。这种方案可以保证更高的张力控制精度。请注意，在张力闭环控制时（对应于A和C两种方案），PD模块是自动起作用的，与功能码F0.03是否设为5无关。PID的给定并不是由功能码F7.00设定，而是由F8.01进行张力设定选择，若选用数字设定，则应将F8.03设成张力反馈信号最大时对应的张力值，或者认为PD给定为张力设定值相对于最大张力对应的电压，0~最大张力对应2.2卷径计算模块所有方案中都需要计算卷筒的卷径，卷径可以通过变频器内置卷径计算模块获得或通过外部卷径传感器获得，卷径来源可选择以下几种：A、线速度计算法：通过系统当前线速度和变频器输出频率计算卷径。方程式如下：D所求卷径：I机械传动比：V线速度：n电机转速E1-20020822-C-1.04第二章控制功能概述线速度通过线速度检测模块检测，见2.3的介绍当系统运行速度较低时，材料线速度和变频器输出频率都较低，较小的检测误差就会使卷径计算产生较大的误差，所以需要设定一个最低线速度(FC.04)，当材料线速度低于此值时卷径停止计算，卷径当前值保持不变。此值应设为正常工作线速度以下。B、厚度积分法：根据材料厚度(FC.06)按卷筒旋转圈数进行卷径累加（收卷）或递减（放卷），对于线材还需设定每层的圈数(FC.07)。计圈的方法可通过功能码FC.08选用外部计圈信号通过X8多功能端子输入，或通过电机测速编码器(PG)获得。此时应注意线速度的检测和卷径的检测不能同时都选择脉冲给定。即℉C.00选择4为X8输入时，F8.08不能选择5厚度积分法：反之亦然。C、棋拟量输入：当选用外部卷径传感器时，卷径信号通过模拟输入口输入，模拟输入对应0最大卷径(F8.09)。卷径具有掉电记忆功能，保证上电重新运行的连续性，但当换新卷时，必须通过卷径复位端子进行卷径复位，卷径将退回到初始卷径。可编程多功能端子设有三个卷径复位功能，分别对应三个初始卷径的设定(F8.12F8.13、F8.14)。2.3线速度检测在张力控制系统中，准确地检测线速度是很重要的。只有一种方案可以不用线速度信号：即选用直接控制电机的转矩且卷径来源不选线速度计算法。A、模拟量输入：线速度可以通过模拟量输入，模拟量输入的满值对应最大线速度(FC.03)的设定。最常用最简单的方法是用系统中转速与线速度成正比的驱动级的变频器运行频率模拟输出作为线速度信号，模拟输出量最大时对应的线速度设为FC.03。B、脉冲测速法：线速度也可以通过检测线速度的编码器来检测。脉冲信号由多功能端子X8检测，需要设置每米脉冲数(FC.02)，即带（线）材每走过一米，编码器发出脉冲的个数。C、通讯设定：通过RS485通讯输入线速度信号，此时通讯协议中主给定字自动作为线速度数据，0-2000H(对应的十进制值为8192)对应0-最大线速度(FC.03)，受通讯频率比例给定(F0.06)影响。2.4张力锥度控制有的卷曲控制，需要材料张力随若卷径增大而相应降低，以防止损伤卷轴和提高产品卷曲质量。张力锥度的公式为：E1-20020822-C-1.0第二章控制功能概述5F=FoX[1-K (1-Do/D)其中：F为实际输出张力F为设定张力K为张力锥度系数（由F8.06选择）D,为空心卷径（由F8.10设定）D为卷径实时值张力变化曲线如下：FDo图1-2张力锥度示意图2.5惯量补偿当张力控制选择开环张力控制或闭环张力控制模式2时，变频器工作于转矩模式，在系统加减速的过程中，需要提供额外的转矩用于克服整个系统的转动惯量。如果不加补偿，将出现收卷过程加速时张力偏小，减速时张力偏大，放卷过程加速时张力偏大，减速时张力偏小的现象。整个系统的转动惯量分为两部分：A、卷筒上材料的转动惯量它将随卷径的变化而变化，转动惯量补偿模块根据卷径自动计算转矩补偿量，用户需要设定材料的密度和卷轴的宽度，在功能码中用一个参数设定(FC.11)，为二者的乘积，都采用标准单位，密度为Kgm,宽度单位为maB、机械系统转动惯量包括电机的转动惯量、减速箱的转动惯量、卷轴的转动惯量等，机械系统惯量是固定不变的，但不规则，获得各部分转动惯量的准确值比较困难，为此，惯量补偿模块设计了系统惯量辩识的功能，在空载的情况下，通过两次不同转矩下(F2.19、F2.20设定)的变频器的自辩识过程，得到系统惯量补偿系数和摩擦补偿系数，辩识结果自动存入功能码FC.12和FC.10。用户也可以根据控制效果进行手工调整。E1-20020822-C-1.06第二章控制功能概述2.6断带（线）检测功能断带检测是根据卷径的异常变化来检测的，如果在收卷时计算出的卷径连续变小，或放卷时计算出的卷径连续变大的情况下，我们就认为可能发生断带（线）。这里判断的卷径是通过线速度计算的。无论选择哪种卷径计算方式，卷径计算模块都在通过线速度计算卷径，只是卷径计算方式若不选用线速度计算法，那线速度计算的卷径仅作断带检测使用，所以若要选用断带检测功能，必须有较为准确的线速度输入。线速度信号的检测误差有可能使卷径计算结果产生较小的卷径异常变化，而引起误报警，所以需要对断带检测的灵敏度进行调整，断带检测模块设置了三个功能码来控制检测的灵敏度：断带检测频率下限(F2.27)，断带检出时间(F2.28)，断带检测误差(F2.29),只有同时满足这三个条件，并将F2.26设置为1的情况下断带保护才动作。2.7自动换卷控制逻辑在连续工作的场合，自动换卷控制逻辑用来实现平滑的自动换卷，以提高生产效率。自动换卷功能需要外部控制器提供控制信号配合完成。A、预驱动过程待换上卷变频器接收到预驱动命令，无论3.06如何设置，都按照由给定线速度和初始卷径计算的匹配频率运行，至待换上卷线速度与系统线速度保持一致。当预驱动信号消失，控制方式切换到设定的张力控制模式。B、转矩记忆信号在将要换卷之前，转矩记忆信号使待换下卷变频器记住当前的输出转矩，供后面过程C、记忆转矩使能在待换上卷已搭上，待换下卷尚未换下时，无论采用那种张力控制模式，记忆转矩使能信号都将使待换下卷变频器切换到转矩控制模式，给定转矩指令即为之前变频器记忆的转矩。D、转矩提升功能当记忆转矩使能信号有效后，变频器即按记忆转矩进行转矩控制，经过设定的转矩提升延迟时间后，输出转矩将按设定的转矩提升比例进行提升，用于在切断瞬间保持线上较大的张力，使切断容易。当换卷结束，已换上卷变频器的预驱动信号撤消，已换上卷变频器转入设定的张力控制方式运行，换下卷变频器停机，换卷过程结束。E1-20020822-C-1.0