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 关于夹送辊张力控制问题的求助

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我心依旧0705
侠圣

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楼主    2019-05-14 11:54:09
主题:关于夹送辊张力控制问题的求助 精华帖 

我们现在对一台铜带材处理设备进行改造,要实现带材重卷功能,但由于机列较长,除了开卷机和卷取机之外,工艺上要求中间的夹送辊也要参与带材的传送,用以稳定带材。我们其它的重卷机都是只有开卷机和卷取机的,重卷的效果可以调得很好,但现在中间加了一个夹送辊参与工作,我就有点不知道怎么控制它了。电机驱动都采用S120变频器,我现在给夹送辊通过转矩限幅的方式施加一个微小的张力,但是现在夹送辊到卷取机这一段的带材有比较大的跳动,也就是张力不稳,找不到原因。先抛开开卷机和卷取机不讨论,我想向各位老师请教,这个夹送辊应该如何控制比较好?是应该通过转矩限幅给它施加微小的张力呢,还是让它完全以速度模式(满转矩)运行呢?如果需要给它施加转矩限幅的话,怎样才能使它不影响到夹送辊前后的张力?请各位老师不吝赐教,谢谢了。



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kdrjl
至圣

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1楼    2019-05-14 16:31:39
主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

这个系统是谁设计的呢?找设计的本人,咨询一下这个系统结构中夹送辊的物理意义,和作用?知道它的工作任务了,控制上不就知道该咋办了?


只有在知道并理解设备结构原理以后,控制该采用什么对策才会明朗。

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LLLWH
奇侠

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2楼    2019-05-14 16:45:14
精华帖  主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

   重卷机组有夹送棍是一个好的方案,夹送棍是用于开卷和卷曲的张力分割,给的夹送力的大小以开卷和卷起张力互不影响为准。

老兵
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3楼    2019-05-14 18:02:53
精华帖  主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

我感觉夹送辊应该是速度闭环+转矩限幅。

夹送辊的速度应该稍高于开卷机。转矩正向限幅尽量小,反向限幅限满,以保证当开卷机还有料时,夹送辊就是个辅助传送;当开卷机没料时,它就替代开卷机保持与收卷机之间的张力


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刘工TIA
侠圣

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4楼    2019-05-15 08:24:50
主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

从这个图来看,夹送辊不就是起牵引作用吗?

 直接将这个电机作为线速度给定,进行速度控制就行了啊。

LLLWH
奇侠

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5楼    2019-05-15 08:34:47
主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

   对的,兵版说的对,夹送辊就是一个双闭环,【速度环+电流环】。但不同的是这个速度环是线速度环,来自带材的速度。【因为开卷和卷曲加张后和速度无关,只维持恒张力就行了】夹送辊对钢带的压力大小,类似轧机的主轧的压下量或压上量。是不由夹送辊控制的。在加张后带材走于不走有夹送辊电机控制。夹送辊电机不转,这时叫静张状态。所以重卷机组的带材速度是由夹送辊电机速度决定的。原来调过铝带材的重卷机组,大概有点了解,那还是模拟电路板的,调试很麻烦。

Zane
至圣

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6楼    2019-05-16 11:34:32
精华帖  主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

我认为,牵引辊就是速度控制,硬特性,作为工艺速度。在牵引辊两侧张力是隔断的


扭矩限幅就是软特性了,工艺线速度会变化,这不符合收放卷恒线速恒张力的控制要求。


控制时应注意观测牵引辊的输出功率。

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北风里的狼
新手

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7楼    2019-05-16 13:58:49
主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

这个要根据结构定,一般这种夹送辊常规是作为系统的主速度的,即夹送辊的线速度恒定,不需要扭矩限幅

夹送辊前后有浮动辊时,开卷和收卷的速度根据浮动辊位置做速度闭环,开卷张力和收卷张力由浮动辊控制,可以根据有没有张力传感器做开环张力还是闭环张力

夹送辊前后无浮动辊时,开卷轴和收卷轴做速度控制,扭矩限幅,不同的是开卷轴线速度速度要小于夹送辊,收卷轴线速度大于夹送辊

小小的鱼
游士

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8楼    2019-05-16 15:39:26
主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

个人看法,牵引辊和收卷机之间钢带抖动是张力不匹配造成的。牵引辊应该用速度控制,开卷和收卷用张力控制,牵引辊功率只要能平衡开卷和收卷设定的张力差即可,不一定要多大功率。这样开收卷之间的张力也就被速度辊隔断。换句话说牵引辊只负责带材运行速度,开卷机和收卷机分别负责前后段张力。

我心依旧0705
侠圣

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9楼    2019-05-16 21:46:05
精华帖  主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

欢迎大家加入讨论。我们这个设备开卷机电机是75KW,卷取机电机是85KW,夹送辊电机只有7.5KW,设计者的用意就是卷取机是速度模式,以恒速、满转矩运行,卷取机速度和张力的稳定,可以使带材在卷取机上卷得更齐。张力设定在开卷机上,卷取的张力主要靠开卷机和卷取机之间的对拉来建立。而夹送辊的作用就是稳定带材和稍微帮助一点开卷机建张,所以夹送辊的转矩设定很小,我自己觉得它应该不会起到分割前后张力的作用。

现在主要的问题就是从夹送辊到卷取机之间的带材张力不稳,有跳动,导致卷取不齐。开卷机到夹送辊之间的带材看上去也有轻微的抖动,但我感觉是由夹送辊之后的带材跳动影响的,所以根源还是夹送辊到卷取机这一段带材的张力不稳。

麻烦各位老师再给分析分析,这个卷取张力不稳的问题应该如何解决,谢谢大家!

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Zane
至圣

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10楼    2019-05-16 22:54:25
精华帖  主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

犹抱琵琶半遮面,实质性的内容终于显现了。


我认为,就是牵引电机的功率选小了,两边收放卷两个巨人角力,牵引在中间根本Hold不住,只能做墙头草,那边强就倒向谁,牵引的立场不坚定,张力就会不稳定。



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老兵
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11楼    2019-05-17 06:45:13
精华帖  主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

收放卷都工作时,夹送辊睡觉,随大流。

放卷机没料瞬间,夹送辊替代放卷机,与收卷机之间张力控制

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aa13123
至圣

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12楼    2019-05-17 08:06:39
主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

应该是这个道理,带材头尾时使用

kdrjl
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13楼    2019-05-17 09:49:37
主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

哈哈,谢谢楼上各位的精彩发言和热烈讨论交流。


说实话,楼主问题提出以后,我一看,有关卷绕工艺。这其实是一个传动版区曾经的热门话题呢。可是楼主把自己的问题系统介绍的太少了。于是提示他尽可能的把问题、原理了解更清楚一些。


哇,没想到,后面大侠们就展开了热烈的点评与交流。我看了非常受益。谢谢。从本楼交流内容可见,同样一个系统结构,控制策略不同,却可以殊途同归。传动技术精彩魅力就在于此。受教了。


其实楼主如果看到本楼交流到此,对自己的问题也应该有所领悟了。接下来就是着手处理收卷(卷取)机的转矩波动问题了吧?期待问题解决后的消息。

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我心依旧0705
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14楼    2019-05-17 13:15:16
主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

讲得太好了,设计者就是这个意思,让您给总结出来了。

我现在也想让夹送辊睡大觉,可是具体应该怎么做呢,卷取机功率大,又是满转矩,开卷机肯定拉不动它,我现在夹送辊的速度给定比卷取机稍慢,开卷机的速度给定又比夹送辊稍慢,但它们实际的线速度应该是被卷取机拉着一起跑,夹送辊的转矩给定我给了-150N,这个值是机械人员估算的,就是希望它能消除齿轮箱阻力即可,实际上就是希望它睡大觉。

各位给看看,我这么设置有没有问题?我一个同学说他以前在别的设备上这么做过,效果还可以。这次我也照他的思路去做却出现张力不稳的现象,麻烦各位帮着给分析一下。

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LLLWH
奇侠

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15楼    2019-05-17 13:27:31
主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

   夹送辊如何能睡大觉呢。夹送棍电机不转重卷机就是静张状态,就是说带材是不动的。那如何重卷带材呢。

春天
侠客

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16楼    2019-05-18 09:19:49
主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

这样复卷机,夹送辊作主线速度控制,起隔离收放卷作用。如果夹送辊提供静摩擦力少系统工艺性就差。也就是说张力不易稳定。

YiMoon
至圣

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17楼    2019-05-18 13:28:03
精华帖  主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助


从镀锌行业来分析楼主这个问,感觉这个夹送辊应该是作为送带头用,而不是作为运行过程中分割开卷机和收卷机张力的作用,因为功率太小了,如果作为分割张力的话,最好用S辊,且加大功率(如图1)。

而且如果夹送辊上下压着运行,两边压力不一样,会导致带钢跑偏(如图2)。

如果还想用这个微张力功能,楼主可以试下打开S120的DROP功能试一下,不知可否达到要求。

图1:


图2:



Keep calm and carry on!!!
高山孤影
至圣

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18楼    2019-05-18 15:49:45
主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

楼上所言有理啊,分割张力,如果功率太小是不行的,就像我们柔性膜上的卷取机,在生产光面膜时,需要一个压辊压在主收卷轴上,起分割张力的作用,压力不够照样串卷。楼主的应用肯定不是分割张力的用法,如果单纯起到导向+辅助牵引的作用,可以跟卷取机做速度同步试试。

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Zane
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19楼    2019-05-18 17:26:34
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我认为,这个有些想当然了,放卷放完后,牵引能拽住尾料?这有悖于随大流的初衷啊,失速是必然的!
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Zane
至圣

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20楼    2019-05-18 17:30:45
主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助
要抵消减速箱阻力,牵引辊怎么着也得是正扭矩给定,怎么会是负扭矩给定呢?说不通呀!
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我心依旧0705
侠圣

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21楼    2019-05-18 19:06:01
主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

夹送辊的张力给定值-150N,我是这么理解的:假如减速箱阻力是100N,现在给它施加-150N的这算扭矩,那最终在夹送辊处带材上产生的张力就是-250N,也就是一个微小的朝向开卷机的张力。我也不知道这个张力是过大还是过小,但似乎觉得这应该不至于引起带材张力不稳的跳动吧?各位怎么看?请大家给以分析和指点,谢谢大家!

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高山孤影
至圣

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22楼    2019-05-18 19:39:43
主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

我认为这个夹送辊的速度应该是在卷取辊和开卷辊之间才对。

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老兵
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23楼    2019-05-19 11:23:56
主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

是否失速,取决于夹送辊的工作半径与卷取机成卷后的半径的比。只要小于7.5:85,就不会失速。

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Zane
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24楼    2019-05-19 15:59:00
主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

最大就7.5千瓦的牵引电机,你想hold住85kw的卷取电机?玩四两拨千斤吗?P=FV,能量守恒定律要满足吧?所以,失速就是必然的。


如果叫牵引电机,那功率就是小了,牵引电机的功率就应该满足最大工艺卷取功率的需求才行,否则就只能叫夹送电机,是否要跟随工作都无所谓的。弄么弄个夹送辊,用的时候又想当牵引辊起作用,那才是问题。


直接收放卷最大的缺点就是张力线速度的波动不好控制

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老兵
至圣

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25楼    2019-05-19 16:43:51
主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

如果放卷快完毕时,收卷机还全速运行,那当然夹送辊是拨不了千斤的。

但如果降速呢?7.5KW就不需要去对抗85KW的大力士了吧?


一个工程,当机械结构已经设计制造完毕,电机也已经安装到位了,出现问题怎么办?推倒重来?那肯定不现实,只能是尽量从工艺的角度去弥补,而这个弥补过程通常是由电气来实施。


这么多年做下来,不合理的工程设计肯定会碰到,为修正不合理的设计而做的后期改造肯定也会有,但是,这都需要后续的费用及论证,更需要一些扯皮时间。做为电气调试的乙方(甚至是丙方丁方),通常是在重重压力下只能尽可能的去先保证业主的生产,然后再去论证改造的事,而无法面对多重甲方来一句:你这个设计不合理,我调不出来。


回到楼主的话题,楼主一直说新增的这个设备叫“夹送辊”,从未说过叫“牵引电机”。我也不明白为什么这个东东就被理解成牵引电机了。而且,楼主很明确的提到他们以前的案例中就没有这种东西也可以工作的很好,加了这个东东楼主就不知让他怎么工作了。所以,想解决这个问题其实挺简单的,就是直接全程让它睡大觉都可以,就像你说的:是否要跟随工作都无所谓的。对吧,黄工?如果想锦上添花,就让他再夹送一下头尾。这都是可以的。


题外话:这东东,冶金行业类似的设备也有,比如成品倍尺飞剪前的夹送辊。新生产线刚投产时,都要调试出所有的功能,但是,运行一段时间后,你再回访,十有八九,这个设备已经不用了。甚至对一些老油条的操作工,在投产时,这东东就不投运

但是,对于高速线材吐丝机前的夹送辊,就是必须的,一两百KW的电机有时一不小心还会过载



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Zane
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26楼    2019-05-19 17:18:19
精华帖  主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

 既然叫夹送辊,起卷送料之后就没它啥事儿了,抬起停机搁一边,收放卷过程乃至尾料处理要它参与干啥?楼主给的图及说明就是有当牵引辊用的企图。


再说了,降速一样hold不住,还是失速的结果,7.5KW是额定功率值,额定转速下的额定输出扭矩,你降速了,即使你输出额定扭矩,你的输出功率就不是额定值了7.5KW了,而降速工程中,你的动态卷取功率是多少?


还有,作为夹送辊的设计,一定是小功率低转速大扭矩输出,还要同时要满足高速卷取线速度的工艺需求,机械上很难做到的。也就说即使要当个摩擦辊来用,转速也不够,弱磁?输出扭矩又有多少?意义何在?


工艺上要求中间的夹送辊也要参与带材的传送,用以稳定带材。


楼主的机械方案现在看来最多就是当个摩擦辊来用,很明显控制上是不甘心当摩擦辊用的,就是这个想法导致问题的出现,前面讲过了,没有牵引辊定速控制,直接收放卷的张力和线速度波动是很难控制的,这个棍子起不到稳定的作用。



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27楼    2019-05-19 17:32:58
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再说了,降速一样hold不住,还是失速的结果,7.5KW是额定功率值,额定转速下的额定输出扭矩,你降速了,即使你输出额定扭矩,你的输出功率就不是额定值了7.5KW了,而降速工程中,你的动态卷取功率是多少?

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降速过程,那是收卷机及放卷机之间的事,夹送辊此时就是跟随就可以,没必要出力啊,根本就不用考虑功率

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侠圣

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28楼    2019-05-19 20:46:03
主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

 打开S120的DROP功能才是正道,可以实现夹送辊正负张力微调。

至于带材跳动,还是通过三台电机的速度和转矩曲线来分析吧。

不提无意义的问题; 不做无意义的回答。
LLLWH
奇侠

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29楼    2019-05-20 08:36:33
精华帖  主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

    仔细看了楼主的论述,楼主单位原来其它重卷是夹送棍无电机,现在方案夹送棍有了电机。有了困惑。我感觉实际这个有电机和无电机方案,控制思路是不一样的,不能柔到一起研究。有电机方案实际就是一个轧机的方案缩影。开卷和卷曲都是张力控制,夹送棍是速度控制。带材速度由夹送棍说了算,所以夹送棍电机工作时必须转,不转就是相当于轧机的静张状态。

   而夹送棍无电机控制是和上面不同的,这个方案是开卷是张力控制,卷曲是线速度控制,带材的速度由卷曲机的线速度设定决定。见下图





这个是当年现场调试的记录,对应夹送棍无电机方案。时间太长了,八几年的事,给楼主一点参考。


Zane
至圣

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34楼    2019-05-21 23:58:33
精华帖  主题:回复:关于夹送辊张力控制问题的求助

其实参与讨论的很多人都已明白楼主您的系统的现状,但楼主您至今却都还没说清楚您的系统的收放卷驱动的工作模式。


正是因为您不清楚,所以您才无法分析导致问题的原因。


首先,可以确定是您系统改造前,就是收卷是速度控制,放卷是力矩模式,如32楼所述,从您的描述中也可以得到验证;

其次,您改造后增加了夹送辊,但收放卷控制模式并没有实质性改变;

第三,我们先说一下放卷,驱动转矩输出控制随卷径变化而变化,您是如何测卷径的?传感器直接测量(激光或超声波测径),还是线速度/转速关系计算获取?前者信号滞后,但测量精度较高,不受材料弹性及张力波动影响,后者信号同样滞后,同时受材料弹性及张力波动影响,信号波动较大;


第四,我们说收卷,说到底收卷还是个软特性的控制,所以不管您的电机应该是否闭环开环,所谓的线速度闭环其实是工艺闭环,是由驱动装置的工艺调节器或PLC的PID功能块来实现的,这样的系统依然还是一个滞后的系统;


第五,这样收卷和放卷是两个滞后的调节不同步系统,微观上材料的受力和及线速度是一直在一个范围内波动变化的,参数设置不巧会发生什么?振荡!所以这种系统只适合低速要求不高的应用场合。


第六,说到底,楼主的系统改造后,最大的变化在哪里?夹送辊鸟枪换炮,被动辊变主动辊,自带驱动了,而且要连续工作了;呵呵,就是这个夹送辊导致了楼主所说的线材的张力和线速度的规律性的波动,这其实就是振荡。其实,原先的无动力夹送辊,如果转动惯量比较大的话,如果参与到工艺卷取过程中当个摩擦棍用的话,一样是会引起张力和线速度的振荡的;现在由于是动力辊,配了减速机及电机,系统的转动惯量增加了不少,更要命的是,这个驱动的控制系统与收放卷的控制系统的条件控制也是不同步的,收卷要提速得靠材料的弹性形变带动夹送辊,关键它还不怎么愿意听你的(它有它的给定),材料张力大了;反过来,收卷要减速,夹送辊不但还不知道,甚至还刹不住脚,材料张力小了;这还没算放卷的影响呢,当然有可能是抵消,也可能是叠加,这样一个系统能调稳定吗?这个夹送辊其实就是个波动倍增器,根本起不了稳定线材的作用。


结论,楼主的所谓改造我看没啥意义,瞎忙活!


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