通过PLC计算卷径实现恒张力控制（无张力传感器）的核心思路

在钢带收放卷系统中，通过PLC计算卷径实现恒张力控制（无张力传感器）的核心思路是：**基于线速度与电机转速的卷径实时计算，结合转矩动态补偿**。以下是具体实现方案的分步说明：

---

### **一、卷径计算原理**

1. **基本公式**：  

   [

   D = rac{v}{pi cdot n} quad ext{（单位需统一，如线速度 } v ext{ 为 m/min，转速 } n ext{ 为 RPM）}

   ]

   - ( D )：实时卷径（米）  

   - ( v )：钢带线速度（通过编码器或前级设备获取）  

   - ( n )：电机实际转速（由590调速器反馈至PLC）

2. **滤波处理**：  

   对计算出的卷径进行移动平均或低通滤波，避免转速波动导致卷径跳变。

3. **初始卷径校准**：  

   系统启动时手动输入初始卷径，或在换卷时通过机械测量更新。

---

### **二、转矩控制逻辑**

1. **张力与转矩关系**：  

   [

   T_{ ext{set}} = F_{ ext{set}} cdot rac{D}{2} quad ext{（考虑机械效率 } eta ext{ 时需补偿）}

   ]

   - ( T_{ ext{set}} )：电机输出转矩设定值（Nm）  

   - ( F_{ ext{set}} )：目标张力（N）  

   - ( D )：实时卷径（m）

2. **调速器配置**：  

   - 将590直流调速器设为 **转矩控制模式**（参数配置为外部转矩给定）。  

   - 通过模拟量（如0-10V）或通讯（如Modbus）接收PLC发送的 ( T_{ ext{set}} )。

3. **动态补偿**：  

   - **加减速惯性补偿**：在加速阶段增加转矩，减速阶段减少转矩，公式：  

     [

     T_{ ext{comp}} = J cdot rac{domega}{dt} quad ext{（需估算转动惯量 } J ext{ 和角加速度）}

     ]

   - **机械损耗补偿**：根据经验值或实测数据添加固定转矩偏移。

---

### **三、PLC程序设计步骤**

1. **信号采集**：  

   - 读取线速度 ( v )（来自测速辊编码器或主传动编码器）。  

   - 读取电机转速 ( n )（通过590调速器反馈的模拟量或数字信号）。

2. **卷径计算模块**：  

   - 周期性计算 ( D = v / (pi cdot n) )，并限制最小/最大卷径（防止除零或超限）。  

   - 加入死区处理，避免低速时转速信号噪声影响。

3. **转矩设定模块**：  

   - 根据 ( T_{ ext{set}} = F_{ ext{set}} cdot D / 2 ) 计算实时转矩。  

   - 叠加动态补偿值（如惯性补偿）。

4. **输出控制**：  

   - 将 ( T_{ ext{set}} ) 转换为调速器接受的信号范围（如0-10V对应0-100%额定转矩）。  

   - 通过模拟量输出模块或通讯协议发送至590调速器。

---

### **四、590调速器关键参数设置**

| 参数          | 设定值                 | 说明                          |

|---------------|------------------------|-------------------------------|

| **控制模式**  | Torque Control Mode    | 启用外部转矩给定              |

| **转矩斜坡**  | 适当时间（如0.5s）     | 避免转矩突变导致机械冲击      |

| **电流限幅**  | 根据电机额定值设定     | 防止过载                      |

| **速度限幅**  | 略高于工艺最大需求     | 作为安全保护                  |

---

### **五、调试与优化**

1. **静态测试**：  

   - 空载时验证卷径计算准确性（如固定线速度与转速，检查D值）。  

   - 手动施加负载，观察转矩响应是否符合预期。

2. **动态测试**：  

   - 低速运行时调整滤波参数，确保卷径平稳变化。  

   - 高速运行时检查张力稳定性，必要时增加惯性补偿权重。

3. **异常处理**：  

   - 卷径接近极值时触发报警（如最小卷径防撕裂）。  

   - 断带检测（通过线速度与转速偏差判断）。

---

### **六、注意事项**

- **材料厚度影响**：若钢带厚度波动较大，需在卷径计算中累积厚度（( D = D_0 + 2 cdot sum ext{厚度} )）。  

- **滑差补偿**：实际转速因负载波动可能导致误差，可通过经验系数修正。  

- **无传感器局限性**：适用于精度要求不苛刻的场景，高精度需加装张力闭环。

---

通过上述方法，可在无张力传感器的情况下，利用PLC实时计算卷径并控制590调速器的输出转矩，实现钢带恒张力控制。