西门子运动控制器SIMOTION收放卷应用介绍

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1、实用文档SIMOTIONDWinder包应用介绍于长波摘要：SIMOTION提供了一个可以应用于大部分开卷曲功能的应用包，其中包含了多种控制方式，多种卷径计算方法以及张力锥度、断带检测等功能。但全面的同时带来了应用结构复杂、参数众多等问题。本文根据以往的调试经验对Winder包的应用进行一下应用介绍，分为卷曲的基本原理、控制方式、程序结构、应用步骤四个部分。关键词：SIMOTION开卷曲1.开卷曲的基本原理开卷曲的控制要求可以概括为通过控制电机的转矩来控制材料上的张力，使张力不变或按照一定的曲线减小（即张力锥度）。从电机转矩到材料张力，这之间

2、存在以下影响因素。首先就是卷径，这是开卷曲控制最重要的一个参数，对其要求就是“稳”和“准”。卷径计算可以大致分为速比法、厚度累积法和外部测量法。文案大全实用文档速比法是检测同一时刻下卷轴的转速和材料的线速度，两者相除即得到直径，这种方法实时性好，但稳定性欠佳。在此基础上衍生出积分法和位置计算法，两者就是将一定时间内卷轴的角度位移与材料的位移相除，然后按一定的斜坡输出。区别在于积分法是用速度的积分得到角度位移和材料位移，而位置计算法是直接取轴的位置值做计算。这种方法稳定性好，实时性与直径计算的更新周期有关。厚度累积法是根据卷轴的圈数和材料的厚度

3、计算的一种方法，即卷轴每转一圈直径增加2倍的材料厚度，然后按照一定的斜坡输出。这种方法稳定性非常好，但准确性与材料厚度的准确性有很大关系，这里所说的材料厚度并不是指材料本身的实际厚度，而是材料的实际厚度加上材料之间缝隙的厚度，即与松紧度有关。外部测量法就是用传感器直接测量卷轴的实际直径，可分为接触式和非接触式，常见的接触式传感器有编码器和位移传感器，非接触测量传感器有激光、微波等。由于测量数值与实际的直径可能是非线性的，所以要对测量值做非线性处理。其次是对转矩的补偿，主要是加减速补偿和摩擦补偿。加减速补偿指的是当材料在加速或减速时电机要提供额

4、外的转矩对卷轴进行加减速，其大小与开卷曲机械系统的转动惯量和加减速度有关；其方向与工作方式（是开卷还是收卷）和出料方向（材料是在卷轴的上方还是下方）有关。机械系统的转动惯量包括电机的转动惯量、减速机的转动惯量、卷轴的转动惯量和材料的转动惯量，除了材料的转动惯量外其他对象的转动惯量在工作过程中是不变的，我们可以称为固定的转动惯量。材料的转动惯量取决于材料的密度、宽度和直径，由于在工作过程中直径是一直变化的，所以这部分转动惯量可以称为变化的转动惯量。另外材料的密度也不是指材料本身的密度，也要考虑材料之间的缝隙。最后是摩擦补偿，指的是机械系统的摩擦

5、，摩擦转矩与转速有关，一般会随转速的升高而加大，其方向与电机的实际转动方向相同。此外，有些时候需要考虑材料在开卷曲时由于形变而需要的额外转矩，如一些比较厚的金属板等。（SimotionWinder包没有提供相关的补偿，需要在设定张力上自己做补偿）2.SimotionWinder包提供的开卷曲控制方式SimotionWinder文案大全实用文档包提供的控制方式大体可分为三类：间接张力控制、张力闭环控制和恒速控制。其中张力闭环控制按张力反馈的不同可分为张力传感器闭环控制和跳舞辊闭环控制，同时按控制电机转矩的方式不同又可分为转矩限幅控制和速度调整控

6、制。所以SimotionWinder包中提供六种开卷曲控制方式，见下图。控制电机的转矩可以有两种方式，即调整速度和转矩限幅。转矩限幅的方式是使速度环饱和电机处于转矩限幅的状态，通过直接调整转矩限幅值来控制电机的输出转矩。速度调整的方式是使速度环不饱和，电机处于正常运行的状态。调整速度给定后由于材料的耦合实际速度没有改变，而使速度环的积分部分相应调整，进而调整电机的输出转矩。但这种调整方式只能用于张力闭环的控制。为了更好的解释这种调整方式，以收卷为例描述一下调整的过程。实际张力比设定张力小-------张力PID输出一个正附加速度------实

7、际速度不变使速度环积分增加-------电机输出转矩增加-------实际张力增加--------张力PID输出减小---------实际张力与设定张力相等-------张力PID输出为零间接张力控制闭环张力控制带张力传感器闭环控制跳舞辊闭环控制通过速度调整跳舞辊闭环控制通过速度调整带张力传感器闭环控制通过转矩限幅跳舞辊闭环控制通过转矩限幅带张力传感器闭环控制恒速控制文案大全实用文档2.1间接张力控制间接张力控制是一种对张力的开环控制，也是闭环张力控制的基础。这种控制方式是通过速度饱和转矩限幅来控制电机的转矩。通过在材料的线速度上附加一个给定

8、的线速度（velocityoverride这里称为饱和速度），使卷曲轴的速度环饱和。即开卷时减去附加线速度，使材料的线速度大于卷曲的线速度；收卷时加上附加线速度，使