汇川MD330变频器说明书.docx
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汇川MD330变频器说明书
张力控制专用变频器
MD330
用户手册
（ver：
060.13）
第一章概述
本手册需与《MD320用户手册》配合使用。
本手册仅介绍与卷曲张力控制有关的部分，其他的基本功能请参考《MD320用户手册》。
当张力控制模式选为无效时，变频器的功能与MD320完全相同。
MD330用于卷曲控制，可以自动计算卷径，在卷径变化时仍能够获得恒张力效果。
在没有卷径变化的场合实现恒转矩控制，建议使用MD320变频器。
选用张力控制模式后，变频器的输出频率和转矩由张力控制功能自动产生，F0组中频率源的选择将不起作用。
第二章张力控制原理介绍
一、典型收卷张力控制示意图
二、张力控制方案介绍
对张力的控制有两个途径，一是可控制电机的输出转矩，二是控制电机转速，对应这两个途径，MD330设计了两种张力控制模式。
A、开环转矩控制模式
开环是指没有张力反馈信号，变频器仅靠控制输出频率或转矩即可达到控制目的，与开环矢量或闭环矢量无关。
转矩控制模式是指变频器控制的是电机的转矩，而不是频率，输出频率是跟随材料的速度自动变化。
根据公式F=T/R（其中F为材料张力，T为收卷轴的扭矩，R为收卷的半径），可看出，如果能根据卷径的变化调整收卷轴的转矩，就可以控制材料上的张力，这就是开环转矩模式控制张力的根据，其可行性还有一个原因是材料上的张力只来源于收卷轴的转矩，收卷轴的转矩主要作用于材料上。
MD系列变频器在闭环矢量（有速度传感器矢量控制）下可以准确地控制电机输出转矩，使用这种控制模式，必须加装编码器（变频器要配PG卡）。
与开环转矩模式有关的功能模块：
1、张力设定部分：
用以设定张力，实际使用中张力的设定值应与所用材料、卷曲成型的要求等实际情况相对应，需由使用者设定。
张力锥度可以控制张力随卷径增加而递减，用于改善收卷成型的效果。
2、卷径计算部分：
用于计算或获得卷径信息，如果用线速度计算卷径需用到线速度输入功能部分，如果用厚度累计计算卷径需用到厚度累计计算卷径相关参数功能部分。
3、转矩补偿部分：
电机的输出转矩在加减速时有一部分要用来克服收（放）卷辊的转动惯量，变频器中关于惯量补偿部分可以通过适当的参数设置自动地根据加减速速率进行转矩补偿，使系统在加减速过程中仍获得稳定的张力。
摩擦补偿可以克服系统阻力对张力产生的影响。
B、闭环速度控制模式
闭环是指需要张力（位置）检测反馈信号构成闭环调节，速度控制模式是指变频器根据反馈信号调节输出频率，而达到控制目的，速度模式变频器可工作在无速度传感器矢量控制、有速度传感器矢量控制和V/F控制三种方式中的任何一种。
该控制模式的原理是通过材料线速度与实际卷径计算一个匹配频率设定值f1，再通过张力（位置）反馈信号进行PID运算产生一个频率调整值f2，最终频率输出为f=f1+f2。
f1可以基本使收（放）卷辊的线速度与材料线速度基本匹配，然后f2部分只需稍微调整即可满足控制需求，很好地解决了闭环控制中响应快速性和控制稳定性地矛盾。
这种模式下，张力设定部分无效，在FA-00PID给定源中设定系统控制的目标值，控制的结果是使张力（位置）的反馈信号稳定在PID的给定值上。
特别注意，在用位置信号（如张力摆杆、浮动辊）做反馈时，改变设定值（PID给定）不一定能够改变实际张力的大小，改变张力的大小需要更改机械上的配置如张力摆杆或浮动辊的配重。
与闭环速度模式有关的功能模块：
1、PID部分：
主要在FA组设定，FH组中第二组PID参数可以起到辅助作用。
在其他部分都设定无误后，最终的控制效果需要调整PID参数。
2、线速度输入部分：
这部分比较重要，有两个作用，一是通过线速度计算变频器的匹配频率（见上面的描述），二是可通过线速度计算卷径。
3、卷径计算部分：
计算实际卷径，变频器获取线速度和实际卷径后可以获取变频器的匹配频率。
当用线速度计算卷径时，若变频器算得的卷径与实际卷径有偏差，说明线速度输入有偏差，通过卷径计算结果可以修正线速度输入。
注意一点的是用线速度和卷径计算的匹配频率值并非变频器的实际输出频率，用线速度和运行频率计算卷径时用到的运行频率是变频器的实际输出频率，所以逻辑上并不矛盾。
4、第二组PID参数部分：
当只用一组PID参数无法满足全程的控制效果时，可以利用第二组PID参数，例如在小卷时调整第一组PID参数获得较好效果，满卷时调整第二组PID参数获得较好效果，这样在全程就能都达到较好效果。
第三章功能参数表
功能码
名称
设定范围
最小单位
出厂设定值
更改
控制模式选择
FH-00
张力控制模式
0：
无效
1：
开环转矩控制模式
2：
闭环速度控制模式
3：
闭环转矩控制模式
4：
恒线速度控制模式
5：
无差速器旋臂绞模式
1
0
×
FH-01
卷曲模式
0：
收卷
1：
放卷
1
0
○
FH-02
放卷反向收紧选择
0：
不允许
启动时不允许主动反方向收紧材料
1：
允许
启动时允许主动反方向收紧材料
1
0
○
FH-03
机械传动比
0.01～300.00
0.01
1.00
○
张力设定部分
FH-04
张力设定源
0：
FH-05设定
1：
AI1设定
2：
AI2设定
3：
AI3设定
4：
PULSE脉冲输入设定
5：
通讯设定
1
0
×
FH-05
张力设定
0～30000N
1
0
×
FH-06
最大张力
0～30000N
1
0
×
FH-07
零速张力提升
0.0～50.0％
0.1%
0.0%
○
FH-08
零速阀值
0～20%（最大频率）
1%
0%
○
FH-09
张力锥度
0.0％～100.0%
0.1％
0.0％
×
卷径计算部分
FH-10
卷径计算方法选择
0：
通过线速度计算
1：
通过厚度累计计算
2：
AI1输入
3：
AI2输入
4：
AI3输入
5：
PULSE输入
1
0
×
FH-11
最大卷径
1～10000mm
1
500
×
FH-12
卷轴直径
1～10000mm
1
100
×
FH-13
初始卷径源
0：
FH-12~FH-15设定
1：
AI1设定
2：
AI2设定
3：
AI3设定
1
0
×
FH-14
初始卷径1
1～10000mm
1mm
100mm
○
FH-15
初始卷径2
1～10000mm
1mm
100mm
○
FH-16
初始卷径3
1～10000mm
1mm
100mm
○
FH-17
卷径滤波时间
0.0~100.0s
0.1s
1.0s
○
FH-18
卷径当前值
1～10000mm
―――
―――
○
厚度累计计算卷径相关参数
FH-19
每圈脉冲数
1～60000
1
1
○
FH-20
每层圈数
1～10000
1
1
○
FH-21
材料厚度设定源
0：
数字设定
1：
AI1设定
2：
AI2设定
3：
AI3设定
1
0
○
FH-22
材料厚度0
0.01～100.00mm
0.01mm
0.01mm
○
FH-23
材料厚度1
0.01～100.00mm
0.01mm
0.01mm
○
FH-24
材料厚度2
0.01～100.00mm
0.01mm
0.01mm
○
FH-25
材料厚度3
0.01～100.00mm
0.01mm
0.01mm
○
FH-26
最大厚度
0.01～100.00mm
0.01mm
1.00mm
○
线速度输入部分
FH-27
线速度输入源
0：
无输入
1：
AI1
2：
AI2
3：
AI3
4：
PULSE输入
5：
通讯设定
1
0
○
FH-28
最大线速度
0.1～6500.0m/Min
0.1m/Min
1000.0m/Min
○
FH-29
卷径计算最低线速度
0.1～6500.0m/Min
0.1m/Min
200.0m/Min
○
FH-30
线速度实际值
0.1～6500.0m/Min
―――
―――
○
张力补偿部分
FH-31
补偿系数自学习转矩设定
5.0％～80.0％
0.1％
20.0％
○
FH-32
补偿自学习动作
0：
无操作
1：
开始辨识
自学习结束后自动恢复到0
1
0
○
FH-33
机械惯量补偿系数
1~10000
1
0
○
FH-34
材料密度
0～60000Kg/m^3
1Kg/m^3
0Kg/m^3
○
FH-35
材料宽度
0～60000mm
1mm
0mm
○
FH-36
摩擦补偿系数
0.0％～50.0％
0.1％
0.0％
○
断料自动检测参数
FH-37
断料自动检测功能选择
0：
无效
1：
有效
1
0
×
FH-38
断料自动检测最低频率
0.00～50.00Hz
0.01Hz
10.00Hz
○
FH-39
断料自动检测误差范围
0.1％～50.0％
0.1％
10.0％
○
FH-40
断料自动检测判断延时
0.1～60.0s
0.1s
2.0s
○
第二组PID参数
FH-41
比例增益P2
0.0～100.0
0.1
20.0
○
FH-42
积分时间I2
0.01～10.00s
0.01s
2.00s
○
FH-43
微分时间D2
0.000～1.000s
0.001s
0.000s
○
FH-44
PID参数自动调整依据
0：
只用第一组PID参数
1：
根据卷径调节
2：
根据运行频率调节
3：
根据线速度调节
1
0
○
自动换卷参数
FH-45
预驱动速度增益
－50.0～＋50.0％
0.1％
0.0％
○
FH-46
预驱动转矩限幅选择
0：
F2-09设定
1：
根据张力设定限幅
1
0
○
FH-47
预驱动转矩增益
－50.0～＋50.0％
0.1%
0.0%
○
FH-48
张力锥度源选择
0：
FH-09设定
1：
AI1设定
2：
AI2设定
3：
AI3设定
1
0
○
FH-49
张力闭环控制调节限幅
0.0~100.0%
0.1%
50.0%
○
FH-50
张力闭环控制调节限幅偏置
0.0~100.0%
0.1%
0.0%
○
FH-51
高速力矩补偿系数
－50.0～＋50.0％
0.1％
0.0％
○
FH-52
补偿依据
0：
频率
1：
线速度
1
0
○
FH-53
对外锥度控制最大输出设定源
0：
FH-54设定
1：
AI1设定
2：
AI2设定
3：
AI3设定
1
0
○
FH-54
对外锥度控制最大输出数字设定
0.0~100.0％
0.1％
100.0％
○
FH-55
预驱动卷径计算选择
0：
计算
1：
停止计算
1
0
○
FH-56
预驱动结束后卷径计算停止延迟时间
0.0~10.0s
0.1s
5.0s
○
FH-57
张力提升比例
0.0~200.0％
0.1％
50.0％
○
FH-58
线速度设定源
0：
AI1设定
1：
AI2设定
2：
AI3设定
3：
脉冲频率（PULSE）设定
4：
通讯设定
1
0
○
FH-59
锥度补偿修正量
1～10000mm
1mm
0
○
FH-60
闭环张力控制张力锥度起效选择
0：
锥度有效
1：
锥度无效
1
0
○
FH-61
锥度拐点1
0～10000mm
1mm
0
○
FH-62
张力锥度1
0.0～100.0%
0.1%
0.0%
○
FH-63
锥度拐点2
0～10000mm
1mm
0
○
FH-64
张力锥度2
0.0～100.0%
0.1%
0.0%
○
FH-65
锥度模式
0：
曲线锥度
1：
直线锥度
1
0
○
FH-66
卷径运行中复位选择
0：
运行中不能复位
1：
运行中可以复位
1
0
○
FH-67
旋臂绞绞弓速度输入源
0：
无输入
1：
AI1
2：
AI2
3：
AI3
4：
通讯给定
1
0
○
FH-68
高低档比例
0.01~100.00
0.01
1.00
○
FH-69
卷径计算限制选择
0：
不限制
1：
限制反方向增长
FH-70
卷径变化限制
0，1~9mm/s
0—无限制
输入输出选择
F7-04
运行显示选择
BIT13：
卷径
BIT14：
设定张力
F7-05
停机显示选择
BIT10：
张力设定
BIT11：
卷径
当停机时切换显示至卷径时可通过UP/DOWN端子或按键修改卷径
F5-07~F5-09
模拟输出选择
12：
对外锥度控制输出
13：
卷径输出：
0～100％对应0～最大卷径
14：
张力实际值（锥度计算后）
F4-00
DI1端子功能选择
31：
卷径复位
32：
初始卷径选择端子1
33：
初始卷径选择端子2
34：
预驱动输入端子
35：
计圈信号
36：
转矩记忆
37：
记忆转矩使能
38：
收放卷切换
39：
卷径计算停止
40：
厚度选择端子1
41：
厚度选择端子2
42：
张力控制禁止端子
43：
转矩提升端子
44：
45：
高低档切换端子
×
F4-01
DI2端子功能选择
×
F4-02
DI3端子功能选择
×
F4-03
DI4端子功能选择
×
F4-04
DI5端子功能选择
×
F4-05
DI6端子功能选择
×
F4-06
DI7端子功能选择
×
F4-07
DI8端子功能选择
×
F4-08
DI9端子功能选择
×
F4-09
DI10端子功能选择
×
第四章参数说明
控制模式选择部分
FH-00
张力控制模式
0：
无效
1：
开环转矩控制模式
2：
闭环速度控制模式
3：
闭环转矩控制模式
4：
恒线速度控制模式
0
用此参数进行张力控制模式选择：
0、不选择张控制模式。
张力控制无效，变频器与通用变频器相同。
1、开环转矩控制模式：
无需张力检测和反馈，变频器通过控制输出转矩，控制材料上的张力。
变频器控制输出转矩，需要在有速度传感器矢量控制下才能获得比较好的控制效果。
2、闭环速度模式：
需要张力检测和反馈，变频器通过PID闭环控制输出频率，使张力达到设定的张力。
变频器控制输出频率，其控制方式可为无速度传感器矢量控制或V/F控制或闭环矢量控制其中任何一种。
3、闭环转矩控制模式：
需要张力检测和反馈，变频器通过PID闭环控制输出转矩，使张力达到设定的张力。
变频器控制输出转矩，其控制方式应为闭环矢量控制方式（有速度传感器矢量控制）。
4、恒线速度控制方式：
一种特殊的应用方式，目的是不需要PID调整即可进行恒线速度控制，比一般的闭环控制运行更为平稳，对一些需要运行平稳且不需快速调节线速度的场合比较适用。
控制方法是通过设定的线速度和当前卷径控制变频器输出频率，卷径的计算与其他的张力控制方式相同。
典型应用：
FH-58选择线速度设定方式，用来设定目标线速度，FH-27选择实际线速度检测方式，
FH-10选择卷经计算方法为线速度计算法。
FH-01
卷曲模式
0：
收卷
1：
放卷
0
选择卷曲模式，可与收放卷切换端子配合使用，当收放卷切换端子无效时，实际的卷曲模式与此功能码设置相同，当收放卷切换端子有效时，实际的卷曲模式与此功能码设置相反。
张力方向与收放卷的关系：
张力方向固定为收卷张力的方向，与非张力控制时的运转方向一致，收放卷切换时只需更改FH-01或用收放卷切换端子切换，而不需同时改变正反转运行指令。
注意：
放卷控制时力的方向与系统运行的方向是相反的，同样的，空载时的运行方向也与正常放卷的方向相反。
FH-02
放卷反向收紧选择
0：
不允许
启动时不允许主动反方向收紧材料
1：
允许
启动时允许主动反方向收紧材料
0
选择放卷控制时是否允许电机反方向旋转主动将材料收紧，如果选择不允许，则放卷控制只有在材料向前运行时，变频器才输出转矩。
放卷时还可以通过设定上限频率来限制反向收紧时的频率。
FH-03
机械传动比
0.01～300.00
1.00
机械传动比=电机转速/卷轴转速
在张力控制时必须正确设定机械传动比。
张力设定部分：
此部分只与开环转矩模式有关，闭环速度模式是通过PID的设定源设定的，见《MD320用户手册》中的FA组功能码的说明
FH-04
张力设定源
0：
FH-05设定
1：
AI1设定
2：
AI2设定
3：
AI3设定
4：
PULSE脉冲输入设定
5：
通讯设定
0
此参数决定张力的控制源：
0：
张力为数字设定，具体数值在FH-05中设置。
1：
AI1，2：
AI2，3：
AI3张力通过模拟量来设定如通常用电位器来设定张力。
选择模拟量设定张力时，一定要设定最大张力。
通常模拟量设定的最大值对应最大张力。
4：
张力设定通过脉冲输入来设定。
脉冲输入端子必须为DI5端子。
选择脉冲设定张力时，一定要设定最大张力。
通常最大脉冲设定的最大值对应最大张力。
5：
通讯设定。
当用上位机进行控制时，可用通讯方式来设定张力。
用通讯设定张力有两个途径，一是更改FH-05的参数值，这样FH-04应设为0；二是通过通讯地址1000H进行设定，FH-04应设为5，1000H设定的内容为0～10000代表最大张力的0％～100％
FH-05
张力设定
0～30000N
0
当FH-04选择为0时，变频器所控制的张力由此参数决定。
FH-06
最大张力
0～30000N
0
当FH-04选择张力源为模拟量控制或脉冲控制时，此参数确定模拟量最大值或脉冲最大时所对应的张力。
FH-07
零速张力提升
0.0～50.0％
0.0%
设定系统在零速时的张力。
主要用于在起动时克服静摩擦力或在系统零速时保持一定的张力。
当控制小张力，启动困难时可适当增加此参数的设定值。
FH-08
零速阀值
0～20%（最大频率）
0%
当变频器运行速度在此参数所设定的速度以下时，认为变频器处于零速工作状态。
FH-09
张力锥度
0.0％～100.0%
0.0％
此参数只用于收卷控制。
在收卷过程中，有时需要张力随着卷径的增在而相应降低，以保证材料卷曲成型较好。
张力锥度的公式为：
F=F0*{1-K*[1-（D0＋D1）/（D+D1）]}
其中F为实际张力，F0为设定张力，D0为卷轴直径，D为实际卷径，D1为FH-59设定的张力锥度补偿修正量，K为张力锥度。
张力锥度补偿修正量可以延缓张力下降曲率。
卷径计算部分
卷径是卷曲控制中必要的参数，两种张力控制模式中，开环转矩模式需要通过卷径来控制输出转矩；闭环速度模式需要通过卷径来获得与线速度相匹配的输出频率。
FH-10
卷径计算方法选择
0：
通过线速度计算
1：
通过厚度累计计算
2：
AI1输入
3：
AI2输入]
4：
AI3输入
5：
PULSE输入
0
0：
通过线速度计算：
线速度来源见下面的线速度输入部分的说明，变频器根据线速度和变频器的输出频率可将卷径算出，此种方法优点是与材料厚度无关且可以获得系统的加速度。
1：
通过厚度累计计算：
需要设定材料的厚度，变频器根据计圈信号累计计算卷径，收卷时为递加，放卷时为递减。
相关功能见下面的厚度累计计算卷径相关参数部分。
2：
AI1输入
3：
AI2输入
4：
AI3输入
5：
PUSLE输入
当用卷径检测传感器检测卷径时，该参数选择该卷径传感器的输入通道。
。
FH-11
最大卷径
1～10000mm
1
500
当卷径源FH-10选择为2、3、4、5时，必须设定参数。
其最大输入量与最大卷径相对应。
同时变频器自身计算卷径时，计算的卷径受此参数限制。
FH-12
卷轴直径
1～10000mm
1
100
设定卷轴的直径，若因为参数设定不当，变频器自身计算卷径低于此值时，受该参数的限制。
FH-13
初始卷径源
0：
FH-14~FH-16设定
1：
AI1设定
2：
AI2设定
3：
AI3设定
1
0
选择初始卷径的输入通道。
0：
由FH-14~FH-16可数字设定三个初始卷径。
1：
AI12：
AI23：
AI3初始卷径通过模拟量来确定，选择模拟量输入的不同的端口。
放卷时可选择一个端子设为初始卷径选择端子1，与COM常接，将初始卷径设到FH-14里，如此卷径复位时就可以复位成放卷的初始卷径
说明：
卷径的起始值可以通过两个多功能端子来确定。
如选择用DI3、DI4两个端口来决定起始卷径的值。
将DI3端口参数F4-02设为32（初始卷径选择端子1），将DI4端参数设为33（初始卷径选择端子2），初始卷径选择关系如下：
DI4
DI3
初始卷径源
0
0
由FH-12决定
0
1
由FH-14决定
1
0
由FH-15决定
1
1
由FH-16决定
当需要初始卷径不从空心卷径开始算起时，可用此功能。
系数默认为初始卷径为FH-12即空心卷径。
FH-14
初始卷径1
1～10000mm
100mm
FH-15
初始卷径2
1～10000mm
100mm
FH-16
初始卷径3
1～10000mm
100mm
设定三个不同的初始卷径，并通过多功能端子的状态进行确定。
FH-17
卷径滤波时间
0.0~100.0s
1.0s
加长卷径滤波时间，可防止卷径计算（或输入）的结果产生较快的变化。
FH-18
卷径当前值
1～10000mm
―――
实时显示当前的卷径值。
通过此参数可以了解当前实际的卷径。
也可以通过修改此参数来设置启动时的卷径。
厚度累计计算卷径相关参数
仅在卷径源FH-10设定为1时，即通过厚度累计计算获得时，和此组参数相关。
FH-19
每圈脉冲数
1～60000
1
是指卷轴旋转一圈，计圈信号产生多少个脉冲数。
FH-20
每层圈数
1～10000
1
是指材料绕满一层，卷轴转的圈数，一般用于线材。
FH-21
材料厚度设定源
0：
FH-22设定
1：
AI1设定
2：
AI2设定
3：
AI3设定
0
设定材料厚度的来源。
0：
材料厚度为数字设定，在FH-22~FH-25中设定。
1：
AI1，2：
AI2，3：
AI3确定材料厚度通过模拟量来设定
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