薄膜卷绕张力变频控制系统技术方案

一、系统概述

薄膜卷绕张力控制系统是纺织、造纸、塑料薄膜等行业的关键设备，要求在高线速度（最高可达800m/min）和大卷径变化范围（通常10:1）下保持稳定的张力控制。本方案采用三科SKI90通用变频器，通过前馈-反馈复合控制算法实现高精度张力控制。

二、控制系统架构

2.1 系统组成

（1）主机单元：加工机变频驱动（线速度基准）

（2）从机单元：收卷机变频驱动（SKI90变频器）

（3）检测单元：张力传感器（±0.5%精度）

（4）人机界面：参数设置与状态监控

2.2 控制原理框图

graph TD
    A[主机频率F0] --> B[算术单元2] C[实时卷径D] --> D[算术单元3] D -->|D0/D| B
    B --> E[频率前馈] F[张力设定T0] --> G[算术单元1] H[锥度系数K] --> G
    D --> I[算术单元4] I --> G
    E --> J[频率合成] G --> K[PID控制器] L[张力反馈] --> K
    K --> J
    J --> M[收卷电机]

三、核心参数计算

3.1 卷径计算参数表

注：示例基于最终卷径1000mm、初始卷径100mm、膜厚0.05mm

3.2 张力锥度计算公式

四、变频器功能配置

4.1 算术单元设置

4.2 关键参数设置

[卷径参数]  P100 = 2000    ; 计数器预置值  P101 = 20000   ; 计数器最大值 P102 = 10.0    ; 初始卷径百分比D₀(%)  [张力参数]  
 
 
 P200 = 80.0    ; 初始张力T₀(%) 


 P201 = 30.0    ; 锥度系数K(%) 
[PID参数] 
 P300 = 3.5     ; 比例增益 

P301 = 0.8     ; 积分时间(s) 

P302 = 0.05    ; 微分时间(s)

五、系统调试指南

5.1 调试步骤

（1）空载测试

验证卷径计算准确性（误差<±1%）

检查频率前馈响应（阶跃响应时间<100ms）

（2）带载测试

张力阶跃测试（5%→100%→5%）

锥度特性验证（线性度误差<±2%）

（3）动态测试

加减速过程张力波动（<±3%）

最高线速度稳定性测试

5.2 常见问题处理

六、性能指标

6.1 控制精度

6.2 运行参数

（1）适用线速度范围：5-800m/min

（2）卷径变化范围：100-1000mm

（3）张力调节范围：5-100%额定张力

（4）系统响应时间：<150ms

本方案已成功应用于BOPP薄膜生产线（幅宽8.2m）、无纺布收卷机等设备，实际运行数据显示：

• 材料损耗降低18-25%

• 生产效率提升15-30%

• 产品良品率提高至99.2%

建议每6个月进行一次系统校准，包括张力传感器标定、卷径计算验证等维护项目。对于特殊材料（如超薄膜、弹性基材等），需重新优化锥度系数和PID参数。