摘要：悬浮式高真空卷绕式镀膜机是包装工业的关键设备之一，其卷绕控制对张力精度、加减速时间要求都很高。丹佛斯FC302系列伺服性能驱动器加上新一代MCO305高速运动控制器，能以分布式的方式实现快速转速检测和卷径计算，并提供高精度的转矩控制，很好地满足了真空镀膜机的卷绕控制要求。本文就丹佛斯FC302系列驱动器在真空镀膜机上的应用加以详细论述。

　　关键词：中心卷绕张力控制

　　引言：悬浮式高真空卷绕式镀膜机的卷绕控制要求高精度的转矩控制，以前一般采用直流驱动，但是随着交流驱动技术的飞速发展，现在逐步采用交流永磁同步伺服电机或交流异步电机驱动。丹佛斯FC302系列驱动器具有伺服级的驱动性能，驱动交流异步电机也有实现平稳的转矩控制，为这个行业提供了一种易用的解决方案，用户只需要设置几个简单的参数，就能满足实际生产需求，操作和调试也非常简便。

　　一、悬浮式高真空卷绕式镀膜机的传动结构：

　　放卷转向为正

　　放卷转向为负

　　图1、高真空卷绕式镀膜机的传动机构

　　图1为3驱动悬浮式高真空卷绕式镀膜机的典型传动结构，其中：

　　M1为冷却辊，直径恒定，由一台FC302驱动，冷辊的速度即为镀膜的线速度。

　　M2为收卷辊，中心卷绕，直径逐步变大，由一台FC302驱动，提供收卷张力。

　　M3为放卷辊，中心卷绕，直径逐步变小，由一台FC302驱动，提供放卷张力。

　　冷却辊和收卷辊的转向是固定的，但是放卷辊由于卷筒卷绕方向不同，工作时有正、反两种转向，对应反、正两种转矩。

　　真空镀膜机传动系统的特点：

　　1.由于真空室狭小，无法安装张力检测装置，所以收、放卷张力完全要靠收、放卷驱动的电机直接控制。因此收、放卷驱动器都工作于转矩工作模式。对于较轻较薄的材料，收卷还必须有张力锥度功能。

　　2.由于工艺方面的原因，起主传动作用的冷却辊上没有压辊，因此冷却辊只能靠摩擦力带动薄膜；收、放卷张力相差较大时，薄膜很容易在冷却辊上打滑。如何防止打滑是驱动控制方面的难题。

　　二、控制系统结构：

　　图2、电气自控系统示意图

　　收卷用丹佛斯FC302+MCO305，MCO305上有主、从两个编码器接口，主编码器接口信号来自冷却辊电机编码器，负责采集线速度信号；从编码器信号来自本机电机编码器，采集本机转速，并作磁通矢量控制的反馈源。

　　放卷的配置与控制方法与收卷的基本相同。

　　冷却辊控制相对比较简单，主要负责恒线速度控制与计米。

　　PLC负责一般的数字逻辑控制，所有计算全部在运动控制器MCO305内完成。运动控制器MCO305的详细资料请参见参考文献[2]。

　　卷径计算：

　　根据线速度相同原理：

　　可以推算收卷卷径和放卷卷径。

　　收卷张力锥度控制：

　　有了当前卷径值，和张力锥度设定值，就能计算当前张力。张力与卷径的关系如图3所示，当张力锥度为0时，张力保持恒定不变，相当于恒张力控制；当张力锥度为100%时，卷径每增大1倍，张力就下降一半，相当于恒转矩控制。

　　计算公式如下：

　　图3、张立锥度曲线

　　其中：D为当前卷径

　　Dmin为最小卷径

　　Tap为张力锥度

　　Tref为追小卷径时的张力锥度参考值

　　当Tap=0时，Ttap=Tref

　　当Tap=1时，Ttap=

　　加减速转矩和摩擦转矩：

　　为了实现高精度的张力控制，程序中还必须加入摩擦转矩和加减速转矩补偿。

　　加速转矩Tβ=β×J

　　其中,β为角加速度；

　　转动惯量J=

　　三、结束语：

　　现场实际运行证明丹佛斯FC302驱动器+MCO305运动控制器的解决方案完全能够满足真空镀膜机的卷绕控制要求。整机加减速速度超过原来的控制方式，大大减少了原材料的浪费。控制系统调试和参数设置都比较方便。最令客户满意的是电机可以采用比较经济的交流异步电机，在张力控制精度要求更高的场合才需要升级使用交流永磁同步电机。由于FC302既能驱动异步电机，又能驱动同步电机，系统升级时只需简单地更换电机即可。

　　参考文献

　　[1]FC300DesignGuide.MG33BC02.Danfoss

　　[2]MCO305DesignGuide.MG33L502.Danfoss