工業(yè)上常見的薄膜卷繞主要包括布、紙張、塑料薄膜等，對于張力的精度要求高，而且卷徑的變化范圍很大，張力要求是隨卷徑增大而不斷變化的，即需要張力錐度控制，防止損傷卷軸或造成內部褶皺。森蘭SB70變頻器可通過對現有功能進行設置，充分利用算術單元和計數器等功能，實現薄膜卷繞所要求的張力控制。方案如下：

由代表薄膜線速度的主機（加工機）運行頻率和卷繞薄膜的實時卷徑，計算出相應的從機（收卷機）主給定頻率，以此作為前饋；同時用PID調節(jié)器控制薄膜的張力PID輸出，對給定頻率進行不斷修正，將修正后的頻率作為收卷電機的給定頻率。這種前饋和反饋共用的復合控制方法控制精度很高，很多張力控制專用的變頻器都使用了這種方法。

第一部分：收卷機給定頻率的計算。

用戶需要知道三個值，分別是初始卷徑、最終卷徑和薄膜厚度。根據這三個值，計算出參數設置所需要的幾個數值：

假設薄膜的最終卷徑為1000mm，初始卷徑為100mm，薄膜厚度為0.05mm，則：

初始卷徑百分比值D0＝100/1000＝10%；

計數器設定值＝1000/(0.05×2)＝20000；

計數器預置值＝100/(0.05×2)＝2000。

此時計數器計數值（以設定計數值為100%）就相當于一個卷徑傳感器的輸出信號，即為實時的卷徑值D（以最終卷徑為100％）。

主機頻率為F0，從機頻率為F，當前卷徑值為D（以最終卷徑為100％），則可以知道：

F0×D0＝F×D；

即可以算出F＝F0×(D0/D)；

先通過算術單元3算出D0/D的值；再通過算術單元2計算F0（即AI1）乘以算術單元3的輸出，即為F的值。此時算數單元2的結果即為收卷機的主給定頻率，所以將收卷機的頻率給定通道設成算術單元2給定。這樣就完成了收卷機主給定頻率的設定。

第二部分：PID的給定計算。

采用閉環(huán)張力控制的方法，PID的給定值應該設定為用戶需要的張力值。但是，用戶需要的張力值并不是一個常數，而是一個隨著卷徑變化而不斷變小的值，即張力有一個錐度。如圖2：

圖2 張力錐度示意圖

張力的錐度公式為：

T＝T0×[1－K×(1－D0/D)]

＝T0×(1－K)＋T0×K×(D0/D)

其中T為實際的理想張力（以張力傳感器最大張力值為100％）；

T0為初始張力值（以張力傳感器最大張力值為100%）；

K為張力錐度系數，范圍為0～100%；

D0為初始卷徑（以最終卷徑為100%）；

D為實時卷徑（以最終卷徑為100%）。

其中T0×(1-K)和T0×K都是常量。

于是由算術單元4算出T0×K×(D0/D)的值，其中D0/D為算數單元3的結果，T0×K為數字設定；再由算術單元1計算出T，即T0×(1-K)+T0×K×(D0/D)，其中T0×K×(D0/D)為算術單元4的結果，T0×(1-K)為數字設定。

此時，算術單元1的結果即為用戶需要的實時張力值，將PID的給定通道選擇為算術單元1給定。這就完成了PID給定通道的設定，至此，就完成了張力控制方案設計。

現場運行情況如下：當主機開始起動后，從機接受起動信號開始起動，并根據卷徑的變化和張力傳感器的反饋不斷調整輸出頻率，使張力傳感器以基準位置按張力錐度要求隨卷徑變化，卷繞電機一直穩(wěn)定運行。減速過程中張力傳感器也沒有大的偏移，直至停機。整個過程中沒有變形或松弛現象發(fā)生。