n="V/(πD) (1)
式(1)中: V為線速度; D為需要檢測卷布輥的直徑; n為卷布輥轉速。
高性能的有速度傳感器矢量控制變頻器的性能已經可以算做是交流伺服控制，它有速度運行模式和轉矩運行模式兩種工作方式。當工作在轉矩運行模式時，能根據轉矩給定運行，而轉速浮動。多數情況下，要求加工過程中保持張力恒定。但是，有的應用要求卷繞過程中內緊外松，既要求實現變張力控制，隨著卷徑的增大，張力逐漸變小。恒張力常常和恒線速度相關，恒線速度則要求電機的轉速與卷徑成反比。對張力的控制可以采用開環的方法，也可以采用閉環的方法。有些電動機(如力矩電機等)本身具有軟機械特性，用它們來驅動卷繞機構，可以獲得近似恒張力運行;卷徑的變化可以看著是一種擾動，用擾動補償調節，可以實現間接法張力控制，也是一種近似的恒張力控制。最直接最有效的方法是利用張力傳感器實現張力的閉環調節，也稱直接法張力控制。印染聯合機中常用的松緊架也可以看作是一種張力檢測環節。只是這種裝置體積大、精度差，沒有張力顯示，使用不便。卷徑在卷繞系統中是一個必不可少的參數，一般需要用某種檢測裝置來獲取。卷繞張力是卷徑的函數，需要通過計算來獲得。
1 速度控制與轉矩控制
速度控制與轉矩控制是伺服控制器的兩種控制模式。速度控制模式已為大家所熟知，給定的是速度，反饋的也是速度，對速度形成閉環控制，保證速度為設定值，轉矩則隨負載而定。轉矩控制模式，給定的是轉矩，伺服控制變頻器計算出實際的轉矩，如果實際轉矩低于設定轉矩，則升速，反之，則減速，速度是浮動的。轉矩控制模式非常適合于卷繞驅動。在卷繞驅動中，給定的是張力, 線速度恒定, 轉速隨卷徑的增大而降低，轉矩模式正好能滿足這個要求。張力與半徑的乘積就是轉矩，作為轉矩模式的給定，其轉速正好浮動到所要求的線速度，無須線速度控制。如果不用專門的檢測裝置，變頻器能夠自己計算出卷徑，問題可以進一步簡化。顯然，將伺服控制變頻器的轉矩控制模式用于卷繞驅動可以大大簡化控制系統。
2 具有內部卷徑計算的伺服控制變頻器卷繞驅動
如上所述，如果伺服控制變頻器具有卷徑計算功能，那么由外部張力給定就能算出轉矩給定，使用轉矩控制模式將變得很方便。伺服控制變頻器1將系統的運行線速度傳給伺服控制變頻器2，伺服控制變頻器2接受外部輸入的張力給定和張力傳感器輸入的張力反饋信息構成張力閉環控制，伺服控制變頻器2具有內部卷徑計算功能并工作在轉矩控制模式。伺服控制變頻器2驅動異步電機以所要求的張力卷繞并自動將其速度浮動到運行線速度。
下面以LENZE-9300系列伺服控制變頻器為例，說明卷徑的計算方法。LENZE-9300系列伺服控制變頻器內部有五十多種功能塊，能完成諸如加減乘除和一系列的變換功能, 也能完成PID閉環調節。根據式(2)可計算出卷徑。
D="k×v/ω="k×∫vdt/∫ωdt (2)
式(2)中: v為外部輸入的線速度值; ω為變頻器知道的角速度值; k為由實驗確定的常數。功能塊的使用可以通過對一系列的代碼進行設定完成。圖4示出了一個由功能塊組成的卷徑計算框圖。
3 應用實例
這里總共使用了三臺LENZE-9300系列伺服控制變頻器，驅動三臺帶有旋轉變壓器的變頻專用異步電動機。其中，拖輥伺服控制變頻器工作在速度模式，它的主速度給定(1/2端)來自PLC的模擬量輸出，輔助速度給定(3/4端)來自于松緊架信號，以此和前部保持同步;卷軸1和卷軸2伺服控制變頻器工作在轉矩模式，具有內部卷徑計算功能，能對通過CAN總線由PLC發送來的張力給定信息和由張力傳感器送來的實際張力信息進行閉環控制。無須對卷軸1和卷軸2實行專門的速度控制，它們能夠自動的將其線速度浮動到需要的數值。卷軸1和卷軸2交替工作，實現連續的卷繞，由LENZE-8215變頻器(圖中沒有畫出)驅動的換軸電機完成換軸功能。CAN總線還將伺服控制變頻器計算出的卷徑信息發送到PLC，由PLC據此完成張力給定的計算。卷繞部分對卷軸的要求是內緊外松，這就要求初始張力大，隨著卷徑的變大，張力按照某種規律逐漸變小。
現在的紡織印染設備使用了大量的高新技術, 變頻器、工控機、現場總線、各種傳感器、計算機網絡等在紡織印染設備上已經普遍使用, 紡織機械在向數字化方向發展。雖然行業是勞動力密集型的, 但設備是技術密集型的。這種變化還在繼續中, 總有一天, 會甩掉勞動力密集型的行業帽子。
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