图3 中心收卷示意图
图3为中心收卷基本示意图，采用开环的张力控制来实现收卷。在这种控制方式下，实际张力还是必须要知道的，无非它是通过变频器内部的检测和计算来获取的，从而省去张力检测装置，降低了系统的成本和难度。
由设定的张力和卷筒的卷径可以计算出变频器的转矩指令，其公式如下:
t=(f×d)/(2×i)
其中: t为变频器的输出转矩指令; f为张力设定指令;d为卷筒的卷径; i为机械传动比。
在实际的使用中，卷取控制通常都需要材料张力随着卷径增大而相应降低，以防止损伤卷轴和提高产品的卷取质量，这样的控制就叫“锥度控制”。
张力锥度为:
f=f0×[1-k(1-d0 / d)]
其中: f为实际输出张力; f0为张力设定指令; k为张力锥度系数; d为卷筒实时卷径; d0为空心卷筒卷径。
综合以上二公式可以得出t是d的一次函数t=f(d)。
在转矩控制中已经看出，转矩是直接跟卷径有关，并且是卷径的一次函数，因此卷径的计算是比较重要的。最简单的当然是直接测量，但实际中我们都会考虑采用间接计算法，以减少成本。
通常计算卷径有两种方法:线速度计算和厚度积分。前者是利用线速度除以电机角速度就是卷径的相对比例，方法比较简单，但必须注意当线速度运行在低速时由于卷材的线速度和电机的运行频率都比较低，所以导致误差比较大，因此通常要采用弥补的方法(比方设定一个最低线速度下限值)。后者按卷筒的旋转圈数进行卷径累积，必须注意的是一定要准确知道纸张的厚度，在换品种时必须输入厚度系数。
矢量控制的变频器是通过对电机磁通电流和转矩电流的解耦控制，实现了转矩的快速响应和准确控制，可以很高的控制精度进行宽范围的调速运行。
就目前的技术而言，具有收卷和放卷控制的变频器已经在纸机传动的很多设备进行了广泛的应用，并以简单的配置和灵活的应用获得了用户的好评。
5 结束语
传动的高效率运行将突破纸机生产的技术瓶颈，无论是数字化网络的纸机传动，还是可控转矩和张力的复卷机传动，以及专用的收放卷变频系统都将有力地促进纸机效能的提高。随着传动技术和变频器的发展，纸机的控制方式不仅可以获得快速实现，更能体现柔性驱动。
参考文献
[1] 杜金城. 电气变频调速设计技术[m]. 北京:中国电力出版社,2001.
[2] 复卷机培训手册[z]. 宁波中华纸业有限公司,1996.
[3] td3300张力控制专用变频器[z]. 艾默生网络能源有限公司,2002.
作者简介
李方园(1973-) 男 电气自动化工程师 1995年毕业于浙大电机系工业电气自动化专业，主要从事轻工机械行业的电气传动和fa系统设计。目前已在国内主要专业期刊发表论文50多篇。
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