1 引言
在現代化連續帶鋼處理線中，必須使帶鋼在穩定張力下運行。在恒定的張力的作用下，可以使帶鋼對中準確，并保證了生產線上的工藝要求。如果張力波動大，不僅會影響設備運行，還會導致頻繁的斷帶事故，影響企業的正常生產。在實際控制系統中通常采用PLC用戶自行編程控制。由于工藝的需求，日益對張力控制提出更高的要求，原先的PLC控制在控制精度和穩定性上都有一定的局限。本文針對此問題，提出基于T400的
開卷機張力控制方案，從工藝要求和經濟成本上考慮，開卷機不設張力檢測設備，因此開卷機張力控制采用間接張力控制方法。
2．控制原理
間接張力控制，即只有張力設定值，不用張力檢測器采集張力實際值，張力不形成閉環控制，而采取開卷機轉矩電流控制，系統相當于只有電流環在工作。開卷機開卷以后，卷徑不斷發生變化，從而引起張力變化。
工作時，入口夾送輥拉動帶鋼，開卷機這時施加與開卷方向相反的轉矩 ,使夾送輥與開卷機之間的帶鋼具有張力，張力的大小與開卷機電磁轉矩的大小成正比，在穩速度帶鋼開卷過程中，隨著鋼卷卷徑的減小，電動機產生的轉矩也隨之減小，但入口段若要保持恒張力，電動機轉矩 與帶鋼張力力矩 始終保持相等。
可見在基速以下，由于 不變，只要保證開卷機電流隨著卷徑成正比例變化，即可實現恒張力控制。
在基速以上時，為弱磁生速階段，反電動勢E保持不變。
n：開卷機角速度；
D：開卷機卷徑
此時只要保證開卷機電樞電流隨帶鋼線速度成正比例變化，即可實現張力恒定控制。
3 間接張力控制
3.1 T400工藝板簡介
西門子公司T400板是SIMOVERT主傳動
變頻器的工藝板，可以延伸到相關傳動工藝的系統單元功能，完成復雜高動態響應的開閉環控制，采樣時間可達100 。
T400技術模塊可以通過CFC自由組態，該工具定義不同模塊的功能，生成的軟件下載到T400程序內存中。工藝板與主驅動之間的通訊通過雙口RAM實現,此外還可以通過PROFIBUS DP，USS與上位機進行通訊。
其相關參數如表1：
T400的工作環境如圖1所示,它是連接在通訊模板CBP和基礎電子單元CU板之間。三個模板全部安裝在主傳動單元插槽內，并且通過局部總線適配器（LBA）相互連接。CU板是西門子傳動裝置的控制板，CBP板負責與PROFIBUS通訊。T400工藝板和主驅動之間的參數傳遞是由并行雙口RAM接口實現。
4.2 T400板的控制原理
控制原理圖
T400控制模式采取間接張力控制，間接張力控制模式如圖2。該系統有2個控制環即速度控制環和電流控制環，其控制原理為：建立張力時，從上位機或者操作臺來的信號設定張力T的大小，即張力電位計的輸入。由 I=DT/ 看出轉矩電流與張力T和卷徑D乘積成正比例關系。DT經過補償后成為速度調節器的輸出限幅值，即電磁轉矩電流調節器輸入值。張力的設定值不變，由張力力矩公式 =DT/2 知，張力力矩與卷徑成正比，卷徑越大， 也越大，電流調節器輸入值提高，電機電流I變大，對應 = 中， 亦大；開卷運行后，D不斷減小，由T= I/D可知， ,I也減小，則 也減小，從而保持了T恒定。
（3）T400的卷徑計算
間接張力控制中，D直接影響著對張力的控制，是非常重要的計算參數。卷徑的實時計算也是T400功能版的重要工藝功能。當鋼卷每旋轉一圈時，初始直徑就開始以兩倍帶鋼的平均厚度減小，以初始直徑減去這個減小量得到直徑計。
式中 ：卷徑計算值； ：每個測量周期內芯軸轉動次數；hs：當前帶鋼厚度；
由于存在輥子打滑，鋼卷離心率等外部干擾因素，鋼卷計算至少會采取額外的一種測量方式進行糾正計算量。一般采取的方式是利用開卷機附近的某個導向輥上
編碼器的值，進行同步糾偏。
當運行過程中發生斷帶或其他故障時，當前的卷徑可以保持，重新開始生產后，從保持的當前卷徑開始計算，避免了松卷等情況，此為T400的卷徑保持功能。
（4）張力控制實現
在實際控制過程中，開卷電機輸出總轉矩中包括帶鋼張力力矩，彎曲力矩補償，慣性補償，摩擦力矩補償，帶鋼厚度補償等。
每個補償力矩都有詳細的計算公式，這里不再贅述。工藝板內功能塊根據帶鋼實際卷徑和張力設定值計算張力的力矩，并增加附加張力補償，最終得到張力力矩的設定值，來自張力控制器的力矩設定發送至變頻器，變頻器計算得到卷筒電機電流給定，完成變頻調速控制，最終實現張力控制。
4 結言
T400由于自身運算快，精度高，非常適合高速高精度控制場合，相對于PLC控制器，工藝板直接裝于傳動設備內，數據直接與傳動裝置之間交換，大大減小了數據傳輸時間和響應速度。T400除了有集成化的軟件包對特殊工況進行控制外，內有大量的自由功能塊，可以根據需求自由選用來達到用戶控制目的，其板內集成的異態報警，故障診斷功能對于維護也起到很大的作用。通過T400在武鋼3號鍍鋅線開卷機上的應用，運行良好，入口張力控制更為穩定，滿足了生產要求，提高了工作效率。
