淺談塑料擠出機的變頻控制系統
塑料擠出機是制造塑料片材、薄膜、各種異型管材等的機械生產線設備，以往大多采用直流傳動或電磁調速控制，前者維護繁雜而且費用巨大，影響設備的使用效率，后者調速精度低、產品檔次低，這些都在很大程度上影響了擠出機的發展。由于交流變頻技術在我國近幾年得到了突飛猛進的發展，而且變頻調速在頻率范圍、動態響應、調速精度、低頻轉矩、轉差補償、通信功能、智能控制、功率因素、工作效率和使用方便等方面是以往的調速方式是無法比擬的，所以深受擠出機制造企業的青睞，在新型的擠出機械中均采用了高性能的變頻器，同時原有的舊擠出機設備也將進入新一輪的改造期。
在眾多的變頻器品牌中，本系統采用的是艾默生EV2000變頻器，它具有優化空間矢量PWM調制、高轉矩、高精度、寬調速驅動等一系列功能，并且該產品具有超出同類產品的防跳閘性能和適應惡劣電網、溫度、濕度和粉塵能力，極大提高了產品的可靠性，已經在很多機械制造業得到了廣泛的應用，如造紙機、吸塑成型機、拉絲機、擠出機等。
在此，不妨以塑料薄膜的擠出機為例，通過引入EV2000系列變頻器，介紹一下塑料薄膜擠出生產線的速度同步控制和自動卷取張力控制系統。
在塑料薄膜制造的過程中，顆粒原料從擠出電機帶動的螺桿擠出機成型后，經過吹壓后經過拉料輥電機帶動的拉料輥等進入導輥，接著送入張力輥，最后由卷取電機帶動進行中心卷取成塑料薄膜卷筒。這樣的系統共需要對4臺交流電機進行傳動控制，涉及到多傳動控制和張力控制等內容。
擠出機變頻控制系統
在塑料薄膜擠出生產線控制系統中，需要速度同步的共有3臺電機，即擠出電機、拉料輥電機、導輥電機互相同步。為實現以上思想，我們采用對擠出電機進行主速度給定，其余的拉料輥電機和導輥電機的同步速度信號分別取自前一電機的實際速度值，并可通過電位器進行速度微調。如此一來，只要改變擠出電機的速度給定，拉料輥電機和導輥電機的速度也隨之同步變化，而且變化不帶有時滯性。
對于同步的速度控制，EV2000變頻器采用開環速度控制。
擠出機卷取屬于中心卷取形式，它對于變頻器的要求是：（1）具有很強的制動力，才能克服大慣量的塑料薄膜卷筒；（2）具有恒功率特性；（3）具有高輸出頻率以保證卷取電機高速運行。
擠出機的卷取張力控制
張力測量原理
張力傳感器放置在張力輥的支持軸承下方，由剛性材料做成，它只對水平方向的張力起作用。當一定張力的塑料薄膜通過張力輥時，張力分成兩部分（水平方向的力FR和垂直方向的力FV）。設張力為T，FT為張力輥和軸承的重力，α、β為紙幅的夾角，則
FR＝T x (cosβ - cosα)
FV= T x (sinα － sinβ) + FT
根據張力傳感器的值FR就可以計算出塑料薄膜的張力值T。
張力傳感器的初級線圈和次級線圈正確通過傳感器的四個孔（其中初級線圈為激勵線圈，次級線圈為感應線圈）。在正常情況下（即無水平張力）初級線圈的感應磁場里，由于孔的合理放置，次級線圈無感應電壓產生。
當水平張力T作用在傳感器上時，初級線圈的電磁場就會產生變化，從而次級線圈就會感應出相應的電壓。一旦水平張力作用改變方向，次級線圈的電壓極性也相應改變。
張力傳感器的激勵信號為330HZ、0.5A的交流信號，張力作用的大小反映在輸出信號的幅度上，張力的方向則反映在輸出信號的極性上。信號放大器的作用就是先過濾為DC信號，然后通過增益運算放大器，最后可以輸出張力控制所需的張力信號（0～10V或4～20mA）。
張力開環控制
薄膜卷在剛完成換卷時，由于張力的變化比較大，如果采用PI閉環控制容易造成較大的超調量，導致薄膜幅面抖動頻繁，此時如果采用開環控制就比較具有優勢。
如果觀察到實際的幅面張力和設定張力相當接近時，可以按手動張力投運按鈕，就可以進入張力閉環控制模塊的循環中。
張力閉環控制
卷取電機的張力實際值是位于它前面張力輥下張力傳感器的實際值，通過檢測該處的張力情況，來控制卷取電機的速度，從而形成一個張力閉環。卷取電機的速度加快，則塑料薄膜拉緊，張力的實際值就會上升；相反，速度降低，則塑料薄膜垂，張力的實際值就下降。
由于在卷取過程中，卷取的線速度基本與導輥的線速度相同，而卷取的直徑在不斷增加，從而導致卷取電機的實際運行速度在不斷減少，通過張力閉環控制可以自動調節速度的降低情況。EV2000變頻器內置PI功能，對變頻器的VCI、CCI進行反饋量和給定量的設置，即可組成閉環PI控制。通常為了獲得高的分辨率，需設置反饋增益、增益極性、反饋偏置、偏置極性。
