FAST Tension-controlled

Pri navíjacom procese, kde sa používa riadenie podľa krútiaceho momentu (tzv. torque control), je tento technologický modul založený na princípe, že napnutie materiálu sa neriadi priamo, ale nepriamo – zmenou krútiaceho momentu motora.

Riadenie ťahu – Metóda riadenia pomocou krútiaceho momentu

Pri navíjačkách, ktoré používajú Tension-controlled, sa pohon prepne do režimu riadenia momentu. Motor potom dostáva príkaz na požadovaný krútiaci moment, ktorý sa vypočíta pomocou dopredného riadenia. Toto riadenie berie do úvahy požadovaný ťah materiálu, trenie a zrýchlenie. Keďže v tomto režime nie je aktívny regulátor napnutia, nie je potrebné meranie skutočného ťahu pásu, a tým sa dá vyhnúť používaniu drahých a zložitých senzorov na meranie napnutia.

Typické použitie sa nachádza pri cenovo dostupných navíjačkách určených pre menej citlivé materiály s nízkou pružnosťou a strednými rýchlosťami vedenia materiálu, ako napríklad:

• Navíjačky cievok v kovospracujúcom priemysle
• Navíjačky káblov
• Okrajové navíjacie jednotky

• Odvíjačky v baliacom priemysle.

Riadenie napnutia (M) – metóda riadenia podľa momentu (torque-controlled method)

Táto metóda okrem základného riadenia obsahuje aj regulátor napnutia. Regulátor napnutia pracuje na základe merania skutočnej ťažnej sily, ktorú sníma senzor umiestnený na páse materiálu. Na základe tejto hodnoty regulátor riadi napnutie pásu. Dopredné riadenie pritom zahŕňa nastavenú hodnotu ťahu, kompenzáciu trenia a kompenzáciu zrýchlenia.

Typické použitie je pri navíjaní menej citlivých materiálov s nízkou pružnosťou a strednými rýchlosťami, ako napríklad:

• Fólie
• Kompozitné materiály
• Papier

• Etiketové materiály

Riadenie napnutia (N) – metóda riadenia podľa rýchlosti (speed-controlled method)

Pri navíjačkách, ktoré riadia napnutie materiálu, sa pohon prepne do režimu riadenia rýchlosti. Motor sa riadi podľa požadovanej rýchlosti, ktorá vzniká spojením dopredného riadenia rýchlosti a opravnej hodnoty z regulátora napnutia. Regulátor napnutia pritom potrebuje údaj o skutočnom napnutí pásu, ktorý sa meria senzorom umiestneným priamo na materiáli. Na základe tejto hodnoty regulátor upravuje činnosť pohonu, aby napnutie zostalo konštantné. Dopredné riadenie rýchlosti vychádza z aktuálnej rýchlosti vedenia pásu, zatiaľ čo dopredné riadenie momentu zohľadňuje požadované napnutie pásu a kompenzáciu zrýchlenia.

Riadenie napnutia (N) v režime riadenia podľa rýchlosti prináša významnú výhodu – trenie nemá priamy vplyv na riadenie, a preto je aj vplyv zrýchlenia na napnutie materiálu výrazne menší.

Nevýhodou tejto metódy je, že pre stabilné riadenie rýchlosti je potrebné zohľadniť pomer momentov zotrvačnosti jednotlivých častí systému.

Ak po výmene kotúča nie je jednoznačne známy počiatočný priemer, odporúča sa použiť snímač priemeru, aby sa určil správny počiatočný priemer navíjaného alebo odvíjaného materiálu.

Riadenie napnutia (N) sa používa v prípadoch, keď sú kladené vysoké požiadavky na kvalitu a stabilitu ťažnej sily, alebo keď na navíjačku pôsobia ťažko predvídateľné rušivé vplyvy, ako napríklad trenie.

Typické použitie je pri navíjaní menej citlivých materiálov s nízkou až vysokou pružnosťou a strednými rýchlosťami vedenia pásu, ako napríklad:

• Fólie
• Kompozitné materiály
• Papier
• Etiketové materiály

Modul Winder Tension-Controlled od spoločnosti Lenze je špeciálne navrhnutý na riadenie napnutia materiálu počas navíjania a odvíjania. Tento modul je vhodný pre širokú škálu priemyselných aplikácií, kde je presné riadenie napnutia a rýchlosti kľúčové pre kvalitu spracovania materiálu. Riadenie napnutia môže byť realizované buď v otvorenej slučke (open-loop), alebo v uzavretej slučke (closed-loop), pričom modul umožňuje plynulé riadenie s kompenzáciou zrýchlenia a trenia. Tento článok podrobne opisuje jednotlivé funkcie a technické vlastnosti modulu.

Verzie modulu

Modul je dostupný v troch rôznych verziách: Base, State a High. Každá z týchto verzií má svoje vlastné funkcie a možnosti, pričom ponúka rôznu úroveň riadenia a prispôsobenia podľa požiadaviek konkrétnej aplikácie.

• Base Verzia: Základná verzia ponúka otvorené riadenie napnutia s kompenzáciou zrýchlenia a lineárnou kompenzáciou trenia. Umožňuje jednoduché nastavenie riadenia napnutia pomocou lineárnej charakteristiky a vypočítava priemer navíjaného materiálu na základe rýchlosti vedenia pásu.
  
  
• State Verzia: Pokročilá verzia ponúka tri rôzne charakteristiky riadenia napnutia: lineárny profil napnutia, lineárny profil momentu a používateľom definovaný profil. Táto verzia zároveň podporuje PI regulátor pre uzavreté riadenie napnutia a umožňuje identifikáciu trenia, čo zlepšuje presnosť riadenia materiálu a pomáha kompenzovať straty spôsobené trením.
  
  

• High Verzia: Najpokročilejšia verzia modulu umožňuje identifikáciu momentu zotrvačnosti osi navíjačky, ktorý sa následne zahrnie do parametrov modulu. Táto funkcia je užitočná pri prispôsobovaní riadenia počas zmeny priemeru materiálu v priebehu procesu. Okrem toho verzia High umožňuje aj automatickú adaptáciu zosilnenia regulátora rýchlosti počas prevádzky, čím zlepšuje stabilitu a presnosť riadenia.

Riadenie napnutia

Pri procese navíjania alebo odvíjania materiálu je presné riadenie napnutia kľúčové pre zachovanie kvality materiálu a správneho ťahu. Napnutie sa priamo riadi pomocou krútiaceho momentu motora na osi navíjania, pričom rýchlosť navíjania je nepriamo úmerná priemeru materiálu. Modul využíva otvorené riadenie napnutia s kompenzáciou zrýchlenia a trenia, pričom priemer cievky je hlavným parametrom pre správne riadenie celého procesu.

• Open Tension Control: V základnej verzii sa napnutie riadi pomocou jednoduchej lineárnej charakteristiky, pričom sa zohľadňuje priemer cievky. Modul priebežne sleduje rýchlosť vedenia pásu a podľa nej upravuje napnutie, aby bola zachovaná konštantná ťažná sila na materiál. Kompenzácia zrýchlenia a trenia zároveň pomáha udržiavať stabilné napnutie aj pri zmenách rýchlosti.
• Closed Tension Control: Vo verziách State a High je dostupné uzavreté riadenie napnutia pomocou PI regulátora. Tento regulátor sleduje skutočnú silu pôsobiacu na materiál a automaticky upravuje krútiaci moment motora, aby sa napnutie udržiavalo v požadovaných hraniciach.

Automatické rozpoznanie smeru navíjania

Modul podporuje automatické rozpoznanie smeru navíjania alebo odvíjania materiálu, čo zjednodušuje riadenie a zabezpečuje konštantné napnutie aj pri zmene smeru pohybu. Detekcia smeru sa vykonáva na základe rýchlosti vedenia pásu a predom definovaného smeru pohybu materiálu.

Ak je rýchlosť vedenia pásu nulová, smer navíjania nie je možné automaticky rozpoznať. V takom prípade je potrebné smer nastaviť manuálne prostredníctvom parametra xWindingDirectionStandstill, ktorým sa určí, či sa má materiál navíjať alebo odvíjať.

Zmeny v rýchlosti vedenia pásu alebo rýchlosti navíjania môžu spôsobiť nepravidelné napnutie materiálu, čo môže viesť k jeho poškodeniu. Preto modul obsahuje funkcie kompenzácie zrýchlenia a trenia, ktoré tieto vplyvy vyrovnávajú a pomáhajú udržiavať stabilné napnutie počas celého procesu.

• Kompenzácia zrýchlenia: Modul sleduje zmeny rýchlosti a automaticky upravuje krútiaci moment motora, aby vyrovnal zrýchlenie alebo spomalenie vedenia pásu. Tým sa zabezpečí, že napnutie materiálu zostane konštantné aj pri zmenách rýchlosti.
• Identifikácia trenia:Trenie v mechanizme navíjačky môže spôsobovať nepravidelný pohyb materiálu. Modul preto umožňuje identifikáciu trenia, najmä keď je navíjačka prázdna, aby sa presne určil krútiaci moment potrebný na jeho kompenzáciu počas prevádzky. Zistené hodnoty trenia sa uložia do pamäte modulu a následne sa používajú počas riadenia, čím sa dosahuje plynulejší a stabilnejší chod

Počítadlo dĺžky materiálu

Modul ponúka funkciu počítania dĺžky materiálu, ktorá je dôležitá na sledovanie množstva spracovaného materiálu. Používateľ si môže vybrať rôzne zdroje pre meranie dĺžky, napríklad:

• lrSetLineVel:Dĺžka materiálu sa počíta na základe rýchlosti vedenia pásu – rýchlosť sa integruje v čase a tým sa určuje celková dĺžka spracovaného materiálu.
• MaterialCounterAxis: Táto metóda využíva referenčnú os (napríklad rotačný snímač) na presné meranie dĺžky materiálu. Je obzvlášť vhodná v prípadoch, keď sú signály nepravidelné a integrácia rýchlosti by mohla viesť k nepresnostiam v meraní.

Riadenie napnutia pomocou charakteristickej funkcie

Jednou z hlavných funkcií modulu je možnosť riadiť napnutie pomocou charakteristickej funkcie. Používateľ si môže určiť, ako sa má napnutie meniť so zväčšujúcim sa priemerom cievky, teda definovať závislosť napnutia od priemeru navíjaného materiálu.

• Lineárny profil napnutia: Napnutie sa dá riadiť lineárnym spôsobom, čo znamená, že so zväčšujúcim sa priemerom cievky sa napnutie postupne znižuje, aby sa zabránilo poškodeniu materiálu.
• Používateľom definovaná charakteristika: Modul umožňuje používateľovi vytvoriť vlastnú charakteristiku napnutia s použitím až 64 bodov, čo umožňuje presné prispôsobenie riadenia napnutia podľa konkrétnych požiadaviek aplikácie.

Identifikácia momentu zotrvačnosti

Vo verzii High dokáže modul identifikovať moment zotrvačnosti navíjačky. Tento proces je mimoriadne dôležitý najmä pri navíjaní alebo odvíjaní materiálu s meniacim sa priemerom. Zotrvačnosť výrazne ovplyvňuje správanie pohonu, a preto jej identifikácia umožňuje modulu automaticky upraviť riadiace parametre, aby sa dosiahlo optimálne a stabilné riadenie počas celej prevádzky.

Záver

Modul Winder Tension-Controlled od spoločnosti Lenze ponúka širokú škálu funkcií pre riadenie napnutia a rýchlosti počas navíjania a odvíjania materiálu. Či už ide o základné riadenie napnutia alebo o pokročilé funkcie, ako je identifikácia zotrvačnosti, modul poskytuje vysokú flexibilitu pre rôzne typy aplikácií. Ak máte záujem o podrobnejšie technické informácie alebo konkrétne nastavenia, podrobný návod na obsluhu a konfiguráciu nájdete v priloženom dokumente.

Ak máte záujem o podrobnejšie technické informácie alebo špecifické konfigurácie, priložený dokument obsahuje rozsiahle pokyny na obsluhu a nastavenie modulu.

The Lenze Winder Tension-Controlled module is a key to effective winding operations. Technological advancements in industrial control systems allow for more precise and reliable control of winding and unwinding processes. The Lenze Winder Tension-Controlled module is a high-performance solution for controlling tension during the winding or unwinding of a wide range of materials such as films, textiles, plastics, paper, or metal strips. This module provides a solution for processes where constant and precisely controlled material tension is crucial, reducing the risk of material damage and improving production efficiency.

Features and Principles of Operation

The Lenze Winder Tension-Controlled module offers two main methods of tension control:

• Open-Loop Control: This mode is used in applications where precise tension measurement and control using sensors are not required. The tension is controlled based on a preset torque, which depends on the coil diameter. This method is more economical and less demanding to implement but offers lower accuracy. It is suitable for less sensitive materials, such as metals or cables.
• Closed-Loop Control: For more demanding applications, closed-loop control continuously monitors tension using force sensors. The module automatically adjusts motor torque according to the measured values, ensuring stable and precise tension. This mode is ideal for sensitive materials, such as thin films, paper, or textiles, where precise tension control is critical to the quality of the final product.

Application Areas

The Lenze Winder Tension-Controlled module is widely used in various industries. Depending on specific needs and material types, different control methods can be used:

• Torque-Controlled Method: This method is used in applications where tension measurement is not required. The tension is controlled through predictive control based on set pulling force, friction, and acceleration compensation. Typical applications include winding metal coils, cables, or unwinding in the packaging industry.
• Speed-Controlled Method: This method includes tension measurement and is suitable for applications where high tension precision is required. Predictive control is supplemented by corrections based on actual tension force measurement. Applications include processing films, composite materials, paper, and labels.

Technical Aspects and Key Features

Speed and Tension Control: One of the key functions of the module is controlling speed and tension based on the winding diameter. The motor speed and torque dynamically adapt based on the current diameter measurement, ensuring constant material tension throughout the process. For winders requiring precise tension control, the system offers closed-loop control using a tension sensor.

• Friction and Acceleration Compensation: Friction and acceleration can affect tension stability during winding. The Lenze module offers automatic friction identification and compensation, improving system stability, especially during rapid speed changes or when working with materials sensitive to tension changes. Friction identification is critical in applications with complex mechanical systems, such as oil gearboxes, where friction depends on temperature.
• Diameter Measurement and Material Counter: The module provides automatic coil diameter measurement and material counter functions, which are essential for tracking the length of material that has been wound or unwound. This function is important in processes requiring precise monitoring of the amount of processed material. The coil diameter is automatically calculated based on line speed and winding speed.
• Real-World Applications: The Lenze Winder Tension-Controlled module is used in various industries, from metalworking to the production of flexible packaging and textiles. In the metalworking industry, the module is used for controlling the winding of metal strips and cables, where maintaining constant tension throughout the process is crucial. In the printing industry and flexible packaging production, the module is used for precise tension control of films and foils, ensuring high product quality.

Záver

The Lenze Winder Tension-Controlled module is a reliable and flexible solution for industrial winding and unwinding processes. It offers a wide range of features for tension control, diameter measurement, and friction compensation, making it an ideal tool for applications where precision and efficiency are critical. The module offers customization options based on specific needs, helping to optimize the production process and ensure the quality of processed materials.

Ak máte záujem o podrobnejšie technické informácie alebo špecifické konfigurácie, priložený dokument obsahuje rozsiahle pokyny na obsluhu a nastavenie modulu.

The main differences between versions V1 and V2 of the FAST Technology module Winder Tension-Controlled are as follows:

Additional Features and Improvements

• V2 includes additional features compared to V1, such as Quick Stop, which allows for faster and safer stopping of the winding process. This feature is not mentioned in V1.
• V2 also adds a function for terminating the winding process and includes the ability to monitor web breaks, ensuring better quality control.

Support for Different Axis Control Versions

• V2 includes support for L_MC1P_AxisBasicControlV2, which is a newer version of the axis control function block, while V1 uses an older version of this block.

Speed Controller Gain Adaptation

• In V2, the speed controller gain adaptation has been improved, allowing for more precise and smoother speed regulation during winding, depending on the inertia of the winder. This feature was not as detailed in V1.

Support for Virtual Axes and Simulation

• V1 did not support simulation in the "PLC Designer" and lacked support for virtual axes. V2 changed this, adding support for Modulo traversing range for more precise positioning during winding.

Improved Tension Control

• Closed-loop tension control in V2 is improved to better compensate for friction and acceleration. This improvement ensures more constant tension on the material during winding, which was not as well developed in V1.

Speed Control

• V2 includes the possibility of speed limitation during the winding process, helping to prevent unwanted accelerations and decelerations. This feature is not mentioned in the older version (V1).

In summary, V2 offers greater flexibility, improved precision, and better integration with newer technology solutions for tension and speed control during material winding processes.