HC10系列IPLC智能控制器，主模塊最大點(diǎn)數(shù)達(dá)64點(diǎn)，靈活組網(wǎng)，支持CAN總線擴(kuò)展，豐富的通訊接口、程序硬件加密保護(hù)。
解決方案
HD30在雙變頻拉絲機(jī)上的應(yīng)用
1 引言
拉絲機(jī)是金屬線材生產(chǎn)的重要設(shè)備，主要功能是將各種線材拉成所需各種規(guī)格的細(xì)絲。近年來(lái)，變頻器得以在拉絲機(jī)行業(yè)大量應(yīng)用，其大大提高了拉絲機(jī)的自動(dòng)化水平與加工能力、有效降低了設(shè)備的單位能耗與維護(hù)成本，得到了行業(yè)的廣泛認(rèn)同。
2 拉絲機(jī)及其工藝簡(jiǎn)介
2.1 拉絲機(jī)簡(jiǎn)介
拉絲機(jī)也被叫做拔絲機(jī)，是指在常溫下通過(guò)拉伸模具對(duì)金屬材料進(jìn)行壓力加工的一種機(jī)械設(shè)備，通過(guò)拉伸可以將線材加工成為所需要的各種規(guī)格的線材，是在工業(yè)應(yīng)用中使用很廣泛的機(jī)械設(shè)備，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造，五金加工，石油化工，塑料，竹木制品，電線電纜等行業(yè)。
拉絲機(jī)按其用途可分為金屬拉絲機(jī)，塑料拉絲機(jī)，竹木拉絲機(jī)等；從產(chǎn)品終端來(lái)說(shuō)，拉絲機(jī)可以分為大拉機(jī)、中拉機(jī)、小拉機(jī)、微拉機(jī)；從拉絲機(jī)內(nèi)部控制方式和機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，又可以分為水箱式、滑輪式、直進(jìn)式等主要的幾種。一般，大拉機(jī)的加工線徑在10mm以上，中拉機(jī)在1－10mm之間，小拉在0.1－1mm之間，小于0.1mm的為微拉。
2.2 拉絲機(jī)工藝簡(jiǎn)介
放線：對(duì)于整個(gè)拉絲機(jī)環(huán)節(jié)來(lái)說(shuō)，拉絲機(jī)線材的放線過(guò)程沒(méi)有過(guò)高精度的要求，雙變頻控制的拉絲機(jī)械，利用拉絲環(huán)節(jié)的絲線張力通過(guò)圓盤拉伸，也就是通過(guò)張力放線架自動(dòng)放線。
拉絲：不同金屬材料，不同的產(chǎn)品精度和要求，拉絲環(huán)節(jié)有很大的不同，拉絲部分由一臺(tái)主電機(jī)控制，金屬線材通過(guò)內(nèi)部塔輪的導(dǎo)引，經(jīng)過(guò)各級(jí)模具而逐步拉伸，以達(dá)到所要求規(guī)格的線材。同時(shí)在拉絲時(shí)，開啟冷卻液對(duì)模具冷卻。
收卷：收卷為雙變頻拉絲機(jī)最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，對(duì)拉絲機(jī)的性能起決定性的影響，也是考驗(yàn)拉絲機(jī)電氣性能的重要依據(jù)。收卷由一收卷電機(jī)帶動(dòng)收線盤收卷，線材由拉絲部分出來(lái)經(jīng)過(guò)張力擺桿，張力擺桿的作用是反饋當(dāng)前的張力信號(hào)給主機(jī)，從機(jī)根據(jù)反饋信號(hào)的偏差調(diào)節(jié)輸出頻率，以此來(lái)保證在收卷過(guò)程中恒定的張力。
2.3 工藝要求
1．拉絲部分速度無(wú)級(jí)可調(diào)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，運(yùn)行平穩(wěn)。
2．收線部分卷徑從小到大變化時(shí)，始終要保證線速度恒定。
3．不論擺桿在任何位置都可直接啟動(dòng)，且啟動(dòng)過(guò)程中不用手扶。
4．運(yùn)行全過(guò)程中張力擺桿穩(wěn)定。當(dāng)檢測(cè)到張力有所變化時(shí)，收卷要快速響應(yīng)，以重新達(dá)到張力恒定狀態(tài)。
5．起動(dòng)停機(jī)時(shí)均保證平穩(wěn)過(guò)度，并保證一定的張力，防止斷線。
6．穿線時(shí)，拉絲電機(jī)需要點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。
7．?dāng)嗑€時(shí)，需有抱閘信號(hào)，克服收卷的慣性，防止原來(lái)纏繞好的線散卷。
8．不論當(dāng)前收卷的狀態(tài)是空盤、半盤、滿盤都隨時(shí)可以停機(jī)、起動(dòng)。
3 雙變頻拉絲機(jī)工作原理
主拉變頻器實(shí)際上只作一個(gè)簡(jiǎn)單的調(diào)速，但需要輸出頻率變化信號(hào)（即模擬量AO輸出信號(hào)，AO功能選擇為輸出頻率）作為收線變頻器速度基準(zhǔn)。收線拉絲機(jī)根據(jù)主機(jī)發(fā)出的信號(hào)以及擺桿位置反饋電壓信號(hào)計(jì)算同步輸出頻率，計(jì)算時(shí)要考慮適應(yīng)主機(jī)不同速度，收線盤不同盤徑，擺桿不同位置的情況。
放線電機(jī)與收線電機(jī)分別由兩臺(tái)變頻器控制。放線變頻器通過(guò)外部模擬量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，收線變頻器由放線變頻器的頻率變化輸出信號(hào)、張力擺桿反饋信號(hào)，經(jīng)PID調(diào)節(jié)后控制收線變頻器。隨著收線筒卷徑的變化張力擺桿的反饋信號(hào)也隨著變化，這個(gè)信號(hào)與放線變頻器模擬AO輸出信號(hào)構(gòu)成PID兩路輸入信號(hào)，經(jīng)PID調(diào)節(jié)后控制收線變頻器，使絲線保持一定的線速度。
由于收線電機(jī)在機(jī)械傳動(dòng)比自適應(yīng)PID模式控制下，能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)與主拉同步，擺桿的位置也基本保持在中間位置，從某種意義上講也保證了收線的張力恒定。
4 提供方案及說(shuō)明
1）方案
根據(jù)客戶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況提供的方案：
1．放線：自由方式放線。
2．拉絲：由一臺(tái)功率為22KW的HD30矢量控制變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)22KW異步電動(dòng)機(jī)。經(jīng)過(guò)5級(jí)模具，將1.2mm的銅線拉到0.3mm，采用水冷式。
3．收線： 由一臺(tái)功率為11KW的HD30-T拉絲機(jī)專用矢量控制變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)11KW異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，有抱閘動(dòng)作，收線裝置不能再轉(zhuǎn)動(dòng)。
4．張力反饋：在拉絲和收線環(huán)節(jié)中間有一張力浮輥，浮輥后端接有一單圈電位器，通過(guò)電位器來(lái)反饋浮輥位置，即達(dá)到檢測(cè)張力的目的。
2）調(diào)試說(shuō)明
a．首先根據(jù)工藝要求的最大線速度計(jì)算出主拉變頻器所需要的最大運(yùn)行頻率；
b．根據(jù)實(shí)際的傳動(dòng)比情況算出收卷所需的最大頻率；
c．根據(jù)半盤時(shí)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)比關(guān)系設(shè)定默認(rèn)傳動(dòng)比系數(shù)；
d．主拉變頻器的加減速時(shí)間盡可能的長(zhǎng)（一般在40～60s），可以平穩(wěn)的進(jìn)行加減速；
e．要調(diào)整好張力擺桿的平衡位置，保證機(jī)械中點(diǎn)對(duì)應(yīng)反饋的中點(diǎn)。
為了配合斷線的檢測(cè)，在起動(dòng)的時(shí)候，先將擺桿托起到平衡位置，等線拉緊了，再松開，防止擺桿在限位開關(guān)位置，電機(jī)不能起動(dòng)。 在調(diào)試時(shí)，首先將主拉和收卷變頻器的開環(huán)矢量方式調(diào)試正常。根據(jù)工藝要求的最大線速度計(jì)算出收卷變頻器所需要的最大運(yùn)行頻率，然后根據(jù)實(shí)際的傳動(dòng)比對(duì)應(yīng)好主拉的最大頻率，保證前后級(jí)的線速度差不是很大。從而根據(jù)張力擺桿反饋值做PID調(diào)節(jié)控制收卷變頻器。
3）參數(shù)設(shè)置(僅列出收卷變頻器參數(shù))
5 調(diào)試注意事項(xiàng)
1）擺桿位置電壓反饋信號(hào)與擺桿位置的線性關(guān)系要正確，若不正確，可通過(guò)設(shè)置F05組外部給定量特性曲線修正。
2）收卷反應(yīng)速度較慢，可以適當(dāng)?shù)募哟驪ID1的比例增益P和減小積分時(shí)間I。
3）拉絲電機(jī)加減速時(shí)間設(shè)長(zhǎng)一點(diǎn)，這樣便于收卷電機(jī)的跟蹤。
4）正常運(yùn)行中，張力擺桿擺動(dòng)過(guò)大，而調(diào)節(jié)PID的參數(shù)不能起到很好的效果時(shí)，這時(shí)要檢查張力擺桿反饋信號(hào)與擺桿之間的一大一小兩個(gè)齒輪的配合間隙。
5）系統(tǒng)在低速運(yùn)行時(shí)，張力非常的平穩(wěn)，但高速運(yùn)行時(shí)張力擺桿出現(xiàn)波動(dòng)，這時(shí)需啟用兩組PID參數(shù)，將T03.15改成2（依據(jù)運(yùn)行頻率調(diào)節(jié)）。同時(shí)以原來(lái)設(shè)置好的那組參數(shù)為依據(jù)設(shè)置第二組參數(shù)。
6）當(dāng)正常運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)周期性的突然波動(dòng)，這時(shí)應(yīng)注意排線機(jī)行程開關(guān)的位置。如不在最佳位置時(shí)，會(huì)出現(xiàn)卷盤兩邊不平導(dǎo)致卷取直徑變化，進(jìn)一步影響張力擺桿的平穩(wěn)度。
6 結(jié)束語(yǔ)
雙變頻拉絲機(jī)應(yīng)用方案的成功改造，降低了系統(tǒng)成本，加快了系統(tǒng)響應(yīng)速度，操作更為簡(jiǎn)單方便，工作效率得到了明顯提高，高穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)減少了斷線率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。實(shí)踐證明，本文介紹的改造方案是一種高穩(wěn)定、性能可靠的、能滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求的拉絲機(jī)改造方案。
參考文獻(xiàn)：
1．深圳市海浦蒙特科技有限公司 HD30系列矢量控制變頻器用戶手冊(cè)
2．深圳市海浦蒙特科技有限公司 HD30-T非標(biāo)功能說(shuō)明書
文章轉(zhuǎn)自《控制與傳動(dòng)》 2013年第五期
