摘要

　　新科瑞C500系(xi)列變頻器助力(li)晉州某拉絲機現場(chang)兩條生產線穩定生產，一(yi)臺22kw，8臺18.5kw，1臺15kw，精準控(kong)制(zhi)，節能增(zeng)效。

　　引言

　　拉(la)(la)(la)絲(si)(si)機是金屬線材(cai)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)的(de)(de)重要設備，主要是將金屬線材(cai)拉(la)(la)(la)拔成(cheng)各種規格的(de)(de)細絲(si)(si)。從產(chan)(chan)(chan)品規格上可分(fen)為(wei)：大拉(la)(la)(la)機、中拉(la)(la)(la)機、小(xiao)拉(la)(la)(la)機以及(ji)細微拉(la)(la)(la)。從機械(xie)結(jie)構上可分(fen)為(wei)：滑輪式(shi)、活套式(shi)、水箱式(shi)和(he)直(zhi)(zhi)進(jin)式(shi)。在電(dian)(dian)線電(dian)(dian)纜行業(ye)(ye)，雙變頻細微拉(la)(la)(la)應用十(shi)分(fen)廣泛。相對而言，其要求(qiu)的(de)(de)控(kong)(kong)制性能也較低(di)，而對大部(bu)(bu)分(fen)鋼絲(si)(si)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)企(qi)業(ye)(ye)，針對材(cai)料(liao)特性，其精(jing)度(du)(du)(du)要求(qiu)和(he)拉(la)(la)(la)拔穩(wen)定度(du)(du)(du)高(gao)，因此(ci)使(shi)用直(zhi)(zhi)進(jin)式(shi)拉(la)(la)(la)絲(si)(si)機較多。特別(bie)是焊(han)材(cai)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)企(qi)業(ye)(ye)，氣(qi)體(ti)保護焊(han)絲(si)(si)、埋(mai)弧焊(han)絲(si)(si)、鋁焊(han)絲(si)(si)、氬弧焊(han)絲(si)(si)、不銹鋼焊(han)絲(si)(si)、高(gao)強(qiang)度(du)(du)(du)焊(han)絲(si)(si)以及(ji)最先進(jin)的(de)(de)藥芯焊(han)絲(si)(si)，其對拉(la)(la)(la)絲(si)(si)機的(de)(de)電(dian)(dian)氣(qi)控(kong)(kong)制要求(qiu)很高(gao)。變頻器作為(wei)主要的(de)(de)電(dian)(dian)氣(qi)控(kong)(kong)制部(bu)(bu)分(fen)，它的(de)(de)性能，特別(bie)是張力控(kong)(kong)制的(de)(de)精(jing)度(du)(du)(du)直(zhi)(zhi)接影響到產(chan)(chan)(chan)品的(de)(de)質量和(he)產(chan)(chan)(chan)量。

　　一、工藝需求

　　1、穿模

　　整機啟動(dong)(dong)(dong)前(qian)，須手工(gong)(gong)將(jiang)原材料前(qian)端打(da)磨并逐(zhu)級(ji)(ji)通(tong)(tong)過(guo)模具。現場一(yi)般(ban)是通(tong)(tong)過(guo)腳踏開(kai)關(guan)實現電(dian)機點動(dong)(dong)(dong)低(di)(di)速轉動(dong)(dong)(dong)，同時(shi)采用(yong)工(gong)(gong)具將(jiang)絲線(xian)從模具的(de)前(qian)端牽(qian)拉(la)到后端，通(tong)(tong)過(guo)模具后的(de)絲線(xian)為了能夠通(tong)(tong)過(guo)下(xia)一(yi)級(ji)(ji)模具，先要(yao)將(jiang)其(qi)前(qian)端打(da)磨或(huo)拉(la)細，后才可以(yi)通(tong)(tong)過(guo)下(xia)一(yi)級(ji)(ji)模具。在(zai)這個(ge)工(gong)(gong)藝環節里，要(yao)求電(dian)機在(zai)啟動(dong)(dong)(dong)和低(di)(di)速運(yun)行時(shi)力矩大且穩定，運(yun)行轉速穩定，而且在(zai)減速停機時(shi)電(dian)機沒有反轉。

　　2、拉絲

　　手工完成穿模后(hou)就可以整機運行(xing)實現連續的拉(la)(la)伸了(le)。直進式(shi)拉(la)(la)絲機通常(chang)是由(you)多臺電機控制，經過多個(ge)拉(la)(la)伸模具后(hou)一(yi)次性把(ba)原材料拉(la)(la)到所需線徑大小的成品。在這(zhe)個(ge)工藝(yi)環節里，要(yao)求電機響(xiang)應速度快，線材張力(li)恒(heng)定，張力(li)平衡(heng)桿波動(dong)小，不斷(duan)絲不松絲。

　　3、收卷

　　收(shou)(shou)卷(juan)部分由(you)一臺(tai)獨立的(de)(de)電機(ji)驅動(dong)，經過拉伸后(hou)的(de)(de)成(cheng)品需要(yao)同(tong)步地(di)纏繞在(zai)工(gong)字輪上(shang)。隨著纏繞在(zai)工(gong)字輪上(shang)的(de)(de)線(xian)材(cai)越(yue)來(lai)越(yue)厚(hou)，電機(ji)轉速(su)相應(ying)變慢。當收(shou)(shou)卷(juan)的(de)(de)厚(hou)度達到設定值時(shi)，系(xi)統(tong)提供自(zi)動(dong)檢測停機(ji)功能。在(zai)整(zheng)個(ge)工(gong)藝(yi)過程中，不(bu)管是啟動(dong)加速(su)、停機(ji)減(jian)速(su)還是穩定恒速(su)的(de)(de)情況下都要(yao)求收(shou)(shou)卷(juan)電機(ji)和(he)前(qian)端電機(ji)運行的(de)(de)線(xian)速(su)度同(tong)步，不(bu)斷絲不(bu)松絲，要(yao)求收(shou)(shou)卷(juan)電機(ji)調速(su)響應(ying)快，速(su)度控(kong)制精確(que)。

　　4、排線

　　通常成(cheng)品線(xian)(xian)(xian)材(cai)是層繞在(zai)工字輪(lun)上的，在(zai)工字輪(lun)的橫(heng)軸(zhou)上，線(xian)(xian)(xian)材(cai)應(ying)該一(yi)圈(quan)一(yi)圈(quan)平(ping)行緊(jin)密地(di)排(pai)(pai)列(lie)(lie)。在(zai)這個(ge)工藝環節(jie)里，要求(qiu)(qiu)有一(yi)個(ge)排(pai)(pai)線(xian)(xian)(xian)裝置(zhi)來完成(cheng)線(xian)(xian)(xian)材(cai)在(zai)橫(heng)軸(zhou)上端(duan)到下端(duan)往復的排(pai)(pai)列(lie)(lie)成(cheng)品線(xian)(xian)(xian)材(cai)。排(pai)(pai)線(xian)(xian)(xian)裝置(zhi)來回(hui)往復的速(su)度(du)可以是定速(su)也可以根據(ju)收(shou)卷電機的速(su)度(du)來控(kong)制。根據(ju)機械(xie)設計的要求(qiu)(qiu)，排(pai)(pai)線(xian)(xian)(xian)的實現有很多種方(fang)案，比如機械(xie)，變頻等。

　　二、系統解決(jue)方案

　　1、急停抱閘

　　設備(bei)運(yun)行過(guo)程中，若出現緊急情況，要求整個(ge)設備(bei)快速停下(xia)(xia)來。該工(gong)藝(yi)過(guo)程要求停機(ji)過(guo)程結束后絲線不(bu)會被拉斷(duan)，這(zhe)樣才可以(yi)保證下(xia)(xia)次可以(yi)順利啟動。

　　設備(bei)(bei)運行過(guo)程(cheng)中(zhong)，若設備(bei)(bei)檢測出斷線或者其它故(gu)障(zhang)，整個設備(bei)(bei)需要馬上停(ting)止(zhi)工(gong)作(zuo)。設備(bei)(bei)外(wai)部可(ke)提供抱(bao)(bao)閘(zha)(zha)電(dian)路，由設備(bei)(bei)輸出抱(bao)(bao)閘(zha)(zha)信號控(kong)制抱(bao)(bao)閘(zha)(zha)電(dian)路工(gong)作(zuo)，以(yi)使得(de)機(ji)器(qi)能快速停(ting)下來(lai)。當然也可(ke)以(yi)在變頻器(qi)內部增加制動電(dian)阻來(lai)控(kong)制整機(ji)快速停(ting)止(zhi)。

　　2、系統組成

　　系統由N臺通(tong)用變頻器和一臺張力(li)專用變頻器組成(cheng)。

　　每(mei)一臺通用(yong)變(bian)頻(pin)器(qi)控制一臺獨(du)立的(de)電機，線材通過不同的(de)模(mo)具逐級拉伸。根據線材體積(ji)不變(bian)的(de)原理(li)，隨著線材越(yue)拉越(yue)細，線材將(jiang)會越(yue)變(bian)越(yue)長，這(zhe)樣就要(yao)求后端電機線速度要(yao)高于前(qian)端電機線速度。前(qian)一級電機的(de)主(zhu)頻(pin)率(lv)來源(yuan)于后一級電機，變(bian)頻(pin)器(qi)可使(shi)用(yong)脈沖(chong)方式或(huo)者模(mo)擬(ni)電壓(ya)方式傳輸當前(qian)電機運行的(de)頻(pin)率(lv)。

　　第(di)(di)N臺電(dian)機以固(gu)定(ding)(ding)的(de)頻率(lv)運(yun)(yun)行(xing)，頻率(lv)給定(ding)(ding)可以來源于(yu)(yu)(yu)通(tong)信RS485設定(ding)(ding)，外部電(dian)位器或者數字(zi)設定(ding)(ding)，第(di)(di)1~N-1臺電(dian)機使(shi)用復合A B頻率(lv)運(yun)(yun)行(xing)的(de)方式，主(zhu)頻率(lv)來源于(yu)(yu)(yu)后(hou)一級電(dian)機的(de)運(yun)(yun)行(xing)頻率(lv)，輔給定(ding)(ding)都是來源于(yu)(yu)(yu)氣臂平衡(heng)桿(gan)PID控(kong)制(zhi)。

　　氣臂主要(yao)用來感應線材(cai)張力，通(tong)過(guo)(guo)AI信號傳(chuan)入變(bian)頻(pin)(pin)(pin)器，系(xi)統(tong)使用PID功(gong)能微調變(bian)頻(pin)(pin)(pin)器速度。若張力過(guo)(guo)大(da)，變(bian)頻(pin)(pin)(pin)器將適當(dang)降低頻(pin)(pin)(pin)率，若張力過(guo)(guo)小，變(bian)頻(pin)(pin)(pin)器將適當(dang)增加頻(pin)(pin)(pin)率。這樣可以使得(de)線材(cai)拉絲(si)(si)過(guo)(guo)程更加平穩，不會斷絲(si)(si)松絲(si)(si)。

　　收卷電機由一臺張(zhang)(zhang)力(li)專用(yong)變頻器控(kong)制，支持(chi)帶(dai)張(zhang)(zhang)力(li)擺桿(gan)的閉(bi)環調節模式和不(bu)帶(dai)張(zhang)(zhang)力(li)擺桿(gan)開環調節模式。

　　系統(tong)通過一個(ge)DI信號控(kong)制第N臺電(dian)機的(de)(de)(de)運(yun)(yun)行，而前一級電(dian)機的(de)(de)(de)運(yun)(yun)行信號來源于后一級電(dian)機的(de)(de)(de)運(yun)(yun)行狀態，收(shou)卷電(dian)機的(de)(de)(de)運(yun)(yun)行信號也是來源于第N臺電(dian)機的(de)(de)(de)運(yun)(yun)行狀態。

　　每(mei)(mei)一臺變頻器(qi)都提供斷線(xian)(故(gu)障)檢測(ce)功能，若系統檢測(ce)出斷線(xian)會馬上輸出一個信(xin)(xin)號到抱閘(zha)電路(lu)，抱閘(zha)電路(lu)控制整機停止運行(xing)，同時該信(xin)(xin)號會以外部故(gu)障的(de)狀(zhuang)態傳遞給每(mei)(mei)一臺變頻器(qi)。斷線(xian)檢測(ce)的(de)方式有(you)PID反饋檢測(ce)和DI信(xin)(xin)號輸入。

　　3、點動

　　為實(shi)現手動(dong)(dong)穿模，系(xi)統支持點(dian)動(dong)(dong)功能(neng)。用戶可以通過設(she)置點(dian)動(dong)(dong)頻率(E0.00)，點(dian)動(dong)(dong)加速時(shi)間(jian)(E0.01)和(he)點(dian)動(dong)(dong)減速時(shi)間(jian)(E0.02)來實(shi)現穿模的速度。

　　現場通常使(shi)用(yong)端(duan)子(zi)來(lai)控制點動，用(yong)戶通過設置X端(duan)子(zi)功能為正轉(zhuan)點動或者反轉(zhuan)點動即可。

　　點動(dong)停止的方式可以通過點動(dong)減速模式(E0.03)來控制。

　　4、閉(bi)環控制(zhi)模式(shi)

　　收卷變頻器(qi)接(jie)有張力氣臂平衡(heng)桿，系統可以使用張力控(kong)制(zhi)(zhi)模式，或者是VF/矢量控(kong)制(zhi)(zhi)。

　　使用張(zhang)力(li)控制(zhi)模式(shi)時(shi)，控制(zhi)方式(shi)與之前開環張(zhang)力(li)模式(shi)類似，只是系統多(duo)了(le)一(yi)個PID閉(bi)環進(jin)行張(zhang)力(li)微調(diao)，以保(bao)證(zheng)線上張(zhang)力(li)更加平穩。

　　若使用VF/矢量控制(zhi)，系(xi)統(tong)可以(yi)根據線(xian)(xian)速度恒定(ding)原(yuan)則進行卷(juan)(juan)徑(jing)計算，V=f*PI*R，其中V是(shi)前端線(xian)(xian)速度，f是(shi)變(bian)(bian)頻(pin)器參(can)考頻(pin)率，R是(shi)卷(juan)(juan)盤半(ban)徑(jing)。同時張力氣(qi)臂平(ping)衡桿接(jie)入變(bian)(bian)頻(pin)器AI，通過PID進行閉環(huan)微調。隨(sui)著卷(juan)(juan)徑(jing)的變(bian)(bian)大，而其前端的線(xian)(xian)速度穩定(ding)的情(qing)況下，變(bian)(bian)頻(pin)器的參(can)考的頻(pin)率是(shi)越(yue)變(bian)(bian)越(yue)小的。

　　當卷盤的卷徑到達最大卷徑時，系統可以(yi)設(she)置變頻器停機(ji)或者繼續運行(xing)。

　　系統提供卷(juan)徑(jing)(jing)復位功能，當用戶(hu)換卷(juan)時(shi)，可以(yi)通(tong)過一個DI信(xin)號(hao)將當前卷(juan)徑(jing)(jing)復位到空卷(juan)卷(juan)盤卷(juan)徑(jing)(jing)。

　　三、產品特點

　　工(gong)作效(xiao)率高，可一次(ci)將線(xian)材拉成成品。

　　低速點動穿模，運(yun)行速度穩定，力矩大。

　　同(tong)步(bu)響應速度快。

　　整個系統只需要一臺(tai)張力專(zhuan)用(yong)變頻器，其它的使用(yong)通用(yong)變頻器即可，較大的縮減了(le)成本。

　　張力專用變頻(pin)器提供閉(bi)環張力控(kong)(kong)制和(he)開環張力控(kong)(kong)制兩種不同的控(kong)(kong)制方式(shi)。

　　提供(gong)卷徑計算功能，使得(de)卷線過程更(geng)加平穩，張力擺(bai)桿擺(bai)幅小(xiao)，不斷絲(si)不松絲(si)。

　　提供(gong)多種斷線檢測功能。

　　提供換卷(juan)卷(juan)徑復位(wei)功能。

　　提供滿卷停機功(gong)能。