摘要

　　新科瑞C500系列變頻器助力晉州某拉絲機現(xiàn)場兩條生產線穩(wěn)定生產，一臺22kw，8臺18.5kw，1臺15kw，精準控制，節(jié)能增效。

　　引言

　　拉絲機是金屬線材生產的重要設備，主要是將金屬線材拉拔成各種規(guī)格的細絲。從產品規(guī)格上可分為：大拉機、中拉機、小拉機以及細微拉。從機械結構上可分為：滑輪式、活套式、水箱式和直進式。在電線電纜行業(yè)，雙變頻細微拉應用十分廣泛。相對而言，其要求的控制性能也較低，而對大部分鋼絲生產企業(yè)，針對材料特性，其精度要求和拉拔穩(wěn)定度高，因此使用直進式拉絲機較多。特別是焊材生產企業(yè)，氣體保護焊絲、埋弧焊絲、鋁焊絲、氬弧焊絲、不銹鋼焊絲、高強度焊絲以及最先進的藥芯焊絲，其對拉絲機的電氣控制要求很高。變頻器作為主要的電氣控制部分，它的性能，特別是張力控制的精度直接影響到產品的質量和產量。

　　一、工藝需求

　　1、穿模

　　整機啟動前，須手工將原材料前端打磨并逐級通過模具。現(xiàn)場一般是通過腳踏開關實現(xiàn)電機點動低速轉動，同時采用工具將絲線從模具的前端牽拉到后端，通過模具后的絲線為了能夠通過下一級模具，先要將其前端打磨或拉細，后才可以通過下一級模具。在這個工藝環(huán)節(jié)里，要求電機在啟動和低速運行時力矩大且穩(wěn)定，運行轉速穩(wěn)定，而且在減速停機時電機沒有反轉。

　　2、拉絲

　　手工完成穿模后就可以整機運行實現(xiàn)連續(xù)的拉伸了。直進式拉絲機通常是由多臺電機控制，經過多個拉伸模具后一次性把原材料拉到所需線徑大小的成品。在這個工藝環(huán)節(jié)里，要求電機響應速度快，線材張力恒定，張力平衡桿波動小，不斷絲不松絲。

　　3、收卷

　　收卷部分由一臺獨立的電機驅動，經過拉伸后的成品需要同步地纏繞在工字輪上。隨著纏繞在工字輪上的線材越來越厚，電機轉速相應變慢。當收卷的厚度達到設定值時，系統(tǒng)提供自動檢測停機功能。在整個工藝過程中，不管是啟動加速、停機減速還是穩(wěn)定恒速的情況下都要求收卷電機和前端電機運行的線速度同步，不斷絲不松絲，要求收卷電機調速響應快，速度控制精確。

　　4、排線

　　通常成品線材是層繞在工字輪上的，在工字輪的橫軸上，線材應該一圈一圈平行緊密地排列。在這個工藝環(huán)節(jié)里，要求有一個排線裝置來完成線材在橫軸上端到下端往復的排列成品線材。排線裝置來回往復的速度可以是定速也可以根據收卷電機的速度來控制。根據機械設計的要求，排線的實現(xiàn)有很多種方案，比如機械，變頻等。

　　二、系統(tǒng)解決方案

　　1、急停抱閘

　　設備運行過程中，若出現(xiàn)緊急情況，要求整個設備快速停下來。該工藝過程要求停機過程結束后絲線不會被拉斷，這樣才可以保證下次可以順利啟動。

　　設備運行過程中，若設備檢測出斷線或者其它故障，整個設備需要馬上停止工作。設備外部可提供抱閘電路，由設備輸出抱閘信號控制抱閘電路工作，以使得機器能快速停下來。當然也可以在變頻器內部增加制動電阻來控制整機快速停止。

　　2、系統(tǒng)組成

　　系統(tǒng)由N臺通用變頻器和一臺張力專用變頻器組成。

　　每一臺通用變頻器控制一臺獨立的電機，線材通過不同的模具逐級拉伸。根據線材體積不變的原理，隨著線材越拉越細，線材將會越變越長，這樣就要求后端電機線速度要高于前端電機線速度。前一級電機的主頻率來源于后一級電機，變頻器可使用脈沖方式或者模擬電壓方式傳輸當前電機運行的頻率。

　　第N臺電機以固定的頻率運行，頻率給定可以來源于通信RS485設定，外部電位器或者數字設定，第1~N-1臺電機使用復合A B頻率運行的方式，主頻率來源于后一級電機的運行頻率，輔給定都是來源于氣臂平衡桿PID控制。

　　氣臂主要用來感應線材張力，通過AI信號傳入變頻器，系統(tǒng)使用PID功能微調變頻器速度。若張力過大，變頻器將適當降低頻率，若張力過小，變頻器將適當增加頻率。這樣可以使得線材拉絲過程更加平穩(wěn)，不會斷絲松絲。

　　收卷電機由一臺張力專用變頻器控制，支持帶張力擺桿的閉環(huán)調節(jié)模式和不帶張力擺桿開環(huán)調節(jié)模式。

　　系統(tǒng)通過一個DI信號控制第N臺電機的運行，而前一級電機的運行信號來源于后一級電機的運行狀態(tài)，收卷電機的運行信號也是來源于第N臺電機的運行狀態(tài)。

　　每一臺變頻器都提供斷線(故障)檢測功能，若系統(tǒng)檢測出斷線會馬上輸出一個信號到抱閘電路，抱閘電路控制整機停止運行，同時該信號會以外部故障的狀態(tài)傳遞給每一臺變頻器。斷線檢測的方式有PID反饋檢測和DI信號輸入。

　　3、點動

　　為實現(xiàn)手動穿模，系統(tǒng)支持點動功能。用戶可以通過設置點動頻率(E0.00)，點動加速時間(E0.01)和點動減速時間(E0.02)來實現(xiàn)穿模的速度。

　　現(xiàn)場通常使用端子來控制點動，用戶通過設置X端子功能為正轉點動或者反轉點動即可。

　　點動停止的方式可以通過點動減速模式(E0.03)來控制。

　　4、閉環(huán)控制模式

　　收卷變頻器接有張力氣臂平衡桿，系統(tǒng)可以使用張力控制模式，或者是VF/矢量控制。

　　使用張力控制模式時，控制方式與之前開環(huán)張力模式類似，只是系統(tǒng)多了一個PID閉環(huán)進行張力微調，以保證線上張力更加平穩(wěn)。

　　若使用VF/矢量控制，系統(tǒng)可以根據線速度恒定原則進行卷徑計算，V=f*PI*R，其中V是前端線速度，f是變頻器參考頻率，R是卷盤半徑。同時張力氣臂平衡桿接入變頻器AI，通過PID進行閉環(huán)微調。隨著卷徑的變大，而其前端的線速度穩(wěn)定的情況下，變頻器的參考的頻率是越變越小的。

　　當卷盤的卷徑到達最大卷徑時，系統(tǒng)可以設置變頻器停機或者繼續(xù)運行。

　　系統(tǒng)提供卷徑復位功能，當用戶換卷時，可以通過一個DI信號將當前卷徑復位到空卷卷盤卷徑。

　　三、產品特點

　　工作效率高，可一次將線材拉成成品。

　　低速點動穿模，運行速度穩(wěn)定，力矩大。

　　同步響應速度快。

　　整個系統(tǒng)只需要一臺張力專用變頻器，其它的使用通用變頻器即可，較大的縮減了成本。

　　張力專用變頻器提供閉環(huán)張力控制和開環(huán)張力控制兩種不同的控制方式。

　　提供卷徑計算功能，使得卷線過程更加平穩(wěn)，張力擺桿擺幅小，不斷絲不松絲。

　　提供多種斷線檢測功能。

　　提供換卷卷徑復位功能。

　　提供滿卷停機功能。