一、引言

       高速拉絲機(jī)是金屬線材加工的主要設(shè)備之一， 主要是將金屬線材加工成各種規(guī)格細(xì)線。從產(chǎn)品規(guī)格來(lái)區(qū)分拉絲機(jī)可以分為大拉機(jī)，中拉機(jī)，小拉機(jī)，微拉機(jī)；從生產(chǎn)工藝來(lái)區(qū)分可以分為水箱式，滑輪式，直進(jìn)式等主要的幾種。

       為提高金屬線材加工的產(chǎn)量、質(zhì)量和降低成本，拉絲機(jī)一般改為變頻恒張力控制，而目前大多數(shù)變頻同步控制一般是采用外接PID控制器的控制方式，此方式的缺點(diǎn)有：PID控制器的控制參數(shù)調(diào)試?yán)щy， PID響應(yīng)速度慢，造成張力擺桿不停的在上下擺動(dòng)大，這樣，將不可避免地影響金屬線材加工質(zhì)量，這也是目前眾多變頻器在拉絲機(jī)普遍存在又難以解決的問(wèn)題。

       目前，拉絲機(jī)采用變頻器進(jìn)行張力恒定控制已是一種發(fā)展趨勢(shì)，一般要求變頻器含有PID快速調(diào)節(jié)的功能，目前在行業(yè)應(yīng)用中，只有少數(shù)的幾個(gè)牌子的變頻器可以不加任何輔助配件就可實(shí)現(xiàn)這樣的要求。

 

二、拉絲機(jī)的工藝要求

       對(duì)于不同的要求、不同的精度規(guī)格、不同的金屬物料，可選擇不同形式的拉絲機(jī)。盡管拉絲工藝不同，但其工作過(guò)程基本相同，一般分成放線、拉伸、收線等三大步驟，拉伸電機(jī)驅(qū)動(dòng)伸線輪運(yùn)轉(zhuǎn)，多級(jí)伸線輪經(jīng)皮帶聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)金屬拉伸及放線，收卷電機(jī)實(shí)現(xiàn)收卷。

拉絲機(jī)工藝流程圖

 

       對(duì)于整個(gè)拉絲過(guò)程來(lái)說(shuō)，放線和拉伸環(huán)節(jié)，其控制沒(méi)有過(guò)高的精度要求，金屬絲直接通過(guò)拉伸驅(qū)動(dòng)送進(jìn)拉絲機(jī)，實(shí)現(xiàn)自由放線。收線環(huán)節(jié)的工作速度決定了整個(gè)拉絲機(jī)械的生產(chǎn)效率，也是整個(gè)系統(tǒng)最難控制的部分。收線張力的大小直接影響到產(chǎn)品的品質(zhì)，張力過(guò)大，收線過(guò)緊，易變形或拉斷。張力過(guò)小，收卷時(shí)會(huì)產(chǎn)生軸向滑動(dòng)而錯(cuò)位，形成收線不整齊。因此，對(duì)拉絲收卷的要求有以下幾點(diǎn)：

       1、在收線過(guò)程中，保持線材張力恒定;

       2、能根據(jù)收線輪直徑變化，自動(dòng)跟蹤快速調(diào)整收線速度，并且保持同步不斷線。

       4、 當(dāng)穩(wěn)定運(yùn)行在某個(gè)速度時(shí)，張力擺桿要穩(wěn)定；不允許擺桿碰撞上下限位。

       5、拉伸電機(jī)起停時(shí)絕不允許發(fā)生斷線的現(xiàn)象，如出現(xiàn)斷線故障應(yīng)迅速報(bào)警且緊急停車(chē)。

 

三、綠源電氣KE300A-10變頻器特點(diǎn)

       KE300A-10軟件主要針對(duì)水箱式雙變頻拉絲機(jī)及直進(jìn)式拉絲機(jī)張力控制進(jìn)行優(yōu)化，已取消卷徑計(jì)算，用戶(hù)可根據(jù)工況進(jìn)行單獨(dú) PID 或主+PID 方式進(jìn)行張力控制。（單獨(dú)  PID  控制僅支持收卷應(yīng)用）

           根據(jù)不同用戶(hù)習(xí)慣設(shè)置幾組參數(shù)宏，盡量減少用戶(hù)設(shè)置參數(shù)的工作量。

           FP-01 功能參數(shù)值 5-恢復(fù)為收線參數(shù) 1（單獨(dú)PID 控制，故障自動(dòng)復(fù)位,PID 檢測(cè)斷線有效）

           FP-01 功能參數(shù)值 6-恢復(fù)為放線參數(shù) 1（故障自動(dòng)復(fù)位）

           FP-01 功能參數(shù)值 7-恢復(fù)為收線參數(shù) 2（默認(rèn)主+PID 控制）

           FP-01 功能參數(shù)值 8-恢復(fù)為放線參數(shù) 2

           FP-01 功能參數(shù)值 9-恢復(fù)為直進(jìn)式拉絲機(jī)進(jìn)行參數(shù)。

           （1）、易于安裝，設(shè)備調(diào)試簡(jiǎn)單：只須正確調(diào)整好張力檢測(cè)電位器位置，開(kāi)機(jī)即可自動(dòng)跟蹤引取的速度，無(wú)需其他外部信號(hào)控制，直接構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的整體，節(jié)約設(shè)備成本；

           （2）、無(wú)論粗線、細(xì)線，無(wú)論高速、低速，張力始終恒定，只由張力動(dòng)滑輪的配重確定；

           （3）、可在張力擺桿的下限位、中點(diǎn)零位或上限位等任意位置開(kāi)機(jī)運(yùn)行；

           （4）、自動(dòng)識(shí)別收放線的轉(zhuǎn)速，自動(dòng)跟蹤收放線的線速度，張力擺桿基本維持在設(shè)定中點(diǎn)位置。

           （5）、采用模塊化設(shè)計(jì)，配置非常靈活；

           （6）、高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩：無(wú)PG矢量控制模式下，在0.5Hz時(shí)，可提供150%的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；

           （7）、優(yōu)良的魯棒性能，可以確保負(fù)載能快速起停；

           （8）、快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)：無(wú)PG矢量控制模式下，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間小于20ms;

           （9）、快速限流功能：可以快速將電流限制在保護(hù)點(diǎn)以?xún)?nèi)，減少頻繁過(guò)流報(bào)警故障概率；

 

四、系統(tǒng)控制方案

       主回路接線十分簡(jiǎn)單，將三相電源接至變頻器輸入R、S、T端，將變頻器輸出U、V、W接至相應(yīng)電機(jī)的三相端子即可。在接線時(shí)需注意端子標(biāo)識(shí)，杜絕誤接或反接。詳情如下圖所示：

高速拉絲機(jī)接線示意圖

 

       1、控制系統(tǒng)給拉伸變頻器開(kāi)關(guān)量信號(hào)，當(dāng)D1端與COM端閉合，則啟動(dòng)變頻器，斷開(kāi)則停止變頻器。當(dāng)D3端與COM端閉合，則也點(diǎn)動(dòng)變頻器，斷開(kāi)則停止變頻器。

       2、當(dāng)拉伸變頻器開(kāi)始運(yùn)行后輸出繼電器信號(hào)（T2A、T2C）給收卷變頻器，即是收卷變頻器D1端與COM端閉合，則啟動(dòng)變頻器，斷開(kāi)則停止變頻器，使拉伸變機(jī)和收卷機(jī)形成同步控制。

       3、當(dāng)拉伸變頻器開(kāi)始運(yùn)行從0HZ加速時(shí)，其模擬輸出信號(hào)（A01）發(fā)出相應(yīng)的0—10V模擬信號(hào)，做為收卷變頻器給定頻率。使拉伸機(jī)和收卷機(jī)形成速度同步控制。

       4、在拉絲機(jī)出線端與收線端之間安裝有張力擺桿，用來(lái)檢測(cè)輸出金屬絲的張力，作為拉絲收線張力信號(hào)反饋輸入收卷變頻器，即是收卷變頻器模擬輸入AI1接擺桿位置反饋信號(hào)（0～10V），將期望擺桿穩(wěn)定運(yùn)行的位置點(diǎn)設(shè)定為PID給定值。 系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中始終將反饋信號(hào)與給定值做比較，PID控制器根據(jù)其差值自動(dòng)運(yùn)算后，再與收卷的當(dāng)前同步速度（模擬量AI2輸入）進(jìn)行疊加，調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，從而控制收卷電機(jī)轉(zhuǎn)速相對(duì)拉伸機(jī)線速度達(dá)到同步，同時(shí)，也使線材張力保持了恒定。

 

五、調(diào)試運(yùn)行

       1、自學(xué)習(xí)參數(shù)設(shè)置

       由于需要采用無(wú)PG矢量控制，變頻器控制性能的優(yōu)劣基于電機(jī)模型的精確程度，因此在首次運(yùn)行電機(jī)前，需要對(duì)電機(jī)參數(shù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)：請(qǐng)盡量讓電機(jī)和負(fù)載完全脫開(kāi)（空載運(yùn)行），這樣自學(xué)習(xí)后，在無(wú)PG矢量控制性能更好。

       第一步：把PP-01 = 1 恢復(fù)出廠值。

       第二步：請(qǐng)按電機(jī)銘牌參數(shù)輸入下面的參數(shù)，其他參數(shù)請(qǐng)按出廠參數(shù)。

       P1-01=XXX    電機(jī)額定功率            P1-02=XXX   電機(jī)額定電壓        

       P1-03=XXX    電機(jī)額定電流            P1-04= XXX  電機(jī)額定頻率          

       P1-05=XXXX   電機(jī)額定轉(zhuǎn)速

       第三步：將功能參數(shù)P1-37設(shè)置為2（電機(jī)參數(shù)全面自學(xué)習(xí)），當(dāng)變頻器P1-37設(shè)置為“2”確定后，鍵盤(pán)面板顯示“FUNE”表示進(jìn)入自學(xué)習(xí)狀態(tài)了，然后按鍵盤(pán)面板上RUN鍵，鍵盤(pán)面板上“RUN”指示燈亮，表示在自學(xué)習(xí)中（P1-37設(shè)置為“2”時(shí)電機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)），當(dāng)鍵盤(pán)面板上“RUN”指示燈滅了，鍵盤(pán)顯示“50.00”時(shí)，表示自學(xué)習(xí)已完成。

Ø  如果在“全面自學(xué)習(xí)（P1-37=2）”過(guò)程中報(bào)故障，再將功能參數(shù)P1-37設(shè)置為1（電機(jī)參數(shù)靜止自學(xué)習(xí)）。

        2、參數(shù)設(shè)置

       KE300A-10拉絲機(jī)專(zhuān)用變頻器內(nèi)部根據(jù)不同用戶(hù)習(xí)慣設(shè)置出廠參數(shù)，主要為收線參數(shù),放線參數(shù)。注意：出廠參數(shù)只是盡量減少用戶(hù)設(shè)置參數(shù)的工作量，實(shí)際使用時(shí)仍有一些參數(shù)需要根據(jù)使用需求進(jìn)行調(diào)整或設(shè)置。具體的參數(shù)設(shè)置如下表：

       Ø  拉伸變頻器參數(shù)設(shè)置

 

功能碼	設(shè)定值	功能
P0-02	1	端子命令通道
P0-03	2	模擬量AI1設(shè)定
P0-17	30	加速時(shí)間1
P0-18	30	減速時(shí)間1
P4-00	1	D1端子功能：正轉(zhuǎn)運(yùn)行
P4-02	4	D3端子功能：正點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行
P4-03	9	D4端子功能：故障復(fù)位
P4-04	8	D5端子功能：自由停車(chē)
P5-02	2	繼電器T1輸出：故障輸出
P5-03	1	繼電器T2輸出：運(yùn)行輸出
P5-07	0	模擬輸出信號(hào)：運(yùn)行頻率
P8-00	5	正點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行頻率設(shè)置
P8-27	1	點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行優(yōu)先有效

       Ø  收卷變頻器參數(shù)設(shè)置

功能碼	設(shè)定值	功能
PP-01	7	調(diào)出參數(shù)組 2 默認(rèn)主+輔 PID 模式
P4-00	1	D1端子功能：正轉(zhuǎn)運(yùn)行
P4-02	9	D3端子功能：故障復(fù)位
P4-03	8	D4端子功能：自由停車(chē)
P8-13	1	禁止反轉(zhuǎn)控制使能
PA-04	100	PID反饋量程值
PA-08	80	PID反轉(zhuǎn)截止頻率

       3、調(diào)試過(guò)程：

 

       3.1、將功能參數(shù)設(shè)置好，如控制方式、頻率給定方式，加減速時(shí)間等。

       3.2、將擺桿調(diào)至下限位和上限位時(shí)，查看U0-09監(jiān)視參數(shù)，最小值做為P4-13參數(shù)設(shè)定值（下限位置是收線速越快），最大值做為P4-15參數(shù)設(shè)定值（上限位置是收線速越快慢）；

P4-13	XXX	AI1模擬量最小輸入
P4-15	XXX	AI1模擬量最大輸入

       3.3、查看U0-10監(jiān)視參數(shù)，該值做為P4-18參數(shù)設(shè)定值；

P4-18

XXX

AI2模擬量最小輸入

       3.4、將擺桿調(diào)至中點(diǎn)位置（該位置可調(diào)的），調(diào)出U0-16（PID反饋）監(jiān)視參數(shù)做為PA-01參數(shù)設(shè)定值；

PA-01

XXXX

PID鍵盤(pán)給定量

       3.5、上電運(yùn)行， 若擺桿啟動(dòng)太快，通過(guò)延長(zhǎng)PA-11 可使擺桿緩慢啟動(dòng)。若擺桿啟動(dòng)太慢，可逐步減小 PA-11 的值直到為 0。

 

六、使用效果

 

       經(jīng)過(guò)對(duì)該拉絲機(jī)的測(cè)試，均能很好的滿足客戶(hù)的要求，從而也得到了客戶(hù)的認(rèn)可。并且使用了KE300A-10變頻器的拉絲機(jī)調(diào)速范圍寬、穩(wěn)態(tài)精度高、加減速快、操作靈活方便、可靠性高，在PID快速速度跟蹤方面表現(xiàn)非常出色，大大提高了拉絲機(jī)的效率完全滿足客戶(hù)的需求。在節(jié)省企業(yè)成本的同時(shí)增加了產(chǎn)品的產(chǎn)量和產(chǎn)品的品質(zhì)。應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)圖片如下所示：

            

七、結(jié)束語(yǔ)

 

       綠源電氣KE300A-10變頻器在拉絲機(jī)的應(yīng)用，實(shí)際上很好地解決了拉絲機(jī)的電氣控制問(wèn)題。其優(yōu)越的性能（如快速響應(yīng)的PID功能，調(diào)速范圍寬，穩(wěn)態(tài)精度高，加減速快，操作靈活方便，功能保護(hù)全）以及可靠性高得到了充分的驗(yàn)證，由于接線簡(jiǎn)單，變頻器內(nèi)自帶的PID，省去了以前必須外接PID控制器的控制方式，節(jié)省了客戶(hù)成本，讓客戶(hù)更具競(jìng)爭(zhēng)力。