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優(yōu)利康變頻器在直進式拉絲機上的應(yīng)用

時間:2008-07-10 14:05:00來源:ronggang

導(dǎo)語:?隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展,對汽車輪胎的需求也快速增長。
一,引言 隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展,對汽車輪胎的需求也快速增長。同時,由于我國高等級公路的快速發(fā)展,汽車的運行速度也大大提高了,這就對汽車輪胎的質(zhì)量提出了更高的要求。而鋼聯(lián)線作為輪胎的重要組成部分,對輪胎的強度起著重要作用。鋼聯(lián)線的質(zhì)量直接影響著輪胎的質(zhì)量、品質(zhì)、等級。作為鋼聯(lián)線的主要生產(chǎn)設(shè)備直進式拉絲機,應(yīng)用也越來越廣泛。早期的直進式拉絲機,主要以進口為主,包括德國、意大利、韓國等地進口的拉絲機為主,這些系統(tǒng)有直流調(diào)速的,也有交流變頻調(diào)速的?,F(xiàn)在這些設(shè)備在一些大的鋼聯(lián)線生產(chǎn)廠還在應(yīng)用。近年來,隨著國內(nèi)機械加工能力的提高,以及自動化控制技術(shù)的發(fā)展,直進式拉絲機已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化。在江陰、靖江等地的幾家拉絲機生產(chǎn)廠,都已生產(chǎn)出交流變頻同步調(diào)速的直進式拉絲機。在這些設(shè)備上,有的應(yīng)用了進口的變頻器,如:Danfoss、ABB、以及日本宮川在無錫生產(chǎn)的Yolico等,有的也應(yīng)用了國產(chǎn)的變頻器,如:匯川等。 這個應(yīng)用案例就是優(yōu)利康(Yolico)變頻器在江陰生產(chǎn)的直進式拉絲機上的配套案例。 二,直進式拉絲機工作原理簡介 直進式拉絲機是有多個拉拔頭組成的小型的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備,通過逐級拉拔,可以一次性地把鋼絲冷拉到所需的規(guī)格,所以工作效率比較高。但是,由于通過每一級的拉拔后,鋼絲的線徑發(fā)生了變化,所以每個拉拔頭工作線速度也應(yīng)有變化。
根據(jù)拉模配置的不同,各個拉拔頭的拉拔速度也要變化。拉拔速度的基準(zhǔn)是每個時刻通過拉模的鋼絲的秒流量體積不變,即使以下公式成立: πR2×V1= πr2×V2 其中 R:進線鋼絲的直徑 V1:進線鋼絲的線速度 r: 出線鋼絲的直徑 V2:出線鋼絲的線速度 直進式拉絲機的各個拉拔頭的工作速度就是基于以上的公式,保證各個拉拔頭同步運行。但是,以上的說明是基于理想狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)工作過程,由于機械傳動的誤差以及機械傳動的間隙,還有在起動、加速、減速、停止等動態(tài)的工作過程中,各個拉拔頭就無法保持同步,所以,現(xiàn)在大多數(shù)的直進式拉絲機上都有張力傳感器,動態(tài)測量各個拉拔頭間的鋼絲的張力,再把張力轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(0~20mA或0~10V),用這個標(biāo)準(zhǔn)信號反饋給調(diào)速變頻器,變頻器用這個信號作閉環(huán)PID過程控制,在主速度上疊加上PID計算的調(diào)整量,保持各個張力檢測點的張力恒定,也就保證了直進式拉絲機工作在同步恒張力的工作狀態(tài)。 根據(jù)以上的說明,直進式拉絲機對變頻器的性能提出較高的要求。變頻器應(yīng)具有以下的性能。 1,低頻起動力矩大,過載能力強,速度精度高 2,有內(nèi)置PID功能,PID的參數(shù)豐富 3,動態(tài)響應(yīng)快 所以,我們選用了優(yōu)利康(Yolico)的高性能電流矢量變頻器作為直進式拉絲機的驅(qū)動裝置,該變頻器在實際使用中也完全滿足了拉絲機的要求,響應(yīng)快,起動力矩大,過載能力強,在矢量控制時速度控制精度達到0.2%(無PG),有內(nèi)置PID,PID參數(shù)豐富,包括PID增益、限幅、偏置等等。 三,配置及說明 直進式拉絲機的電氣系統(tǒng)配置如下圖所示,主要包括以下幾個部分:觸摸屏—西門子TP270,10′真彩,可編程控制器(PLC)—西門子S7-315-2DP,帶Profibus現(xiàn)場總線接口,變頻器—優(yōu)利康(Yolico)的高性能電流矢量變頻器YD5000,內(nèi)置PID,傳感器—圖爾克線性傳感器,0~10V,或4~20mA。觸摸屏與PLC通過MPI總線連接,PLC與變頻器之間通過Profibus現(xiàn)場總線連接,組成高速的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)的傳輸速率達到1.5M,極大地提高了變頻器的響應(yīng)速度,提高了同步精度,基本上做到了正常工作時不斷絲。這對提高工作效率非常有效。
整個系統(tǒng)的領(lǐng)航速度是由最后一臺拉拔變頻器決定的,再根據(jù)每道拉模的壓縮比與減速比,計算其它每個機臺的主給定速度,由于機械上的誤差和拉模的磨損,使得給定的參數(shù)與實際的數(shù)值有一定的差異,這個差異就通過張力臂來糾正。事實上,張力臂下面連接著一只位置傳感器,該傳感器測量出張力臂的轉(zhuǎn)動角度,輸出一個0~10V的模擬量信號給變頻器,變頻器再根據(jù)設(shè)定的位置值(一個相對與10V的百分比值),經(jīng)過PID計算,在輸出頻率上疊加上一個糾偏量,消除上述的差異。 系統(tǒng)中,觸模屏作為人機界面,起著人機接口的作用,每道拉模的壓縮比,就是通過觸模屏輸入的,并且,觸模屏還能存儲若干套不同的拉模參數(shù),方便用戶快速選擇成套拉模參數(shù),而不必每次都要輸入?yún)?shù),方便了用戶,提高了效率。觸模屏還顯示工作中各道拉模的實際工作參數(shù),包括電壓、電流、速度等等,在系統(tǒng)出現(xiàn)報警時,觸模屏上及時顯示系統(tǒng)故障的內(nèi)容,方便用戶及時診斷,排除一些簡單的故障。觸模屏與PLC是通過MPI連接的,速率為:187.5K。 PLC是整個系統(tǒng)的控制中心,控制著整個系統(tǒng)的工作流程。通過按鈕的操作,控制每個機臺的前聯(lián)動、后聯(lián)動、點動及整個系統(tǒng)點動、自動運行。根據(jù)觸模屏輸入的拉模壓縮比參數(shù),計算每個機臺的同步速度,并通過Profibus總線傳輸給變頻器,由變頻器直接驅(qū)動機臺電機工作。PLC還通過Profibus總線,從變頻器中讀取變頻器的工作參數(shù),對變頻器的各種工作異常作出處理,并及時通過觸模屏顯示。 四,結(jié)語 該變頻器在直進式拉絲機上使用一段時間來,客戶反映設(shè)備運行平穩(wěn),起動、停止、加速、減速平滑穩(wěn)定,同步精度高,起動電流小,噪音低,已獲得了最終使用客戶的廣泛認可。

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