●引言
直進(jìn)式拉絲機(jī)是一種高速、高效、無彎曲、無扭轉(zhuǎn)、強(qiáng)冷卻、性價比非常卓越的無滑動連續(xù)式拉絲機(jī)，在歐美等發(fā)達(dá)國家或地區(qū)早已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。但在我國該行業(yè)卻是一個薄弱環(huán)節(jié)，機(jī)械、電氣設(shè)備陳舊，阻礙了行業(yè)的發(fā)展。盡管直進(jìn)式拉絲機(jī)較滑輪式拉絲機(jī)在生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品質(zhì)量等方面存在絕對的優(yōu)越性，但其昂貴的一次性投資，使許許多多國內(nèi)金屬制品企業(yè)望而卻步。
現(xiàn)在隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步和變頻器的大量普及，變頻控制開始在直進(jìn)式拉絲機(jī)中大量使用，并可通過PLC來實現(xiàn)拉拔品種設(shè)定、操作自動化、生產(chǎn)過程控制、實時閉環(huán)控制、自動計米等功能。
●海浦蒙特變頻器特點
海浦蒙特變頻器采用磁場定向電流閉環(huán)矢量控制方式，采用美國TI公司先進(jìn)的32bit電機(jī)控制專用DSP，主頻達(dá)到150M，能夠更高速更精確的完成復(fù)雜的矢量控制算法。
過載能力：150%額定輸出電流2分鐘；180%額定輸出電流10秒
驅(qū)動電機(jī)類型：交流異步電機(jī)、同步電機(jī)
控制方式：V/f控制；開環(huán)矢量控制（SVC）；閉環(huán)矢量控制（VC）
運行命令設(shè)定方式：操作面板設(shè)定；外部端子設(shè)定；通過SCI通訊口由上位機(jī)設(shè)定
速度設(shè)定方式：數(shù)字設(shè)定、模擬設(shè)定、SCI通訊設(shè)定
速度設(shè)定分辨率：數(shù)字設(shè)定：0.01Hz
模擬設(shè)定：0.1%×最大頻率
速度控制精度：±0.5%（SVC）；±0.05%（VC）
速度控制范圍：1:100（SVC）；1:1000（VC）
轉(zhuǎn)矩控制響應(yīng)：<200ms（SVC）；<50ms（VC）
起動轉(zhuǎn)矩：180%額定轉(zhuǎn)矩/0.5Hz（SVC）；180%額定轉(zhuǎn)矩/0Hz（VC）
轉(zhuǎn)矩控制精度：±5%
●工作原理
直進(jìn)式拉絲機(jī)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，即使公式成立：πR2×V1=πr2×V2，其中：
R：進(jìn)線鋼絲的直徑；R：出線鋼絲的直徑；V1：進(jìn)線鋼絲的線速度；V2：出線鋼絲的線速度
直進(jìn)式拉絲機(jī)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。但是以上說明僅是基于理想狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)工作過程，由于機(jī)械傳動的誤差以及機(jī)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，所以我們在直進(jìn)式拉絲機(jī)上采用了位移傳感器，動態(tài)測量各個拉拔頭間的鋼絲的張力，然后把張力轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(0/4－20mA或0－10V)，反饋給調(diào)速變頻器，變頻器接收到該信號后用作閉環(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，也就保證直進(jìn)式拉絲機(jī)工作在同步恒張力的工作狀態(tài)。
●直進(jìn)式拉絲機(jī)變頻控制系統(tǒng)配置
直進(jìn)式拉絲機(jī)的系統(tǒng)邏輯控制較為復(fù)雜，有各種聯(lián)動關(guān)系由PLC實現(xiàn)，同步方面的控制則全部在海浦蒙特HD50變頻器內(nèi)部實現(xiàn)。系統(tǒng)配置如圖1所示：
機(jī)臺上有11個塔輪，其中1#－10#采用海浦蒙特HD50拉絲機(jī)專用變頻器，分別對應(yīng)位移傳感器。位移傳感器反饋給變頻器4－20mA的電流信號，變頻器以此保證線材的恒張力。
11#采用海浦蒙特HD50拉絲機(jī)專用變頻器，沒有張力機(jī)構(gòu)。
12#同樣采用海浦蒙特HD50拉絲機(jī)專用變頻器控制收線輪，與1#－10#不同的是，收線工字輪的卷徑在不斷的變化，同時還要保持線材恒張力，以免張力過大斷線或太松亂線。
工作過程：根據(jù)在觸摸屏設(shè)定的作業(yè)速度，該速度信號進(jìn)入PLC，PLC考慮加減速度的時間之后按照一定的斜率輸出該模擬信號。這樣主要是滿足點動、穿絲等一些作業(yè)的需要。PLC輸出的模擬電壓信號同時接到所有變頻器的AI1輸入端，作為速度的主給定信號。各擺臂位移傳感器的信號接入到對應(yīng)的轉(zhuǎn)鼓驅(qū)動變頻器的AI2作為PID控制的反饋信號。根據(jù)擺臂在中間的位置設(shè)定一個PID的給定值。該系統(tǒng)是非常典型的帶前饋的PID控制系統(tǒng)，一級串一級，PID作為微調(diào)量。
圖1 直進(jìn)式拉絲機(jī)系統(tǒng)示意圖
拉絲參數(shù)設(shè)置：
●結(jié)語
本系統(tǒng)在優(yōu)化參數(shù)值之后，設(shè)備試機(jī)時速度650米/min非常穩(wěn)定，完全解決了原來采用同步板高速度下面不穩(wěn)的問題。通過各種工況下的對比測試，和采用進(jìn)口直流驅(qū)動器的拉絲機(jī)性能一樣，同時設(shè)備效率以及節(jié)電率明顯提高。而且本系統(tǒng)電氣器件配置簡練、邏輯清晰，成本與原來相比還有較大的降低，是個性價比非常高的方案。
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