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海浦蒙特HD50在直進(jìn)式拉絲機(jī)上的應(yīng)用

時間:2014-06-26 16:04:11來源:海浦蒙特hpmont

導(dǎo)語:?摘要:本文簡單介紹了海浦蒙特HD50變頻器在直進(jìn)式拉絲機(jī)上的應(yīng)用。闡述了直進(jìn)式拉絲機(jī)的工作原理及其工作過程,從實際應(yīng)用出發(fā)介紹了直進(jìn)式拉絲機(jī)變頻控制系統(tǒng)的配置、簡單調(diào)試過程及優(yōu)點。
●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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