四方变频器在直进式拉丝机的应用———四方变频器在直进式拉丝机

［摘要］：在冶金行业拉丝机是金属线材生产的重要设备，主要功能是将各种线材拉成所需各种规格的细丝，从工作形式上分为直进式、活套式、水箱式等。其中直进式拉丝机应当代表着最先进的生产技术设备，同时在电气控制上也是最难控制的一种。［关键词］： 电机 pid 流量计 直流调速1 前言
  在冶金行业拉丝机是金属线材生产的重要设备，主要功能是将各种线材拉成所需各种规格的细丝，从工作形式上分为直进式、活套式、水箱式等。其中直进式拉丝机应当代表着最先进的生产技术设备，同时在电气控制上也是最难控制的一种。
  可以说在直进式拉丝机生产中电气控制系统决定着产品质量和生产效率。在深圳某拉丝机设备制造厂，原来一直由河北某工程公司做的电气控制系统，这套系统在高速运行时，出现张力不太稳定造成容易断线，这就直接影响了客户的设备质量，所以该设备厂需要一套更完善的电气系统，代替现有的电气系统以提高其市场竞争力。下面就该设备制造厂现以四方E380拉丝机专用变频器、LG（LS）PLC、WEINVIEW人机界面组成电气控制系统，来说明此系统在直进式拉丝机中的应用及效果。
  2 生产工艺要求
  该设备由活套、放卷筒和七个拉丝卷筒组成，根据要生产线材的规格，在各道卷筒前面安装相应的拉丝模，拉丝模由大到小，到最末一道为所要求规格的产品线径。线材由活套经放卷筒出来后经过第一道拉丝模到第一个卷筒，从第一个卷筒再到第二个拉丝模，这样一级一级拉下去，到最后一个为收卷筒。各卷筒之间有一个汽缸摆臂，用于位移传感器把张力反馈到变频器，变频器根据反馈信号作PID闭环控制，使其各个卷筒之间张力保持恒定。工艺要求在要更换接丝模的情况下直接把模具规格输入人机界面，变换拉丝模之后整个系统照样能正常生产运行。工艺简图如下图所示：
  
  3 系统控制原理
  直进式拉丝机在设计时每级电机与卷筒的速比不同，越后一级速比越大，同时各级拉模孔径的不同，线材直径由大到小发生变化，而每个时刻通过拉模线材的秒流量体积不变，这样线材的的变化也会使速比发生变化。在实际生产当中生产的线材规格不同，就需更换拉丝模，这样速比也会发生变化；在逻辑控制上，线材从放卷到1#卷筒再到最后一级的收卷是一步一步往下运行过程，在穿线时运行1#卷筒，放卷电机与1#电机爬行，线材穿到2#卷筒时，放卷、1#、2#联动爬行。依此类推当线材穿到收卷筒时，前面所有的电机都要求可以联动爬行。同时各个卷筒也可以单独点动。所以针对每个卷筒要有开关来控制，包括联动、手动、急停、脚踏点动开关；收卷筒是自行滑动的锥形卷筒，在收卷时直径一般不会变化。基于此原理：
  人机界面上有系统运行及停止等逻辑开关，报警信息（任何一台变频器出现意外故障，整个系统停机并提示操作人员）、显示当前生产线速度（根据收卷筒转速和卷筒直径通过PLC计算得出），同时设定各道拉丝模的孔径和系统运行频率。
  PLC处理所有逻辑关系和计算。以最后一台收卷电机运行频率为基准，从屏上得到各道模的孔径，再综合机械传动比计算出各卷筒电机的频率。考虑成本及四方变频器便利的的通讯功能，各级电机的运行频率信号无需D/A模块输出模拟量来控制，直接通过PLC与变频器的485通讯口发送实时频率。变频器的运行及停机信号用外部端子由PLC输出开关量来控制。
  由于接丝模的变化使各级卷筒之间的速比发生变化，这样就会影响在加减速过程中线材的张力。但四方变频器特有的加减速时间与联动比例存在某种对应关系，所以在停机和启动运行过程中，无需如其它品牌变频器一样在加速和减速时，其当前运行频率要运用一定的的斜