一、引言
金屬制品是冶金工業(yè)中的重要一環(huán)，但在我國該行業(yè)卻是一個(gè)薄弱環(huán)節，機械、電氣設備陳舊，阻礙了行業(yè)的發(fā)展。在金屬加工中，直進(jìn)式拉絲機是常見(jiàn)的一種，也是比較先進(jìn)且具發(fā)展前途的拉絲設備。以前通常采用直流發(fā)電機-電動(dòng)機組（F-D系統）來(lái)實(shí)現拉拔工藝，隨著(zhù)工藝技術(shù)的進(jìn)步和變頻器的大量普及，變頻控制開(kāi)始在直進(jìn)式拉絲機中大量使用，并通過(guò)配合PLC來(lái)實(shí)現拉拔品種設定、操作自動(dòng)化、生產(chǎn)過(guò)程控制、實(shí)時(shí)閉環(huán)控制、自動(dòng)計米等功能。
采用變頻調速系統的直進(jìn)式拉絲機技術(shù)先進(jìn)、節能顯著(zhù)，調速范圍在正常工作時(shí)為30:1，同時(shí)在5%的額定轉速時(shí)可提供超過(guò)1.5倍的額定轉矩。
本文以某生產(chǎn)不銹鋼絲的直進(jìn)式拉絲機現場(chǎng)為例，來(lái)說(shuō)明變頻控制的應用過(guò)程和效果。
二、工藝介紹和要求
該設備主要對不銹鋼絲進(jìn)行牽伸拉拔，進(jìn)線(xiàn)5.5mm，經(jīng)過(guò)4道拉拔模具作用，出線(xiàn)2.82mm，最高拉拔速度5m/s（變頻器運行100Hz）。拉絲部分共有6個(gè)直徑600mm的轉鼓，相鄰轉鼓之間安裝有用于檢測位置的氣缸擺桿，采用位移傳感器可以檢測出擺臂的位置，當兩級輥輪速度差較大時(shí)，線(xiàn)材會(huì )在擺臂的氣缸上面產(chǎn)生壓力使得擺臂下移，使前級PID輸出量增大，疊加到主速度上，控制鋼絲入模時(shí)的張力恒定。收卷部分采用工字輪進(jìn)行收線(xiàn)，系統會(huì )根據卷徑變化自動(dòng)修正主給定頻率，并通過(guò)調諧輥調整的方式來(lái)達到線(xiàn)速度恒定。
主要要求如下：
1.每級具有點(diǎn)動(dòng)正轉、點(diǎn)動(dòng)反轉功能
2.具有前聯(lián)（第一臺無(wú)前聯(lián)），后聯(lián)功（收卷無(wú)后聯(lián)）功能
3.具有跳模功能（包括主拉），并根據跳模情況，自動(dòng)計算系統頻比
4.系統運行最大速度為5m/s（變頻器運行100Hz）
5.系統具備自動(dòng)計米、計重功能，并在設定米數、重量到達時(shí)，具備自動(dòng)停機功能。
6.加速和減速平穩，沒(méi)有大的波動(dòng)
7.系統運行穩定，并且具備斷線(xiàn)檢測報警停機功能
系統控制工藝圖
三、系統方案和調試
1.系統組成
2.系統方案及配線(xiàn)
依照直進(jìn)式拉絲機秒體積相等的原則，系統根據人機界面設置的模具以及機械傳動(dòng)比，在PLC內部計算包括N級從拉、主拉和收卷的每一級主給定速度，通過(guò)通訊方式傳送給變頻器，變頻器通過(guò)擺桿反饋的信號進(jìn)行微調，來(lái)達到系統的每一級之間的張力恒定；PLC內部集成前聯(lián)、后聯(lián)、跳模、斷線(xiàn)檢測、計米計重等功能。
以如下接線(xiàn)圖（部分截圖）接線(xiàn)
備注：圖示為部分截圖圖
3.系統動(dòng)作邏輯要求
第一臺和收卷只有3個(gè)邏輯關(guān)系，除了點(diǎn)動(dòng)正轉、點(diǎn)動(dòng)反轉等以外，第一臺有后聯(lián)功能，收卷有前聯(lián)功能。從第二級從拉到主拉分別有4個(gè)邏輯關(guān)系，分別是點(diǎn)動(dòng)正轉、點(diǎn)動(dòng)反轉、前聯(lián)、后聯(lián)。舉例如下：
3#點(diǎn)動(dòng)正轉：3#閉合 正轉點(diǎn)動(dòng)端子
3#點(diǎn)動(dòng)反轉：3#閉合 反轉點(diǎn)動(dòng)端子
3#前聯(lián)：1#運行，2#運行，3#運行，并且3#為主機（速度給定為PLC模擬量AI2給定，無(wú)擺桿反饋）
3#后聯(lián)：3#運行，4#運行， 5#運行
4.跳模功能
除收卷外，系統的任何一臺或者多臺都可以被跳模（但主拉和N級從拉一般至少一臺保留作為主機），當在人機界面選擇某一臺或者多臺跳模后，系統會(huì )自動(dòng)計算主機和余下從機之間的速度比例并同樣發(fā)送給變頻器。
5.調試參數
N級從拉參數設置
F0.0.07=7 參數初始化和參數配置
F0.2.25=17 通道1設定源為通訊設定
F0.2.26=23 通道2設定源為過(guò)程PID輸出
F1.0.03=2.00 加速時(shí)間為2S
F1.0.04=2.00 減速時(shí)間為2S
F1.0.09=5.00 點(diǎn)動(dòng)加速時(shí)間為5S
F1.0.10=5.00 點(diǎn)動(dòng)減速時(shí)間為5S
F3.0.12=6 DO1為故障輸出
F3.0.21=26 斷線(xiàn)檢測功能檢測
F7.0.08=60.0 PID設定值
FC.0.01=0.55 過(guò)程PID的P值
FC.0.02=20 過(guò)程PID的I值
FC.0.03=0.2 通道2系數1
FC.0.06=0.6 通道2系數2
主拉參數設置
F0.2.25=17 頻率設定源為通訊設定
F1.0.03=2.0 加速時(shí)間為2S
F1.0.04=2.0 減速時(shí)間為2S
F1.0.09=5.00 點(diǎn)動(dòng)加速時(shí)間為5S
F1.0.10=5.00 點(diǎn)動(dòng)減速時(shí)間為5S
F3.0.00=7 DI1為運行信號
F3.0.01=5 DI2為正轉點(diǎn)動(dòng)信號
F3.0.02=6 DI3為反轉點(diǎn)動(dòng)信號
F3.0.03=14 DI4為EMS信號
F3.12=6 DO1為故障輸出
收卷參數設置
F0.0.07=7 參數初始化和參數配置
F0.2.25=17 通道1設定源為通訊設定
F1.0.03=2.00 加速時(shí)間為2S
F1.0.04=2.00 減速時(shí)間為2S
F1.0.09=5.00 點(diǎn)動(dòng)加速時(shí)間為5S
F1.0.10=5.00 點(diǎn)動(dòng)減速時(shí)間為5S
F3.0.12=6 DO1為故障輸出
F3.0.21=26 斷線(xiàn)檢測功能檢測
F7.0.08=60.0 PID設定值
FC.0.01=0.55 過(guò)程PID的P值
FC.0.02=20 過(guò)程PID的I值
FC.0.03=0.2 通道2系數1
FC.0.06=0.6 通道2系數2
四、小結
采用四方V560高性能矢量變頻器與PLC的通訊方案，通過(guò)系統的優(yōu)化，系統穿線(xiàn)、啟動(dòng)停止非常平滑，高速穩定運行（運行5m/S，變頻器運行100Hz），大大減少了斷線(xiàn)等故障。相比直流驅動(dòng)系統，效率和節電率也顯著(zhù)提高。事實(shí)證明，該系統不僅穩定可靠，而且電氣器件配置簡(jiǎn)練，邏輯清楚，便于故障檢查。
