變頻器在拉絲機械上的應用
發(fā)布時間：2019-08-02 16:22:05來源：
1、 引言
對于大部分使用拉絲機的國內金屬加工企業(yè)來說，國產(chǎn)拉絲機械產(chǎn)品已經(jīng)能夠被接受替代國外高
端的產(chǎn)品，拉絲機械主要配套國外變頻器，主要原因有兩個，一是國產(chǎn)變頻器技術在一段時間內落后
于國外變頻器廠家，無論從控制算法的先進性，可實現(xiàn)性，還是從硬件平臺的簡易性，穩(wěn)定性都有一
定的差距。二是對于大部分國外拉絲機械設備生產(chǎn)商來說，也傾向于配套國外變頻器和PLC。國產(chǎn)變
頻行業(yè)經(jīng)過5年的發(fā)展，已經(jīng)證明絕大部分性能已經(jīng)滿足現(xiàn)場需要。針對拉絲機械配套市場，變頻器
配置先進快速的PID控制算法，針對各種不同的拉絲機械，均能夠實現(xiàn)較為簡潔方便的拉絲機控制方
式。
- 拉絲機工作分析
從產(chǎn)品終端來說，拉絲機可以分為大拉機，中拉機，小拉機，微拉機。而從拉絲機內部控制方式
和結構來說，可以分為水箱式，滑輪式，直進式等主要的幾種。對于不同要求，不同精度規(guī)則的產(chǎn)品
，不同的金屬物料，可選擇不同規(guī)格的拉絲機械。對電線電纜生產(chǎn)企業(yè)，雙變頻控制的細拉機應用比
較廣泛，相對而言，其要求的控制性能也較低，而對大部分鋼絲生產(chǎn)企業(yè)，針對材料特性，其精度要
求和拉拔穩(wěn)定度高，因此使用直進式拉絲機較多，不同的拉絲機械，其工作過程基本相同。
- 放線: 金屬絲的放線速度，對于整個拉絲機環(huán)節(jié)來說，其控制沒有過高精度
要求，對部分雙變頻控制的拉絲機械，甚至可以通過拉絲環(huán)節(jié)的絲線張力通
過一圓盤拉伸。對大部分拉絲機械，放線的控制是通過變頻器驅動放線機實
現(xiàn)的。 - 拉絲: 拉絲環(huán)節(jié)是拉絲機比較為重要的環(huán)節(jié)。不同金屬物料，不同的產(chǎn)品精度
和要求，拉絲環(huán)節(jié)有很大的不同，雙變頻控制拉絲機拉絲部分與放線部分共
用一臺電機，金屬絲通過內部塔輪的導引，經(jīng)過模具而逐步拉伸。而直進式
拉絲機拉伸效率較高，對每一道拉絲工序，都需要一臺電機帶動，因此其控
制也比較為復雜。
- 收線: 收線環(huán)節(jié)的工作速度決定了整個拉絲機械的生產(chǎn)效率，因此也是整個
拉絲機工作的控制源，一般通過一個主機PLC或人機操控系統(tǒng)直接控制的變頻
器驅動收線機。
3、拉絲機械工作原理分析
雙變頻式拉絲機的控制流程:主控操作面板設定PLC輸出收線信號，此信號通過PLC頻率修正后給定至收線控制1#變頻器，金屬制成品于收線端通過一安裝有張力傳感器的導輪，輸出金屬絲張力信號，作為拉絲收線張力信號反饋輸入到1#變頻器，1#變頻器通過內置PID閉環(huán)控制，決定輸出頻率，此輸出頻率通過主控系統(tǒng)或者PLC綜合，輸出對2#拉絲環(huán)節(jié)控制電機的控制，由于對產(chǎn)品精度和拉拔要求不高，金屬絲在通過不同模具時的速度差異通過機械機構實現(xiàn)，而不必要對每道拉拔都實現(xiàn)閉環(huán)控制。
使用變頻器的典型直進式系統(tǒng)控制，操作面板和PLC負責設定和監(jiān)控各個環(huán)節(jié)的參數(shù)，通過
變頻器的各個設定端子，直接進行各個拉絲卷筒控制變頻器狀態(tài)共享。收線卷筒電機的運行頻率通過
主操控PLC輸出給定。收線電機的運行頻率，直接決定了上一級(5#)電機的運行速度，為了保證張力基本恒定以保證金屬產(chǎn)品的品質，拉絲環(huán)節(jié)(1-5#)電機的主控速度通過PLC綜合下一級電機的頻率給定，單獨主頻率給定信號滿足不了產(chǎn)品生產(chǎn)要求，容易造成斷線故障，因為在直進式各個拉絲道中，拉絲的效率較高，各個卷筒間絲線張力很不一致，致使各個拉絲卷筒間絲線半徑精度不高，為達到生產(chǎn)要求，一般以本級電機張力傳感信號為頻率設定輔助信號反饋，通過調節(jié)輥輸出的是角度信號，角度信號經(jīng)過凸輪變成直線式位移信號，位移傳感器檢測直線位移信號輸出0～10 V的電壓信號，此信號做為內部PID的反饋信號。
主控制信號控制變頻器時，必須考慮機械慣性，按一定的斜率輸出，即通過一頻率斜坡發(fā)生器產(chǎn)
生變頻器主控制信號。發(fā)生器的斜率可針對不同機械的特性而設定。輔助信號由內置PID環(huán)節(jié)輸出，
它決定了當前拉絲機的動態(tài)特性，在整個信號給定中，當輔助信號所占比例較大時，轉速將出現(xiàn)大的