關(guān)于拉絲機(jī)中四方與東元變頻器的聯(lián)動應(yīng)用設(shè)計

一、拉絲機(jī)原理：

拉絲機(jī)也被叫做拔絲機(jī)、拉線機(jī)英文名稱為drawing machine， 是在工業(yè)應(yīng)用中使用很廣泛的機(jī)械設(shè)備，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造，五金加工，石油化工，塑料，竹木制品，電線電纜等行業(yè)。 拉絲機(jī)按其用途可分為金屬拉絲機(jī)（用于標(biāo)準(zhǔn)件等金屬制品生產(chǎn)預(yù)加工），塑料拉絲機(jī)（用于塑料制品行業(yè)中以滌綸、尼龍、聚乙烯、聚丙烯、聚酯切片等為原料生產(chǎn)各種空心、實心園絲或扁絲進(jìn)行深加工的專用成套設(shè)備），竹木拉絲機(jī)（用于竹木制品行業(yè)中制作筷子，牙簽，燒烤棒等拉出竹絲，木絲進(jìn)行再加工的專用設(shè)備）等。

拉絲機(jī)由拉絲部和卷取部構(gòu)成，拉絲部由拉絲輪和模具固定架、模具組成，線材穿過模具后，在拉絲輪上繞卷，當(dāng)拉絲輪和卷取輪運轉(zhuǎn)時，卷取輪運轉(zhuǎn)提供線材的牽引張力，在牽引張力作用下，線材通過拉絲輪卷繞使線材通過拉絲模具，使線材不斷從粗到細(xì)，從而得到不同線規(guī)的線材。在生產(chǎn)過程中，桿材不規(guī)則地出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，這就使單絲在拉絲變形中被各種無法預(yù)測的張力拉斷。此情況在桿材好時較少出現(xiàn)。解決方法：根據(jù)不同的桿材選取不同的配模方案，在生產(chǎn)中不斷摸索。例如在生產(chǎn)上引法生產(chǎn)的銅桿時，拉2.53mm的單絲需要8道拉絲模，而生產(chǎn)同樣外徑的單絲，若用軋桿時，則要根據(jù)要求在配模時多加一塊過橋模；在生產(chǎn)前，要對欲生產(chǎn)的銅桿做充分的自檢，及時發(fā)現(xiàn)銅桿的質(zhì)量缺陷，根據(jù)不同情況及時找到相應(yīng)對策，或降低拉絲速度，或?qū)⒋硕斡腥毕莸奶蕹Ｉa(chǎn)中不斷地觀察拉絲的退火電流是否正常，尤其在剛剛啟動的時候，特別要注意退火電流的變化，要根據(jù)線速的變化來調(diào)節(jié)退火電流的大小，進(jìn)而使退火電流慢慢地隨著線速的增加而變大，保證設(shè)備的正常運行。相信只要在實際生產(chǎn)中著重對以上幾點進(jìn)行控制，銅拉絲產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率都會有不同程度的提高，才能更好、更快的為下道工序生產(chǎn)提供強有力的生產(chǎn)保障。拉絲機(jī)對變頻器的要求：（1）要求變頻器0.5HZ時高達(dá)150%的啟動轉(zhuǎn)矩。（2）要求能實現(xiàn)多臺的比例聯(lián)運控制，隨著負(fù)載和電壓的變動時能自動調(diào)節(jié)輸出頻率實現(xiàn)轉(zhuǎn)速不變。（3）要有RS485通訊功能和PLC、PC機(jī)實現(xiàn)通訊控制。（4）采用共直流母線方式控制，節(jié)電效果好。針對無錫新區(qū)客戶，我們推薦使用四方拉絲機(jī)專用變頻器。分析如下：

客戶原有控制方案使用東元做主拉變頻器，通過PID控制板實現(xiàn)張力閉環(huán)控制。客戶反映，由于PID反饋控制板的參數(shù)調(diào)試?yán)щy比較大，維護(hù)不方便，使用過程中，由于PID板電子器件的寄生參數(shù)變化經(jīng)常導(dǎo)致產(chǎn)品的性能不穩(wěn)定，需要工程師及時跟進(jìn)維護(hù)，運行中擺動幅度較大，影響產(chǎn)品品質(zhì)。四方拉絲機(jī)專用變頻器的參數(shù)調(diào)節(jié)簡單，穩(wěn)定度比PID控制板優(yōu)化，參數(shù)的可拷貝功能，減免了調(diào)節(jié)參數(shù)的繁瑣過程。

二、產(chǎn)品功能特點：

變頻器的英文譯名是VFD（Variable-frequency Drive），這可能是現(xiàn)代科技由中文反向譯為英文的為數(shù)不多實例之一。（但VFD也可解釋為Vacuum fluorescent display，真空熒光管，故這種譯法并不常用）。變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源的頻率和幅度的方式來控制交流電動機(jī)的電力傳動元件。變頻器在中、韓等亞洲地區(qū)受日本廠商影響而曾被稱作VVVF（Variable Voltage Variable Frequency Inverter）。

E380是四方電氣于2007年年初推出的集成型變頻器，在E350系列的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了硬件和軟件設(shè)計，集成了多種專用功能，針對拉絲行業(yè)，E380改進(jìn)了PID設(shè)計，通過參考主機(jī)頻率的前饋PID設(shè)計，達(dá)到張力的平衡，為實現(xiàn)主機(jī)和卷繞的穩(wěn)定同步。此外如主機(jī)為E380系列，則可通過 RS485通信功能聯(lián)動，實現(xiàn)加工產(chǎn)品的高性能。

E380系列拉絲專用軟件模塊特點：

1：前饋PID功能控制，節(jié)省PID控制板。

2：自適應(yīng)PID參數(shù)調(diào)整，變頻器自優(yōu)化PID調(diào)節(jié)性能。

3：簡單易懂的拉絲專用參數(shù)組，大大減少客戶調(diào)試時間和難度。

4：轉(zhuǎn)速檢測和顯示，線長計長設(shè)定和檢測，顯示功能，節(jié)省客戶轉(zhuǎn)速顯示表，計5：米表等設(shè)備成本。

5：多種斷線檢測和報警方式，避免出現(xiàn)意外情況下的事態(tài)擴(kuò)大。

6：RS485聯(lián)動控制，且可隨意調(diào)節(jié)的聯(lián)動比例，增加了聯(lián)動信號的精度，更易于實現(xiàn)張力桿的穩(wěn)定控制。

7：軟件的模塊化設(shè)計，可切換到通用模式。

三、系統(tǒng)概述：

伸線動力： 東元7200MA－4T0037變頻器

收卷動力： 四方E380－4T0022拉絲專用變頻器

進(jìn)線徑： ф0.5

出線徑： ф0.06

張力反饋方式： 360度高精度旋轉(zhuǎn)電位計，重力式擺桿反饋。

模數(shù)：22

四、拉絲伸線機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)：

1、外圍器件功能說明：

R1 拉絲機(jī)主拉調(diào)節(jié)電位機(jī)

R2 反饋桿高精度旋轉(zhuǎn)電位計

R3 從機(jī)外接制動電阻

S1 主機(jī)啟動常開自鎖按鈕

S2 主機(jī)停機(jī)常閉自鎖按鈕

S3 主機(jī)點動腳踏點動開關(guān)

S4 主機(jī)以及從機(jī)故障復(fù)位非自鎖開關(guān)

S5 斷線檢測接近開關(guān)

M1 抱閘信號控制繼電器

M2 排線機(jī)啟動信號控制接觸器

2、主機(jī)接線功能說明：

15V VIN GND 主機(jī)頻率給定

DI1 DG 主機(jī)正轉(zhuǎn)－停機(jī)指令

DI3 DG 從機(jī)故障反饋信號

DI5 DG 主機(jī)點動指令

DI4 DG 主機(jī)，從機(jī)外部復(fù)位

RA RB RC 主機(jī)故障輸出報警

AO1 GND 主機(jī)頻率類比信號輸出

DO1 DOG 主機(jī)頻率到達(dá)信號

3、從機(jī)接線功能說明：

VC2 GND 主機(jī)聯(lián)動頻率信號

PLS CM 測速轉(zhuǎn)盤脈沖信號

X1 CM 斷線檢測信號

RST CM 從機(jī)外部復(fù)位信號

FWD CM 從機(jī)正轉(zhuǎn)啟動信號

TA TB TC 從機(jī)故障反饋信號

VS VC1 GND 反饋模擬輸入信號

OC2 CM 斷線抱閘輸出信號

OC1 CM 排線機(jī)啟動信號

PB P+ 從機(jī)外接制動電阻

五、控制功能注意事項：

1：主機(jī)點動信號與主機(jī)控制從機(jī)啟動

為了確保主機(jī)的點動獨立，從機(jī)的啟動在主機(jī)啟動后執(zhí)行，方案中使用主機(jī)的集電極輸出作為控制從機(jī)的啟動信號，需要設(shè)定主機(jī)的點動頻率低于DO1的頻率檢出對應(yīng)頻率。

2：主機(jī)與從機(jī)的故障復(fù)位

在運行中，如從機(jī)出現(xiàn)故障，通過主機(jī)的DI3端口檢測，使主機(jī)做出對應(yīng)的處理，當(dāng)故障排除后，可通過S4開關(guān)進(jìn)行手動復(fù)位，S4的復(fù)位是同時對主機(jī)和從機(jī)進(jìn)行復(fù)位。

3：主機(jī)和從機(jī)的同步控制

主拉變頻器輸出頻率決定了整個拉絲機(jī)械的工作效率，同時也為卷繞機(jī)的PID環(huán)節(jié)提供前饋頻率信號，從而使卷繞變頻器的PID功能輸出穩(wěn)定，保證擺桿的穩(wěn)定運行。主機(jī)通過類比輸出AO1，輸入到從機(jī)VC2模擬信號輸入端。

4：張力桿反饋調(diào)節(jié)

張力反饋電位計R2為360度的高精度電位計，通過E380監(jiān)控參數(shù)監(jiān)測，當(dāng)擺桿位置最低時，對應(yīng)反饋D-9的值為0。當(dāng)擺桿位置最高時，對應(yīng)反饋D-9的值為100，同時保證在平衡點反饋值與設(shè)定值一致，可以通過調(diào)節(jié)對應(yīng)模擬輸入通道的特性實現(xiàn)。

5：斷線檢測功能

使用X1端子作為變頻器斷線檢測接近開關(guān)，通過參數(shù)調(diào)節(jié)，當(dāng)擺桿在低位時，通過設(shè)定的延遲時間，對斷線故障進(jìn)行判斷，從而及時停止從機(jī)的運行。同時輸出電動機(jī)抱閘信號。使主機(jī)和從機(jī)停止運行。變頻器輸出故障FU.24，在設(shè)定時間內(nèi)，可將FU.24自動復(fù)位。

6：線速度檢測

卷繞機(jī)的線速度檢測通過滑動導(dǎo)輪的接近開關(guān)實現(xiàn)，通過檢測接近開關(guān)信號的頻率，可以實現(xiàn)卷繞機(jī)線速度的檢測，從而實現(xiàn)計米功能和自動計長功能?，F(xiàn)有控制方式中，導(dǎo)輪每轉(zhuǎn)動一圈，接近開關(guān)輸出一開關(guān)信號。絲線最大線速度需要根據(jù)導(dǎo)輪的半徑具體計算。

F8.9=2＊（3.14）＊R＊［（F2.7）＊1000］

（其中R為導(dǎo)輪的半徑，單位為m，F(xiàn)8.9的單位為m/S）。

附錄1：東元變頻器主機(jī)主要參數(shù)表：

主機(jī)參數(shù)參考表及簡單說明：

附錄2：四方變頻器從機(jī)對應(yīng)參數(shù)表：

從機(jī)參數(shù)參考表及簡單說明：

六、調(diào)試注意事項說明：

1：擺桿反饋位置調(diào)試

四方變頻器啟動過程不需要人為參與，因此，必須保證幾個先決條件：（1）、啟動初始時，擺桿位置反饋值處于最小。（2）、啟動過程完成后，擺桿的平衡穩(wěn)定點處于反饋中間位置?？梢酝ㄟ^監(jiān)測參數(shù)D－9，調(diào)節(jié)參數(shù)F2.2，F(xiàn)2.3實現(xiàn)（即保證擺桿最低位置D-9=0，擺桿最高位置D-9=100，擺桿平衡位置D-9=50）。

2：啟動停機(jī)過程調(diào)試

四方變頻器使用獨特的啟動算法，最大限度保持卷繞機(jī)擺桿啟動過程的平穩(wěn)，實現(xiàn)啟停不斷線。影響起停的關(guān)鍵的參數(shù)有：

（1）、主機(jī)的加減速時間。主機(jī)加減速時間越長，啟停穩(wěn)定度越高，一般推薦使用50S以上。

（2）、從機(jī)的加減速時間。從機(jī)加減速時間有加減速時間1，加減速時間4，其中加減速時間1為變頻器的輸出頻率加減速，加減速時間4為前饋PID 的PID環(huán)輸出加減速時間。為了保證變頻器啟動停機(jī)以及平穩(wěn)運行時的快速響應(yīng)，在保證變頻器無故障輸出時，應(yīng)該盡量減少此兩個加減速時間。

（3）啟動平滑時間。平滑時間是指啟動過程中擺桿被拉起的時間，時間越長，擺桿啟動平穩(wěn)度越好，時間越短，擺桿啟動越快，需要折中選擇。

（4）機(jī)械傳動比。四方變頻器具有自動識別機(jī)械傳動比功能，在第一次使用時，如果沒有正確設(shè)置機(jī)械傳動比，則可能出現(xiàn)啟停不穩(wěn)定的情況。可以通過人為調(diào)節(jié)正確的機(jī)械傳動比實現(xiàn)啟動停機(jī)穩(wěn)定，也可以通過第一次啟動，使變頻器自動識別，在第二次及以后的啟動過程，均可以保證變頻器正常啟停。

3：擺桿平穩(wěn)度調(diào)試

擺桿的平穩(wěn)度是檢驗變頻器性能的標(biāo)準(zhǔn)，四方變頻器使用的是前饋PID功能算法，最大限度保證了擺桿平穩(wěn)運行。四方變頻器可以選擇單一參數(shù)組，也可以選擇根據(jù)運行頻率實際自動調(diào)節(jié)PID參數(shù)組。以下論述PID參數(shù)組基本調(diào)試方法：

（1）、比例增益。比例增益影響PID環(huán)節(jié)的快速響應(yīng)。當(dāng)擺桿在啟停或者穩(wěn)定運行時出現(xiàn)較大超調(diào)時，可適當(dāng)增加此參數(shù)值。

（2）、積分時間。積分時間常數(shù)使保證PID環(huán)節(jié)穩(wěn)定的關(guān)鍵參數(shù)，增加積分時間，可以減少在穩(wěn)定運行時的擺桿振幅。過大的積分時間常數(shù)容易形成擺桿的大幅超調(diào)。

（3）、微分時間。微分時間常數(shù)可使PID環(huán)節(jié)做出預(yù)先判斷，抑制擺桿超調(diào)，但是此參數(shù)值設(shè)置過大，容易出現(xiàn)振蕩。

七、拉絲專用監(jiān)控參數(shù)及說明：

d-0： 變頻器輸出頻率

d-6： 前饋疊加頻率

d-8： 擺桿位置設(shè)定值

d-9： 擺桿位置反饋值

d-10： 從機(jī)運行線速度

d-11： 累計卷繞線長

d-20： 卷徑當(dāng)前值

d-21： PID環(huán)輸出頻率

d-22： 自適應(yīng)同步增益。