国产变频器在直线拉丝机上的应用
日期：2006-11-20 22:47:17 来源：本站整理
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广东是一个轻工业为主的工业大省，其电子业比较发达和集中，电子产品占有工业比例教大。其电子产品对不锈钢弹簧的需求占全国的30%左右。现国内市场上生产弹簧用的不锈钢线材的直进式拉丝机，主要以进口为主，包括德国、意大利、韩国等地进口的拉丝机为主，这些系统有直流调速的，也有交流变频调速的。现在这些设备在一些大的钢联线生产厂还在应用。直进式拉丝机是目前较先进且有发展前途的拉丝设备，随着国内机械加工能力的提高，以及自动化控制技术的发展，直进式拉丝机已基本实现国产化。在江阴、靖江、深圳龙岗等地的几家拉丝机生产厂，都已生产出交流变频同步调速的直进式拉丝机。在这些设备上，目前应用的大都是进口的变频器，如：Danfoss、ABB、施耐得等，而国产的变频器目前只有汇川、高仕达等几少数品牌可用。
本工司技术人员在经过长期的技术开发和实践，开发了应用国产变频器加简易 PLC 控制的变频调速直线式拉丝机电控系统。该系统结构简单、操作方便，简化维护成本，较原来系统节约20%成本， 是基于降低机械成本、提高产品竞争力的设计思想最心新推出的机电一体化高科技产品。 该机使用通用型 PLC和国产变频器控制，利用高精度感应式传感器检测各路拉丝过程中的张力大小，自动控制变频器的输出频率，实行平稳平滑控制，增加线材的稳定性和光洁度。它克服了集线式拉丝机在拉拔过程中存在有不规则的旋转扭力，这种不规则的内应扭力将直接影响了丝的质量，增加线材的损耗。本直线式拉丝机电控系统的研制成功，给国内使用与生产拉丝机行业的技术改造和新产品开发闯出了一条新路，不但在工艺上得到了保证，与以往的直线式拉丝机相比，成本大为下降，满足工艺要求，适合中国国情，是拉丝机行业的首选机型。
二、工作原理 :
直进式拉丝机是有多个拉拔头组成的小型的连续生产设备，通过逐级拉拔，可以一次性地把钢丝冷拉到所需的规格，所以工作效率比较高。但是，由于通过每一级的拉拔后，钢丝的线径发生了变化，所以每个拉拔头工作线速度也应有变化。
根据拉模配置的不同，各个拉拔头的拉拔速度也要变化。拉拔速度的基准是每个时刻通过拉模的钢丝的秒流量体积不变，即使以下公式成立：
πR²×V1= πr²×V2
其中 R：进线钢丝的直径
V1：进线钢丝的线速度
r： 出线钢丝的直径
V2：出线钢丝的线速度
直进式拉丝机的各个拉拔头的工作速度就是基于以上的公式，保证各个拉拔头同步运行。但是，以上的说明是基于理想状态的稳态工作过程，由于机械传动的误差以及机械传动的间隙，还有在起动、加速、减速、停止等动态的工作过程中，各个拉拔头就无法保持同步，所以，现在大多数的直进式拉丝机上都有张力传感器，动态测量各个拉拔头间的钢丝的张力，再把张力转换成标准信号(0~20mA或0~10V)，用这个标准信号反馈给调速变频器，变频器用这个信号作闭环PID过程控制，在主速度上叠加上PID计算的调整量，保持各个张力检测点的张力恒定，也就保证了直进式拉丝机工作在同步恒张力的工作状态。
以深圳龙岗生产的400 型直线式不锈刚拉丝机为例，对该机控制原理加以阐述。本机采用三菱PLC和星河变频器为控制系统核心，用 9台变频器分别控制 9 台交流电动机，将高精度位移传感器用于 8个卷筒拉拔丝的张力涉取装置,取人机界面为直观控制。在充分分析了拉丝机工艺的基础上，着中考虑了以下几个方面对系统的影响：
1. 拉丝机启动时，拉拔力较大，随着速度的逐渐增加拉拔力迅速减小，在达到一定的转速后，拉拔力便只有微小增加。
2. 原料进丝时，本身会有一些缺陷，表面处理不完全等，这些都将影响拉丝机的稳定性。
4. 电机的转差率会由于负载的变化而变化。
5. 拉丝过程中最重要的被控量是丝的张力，而断丝和积线是张力变化的两种极端情况，所以只要保证张力在某一范围内变化，就可保证拉丝机的稳定运行。
系统的领航速度是由最后一台拉拔变频器决定的，再根据每道拉模的压缩比与减速比，计算其它每个机台的主给定速度，由于机械上的误差和拉模的磨损，使得给定的参数与实际的数值有一定的差异，这个差异就通过张力臂来纠正。事实上，张力臂下面连接着一只位置传感器，该传感器测量出张力臂的转动角度，输出一个0～10V的模拟量信号给变频器，变频器再根据设定的位置值（一个相对与10V的百分比值），经过PID计算，在输出频率上叠加上一个纠偏量，消除上述的差异。
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本工司技术人员在经过长期的技术开发和实践，开发了应用国产变频器加简易 PLC 控制的变频调速直线式拉丝机电控系统。该系统结构简单、操作方便，简化维护成本，较原来系统节约20%成本， 是基于降低机械成本、提高产品竞争力的设计思想最心新推出的机电一体化高科技产品。 该机使用通用型 PLC和国产变频器控制，利用高精度感应式传感器检测各路拉丝过程中的张力大小，自动控制变频器的输出频率，实行平稳平滑控制，增加线材的稳定性和光洁度。它克服了集线式拉丝机在拉拔过程中存在有不规则的旋转扭力，这种不规则的内应扭力将直接影响了丝的质量，增加线材的损耗。本直线式拉丝机电控系统的研制成功，给国内使用与生产拉丝机行业的技术改造和新产品开发闯出了一条新路，不但在工艺上得到了保证，与以往的直线式拉丝机相比，成本大为下降，满足工艺要求，适合中国国情，是拉丝机行业的首选机型。
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二、工作原理 :
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直进式拉丝机是有多个拉拔头组成的小型的连续生产设备，通过逐级拉拔，可以一次性地把钢丝冷拉到所需的规格，所以工作效率比较高。但是，由于通过每一级的拉拔后，钢丝的线径发生了变化，所以每个拉拔头工作线速度也应有变化。
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根据拉模配置的不同，各个拉拔头的拉拔速度也要变化。拉拔速度的基准是每个时刻通过拉模的钢丝的秒流量体积不变，即使以下公式成立：
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πR²×V1= πr²×V2
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其中 R：进线钢丝的直径
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V1：进线钢丝的线速度
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r： 出线钢丝的直径
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V2：出线钢丝的线速度
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直进式拉丝机的各个拉拔头的工作速度就是基于以上的公式，保证各个拉拔头同步运行。但是，以上的说明是基于理想状态的稳态工作过程，由于机械传动的误差以及机械传动的间隙，还有在起动、加速、减速、停止等动态的工作过程中，各个拉拔头就无法保持同步，所以，现在大多数的直进式拉丝机上都有张力传感器，动态测量各个拉拔头间的钢丝的张力，再把张力转换成标准信号(0~20mA或0~10V)，用这个标准信号反馈给调速变频器，变频器用这个信号作闭环PID过程控制，在主速度上叠加上PID计算的调整量，保持各个张力检测点的张力恒定，也就保证了直进式拉丝机工作在同步恒张力的工作状态。
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以深圳龙岗生产的400 型直线式不锈刚拉丝机为例，对该机控制原理加以阐述。本机采用三菱PLC和星河变频器为控制系统核心，用 9台变频器分别控制 9 台交流电动机，将高精度位移传感器用于 8个卷筒拉拔丝的张力涉取装置,取人机界面为直观控制。在充分分析了拉丝机工艺的基础上，着中考虑了以下几个方面对系统的影响：
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1. 拉丝机启动时，拉拔力较大，随着速度的逐渐增加拉拔力迅速减小，在达到一定的转速后，拉拔力便只有微小增加。
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2. 原料进丝时，本身会有一些缺陷，表面处理不完全等，这些都将影响拉丝机的稳定性。
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4. 电机的转差率会由于负载的变化而变化。
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5. 拉丝过程中最重要的被控量是丝的张力，而断丝和积线是张力变化的两种极端情况，所以只要保证张力在某一范围内变化，就可保证拉丝机的稳定运行。
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系统的领航速度是由最后一台拉拔变频器决定的，再根据每道拉模的压缩比与减速比，计算其它每个机台的主给定速度，由于机械上的误差和拉模的磨损，使得给定的参数与实际的数值有一定的差异，这个差异就通过张力臂来纠正。事实上，张力臂下面连接着一只位置传感器，该传感器测量出张力臂的转动角度，输出一个0～10V的模拟量信号给变频器，变频器再根据设定的位置值（一个相对与10V的百分比值），经过PID计算，在输出频率上叠加上一个纠偏量，消除上述的差异。
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