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安邦信變頻器在直進(jìn)式拉絲機上的應用

2023-05-19 22:04:15

一、引言


拉絲機也被叫做拔絲機, 是金屬線(xiàn)材加工及電線(xiàn)電纜行業(yè)的主要機械設備之一,廣泛應用于鋼絲、制繩絲、預應力鋼絲、標準件等金屬制品的生產(chǎn)和預加工處理。從產(chǎn)品規格范圍來(lái)區分拉絲機可以分為大拉機,中拉機,小拉機,微拉機;從生產(chǎn)工藝方面來(lái)區分可以分為水箱式,滑輪式,直進(jìn)式等主要的幾種。其中直進(jìn)式拉絲機是最常用的一種制造設備,在以前通常都采用電動(dòng)機組及力矩電機來(lái)實(shí)現,但其控制的靈活性、自動(dòng)化程度及能耗上,傳統的控制方式越來(lái)越不適應行業(yè)的發(fā)展。隨著(zhù)變頻調速技術(shù)的大量推廣,變頻控制開(kāi)始在直進(jìn)式拉絲機中大量使用,拉絲系統借助于觸摸屏、PLC來(lái)實(shí)現拉絲速度、品種設定、過(guò)程閉環(huán)控制、定長(cháng)控制等功能。


直進(jìn)式拉絲機是拉絲機中較難控制的一種,由于是多臺電機同時(shí)對金屬絲進(jìn)行拉伸,其作業(yè)效率很高。與水箱拉絲機和活套式拉絲機不同,直進(jìn)拉絲機不允許金屬絲在各道模具之間打滑,對電機的同步性及動(dòng)態(tài)響應的快速性都有極高的要求,所以變頻器的性能對拉絲的加工質(zhì)量起著(zhù)非常重要的作用。

   

二、 拉絲機工藝簡(jiǎn)介


拉絲系統協(xié)調控制各輥臺、眼模把金屬線(xiàn)材或棒材經(jīng)拉拔處理,將金屬線(xiàn)材加工成各種規格細線(xiàn),使線(xiàn)材或棒材的直徑、圓度、內部金相結構、表面光潔度和矯直度等都達到所需的工藝要求。因此拉絲機對線(xiàn)材或棒材的預處理加工質(zhì)量直接關(guān)系到金屬線(xiàn)材的成品質(zhì)量。


對于不同的金屬物料、不同規格、不同精度要求的產(chǎn)品,可選擇不同用途的拉絲機械。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定度高,因此使用直進(jìn)式拉絲機較多。盡管拉絲工藝不同,但其工作過(guò)程基本相同(如下圖):


專(zhuān)用變頻器


放線(xiàn):金屬絲的放線(xiàn),對于整個(gè)拉絲機環(huán)節來(lái)說(shuō),其控制精度要求不高,有些拉絲機械的放線(xiàn)操作是通過(guò)變頻器驅動(dòng)放線(xiàn)架實(shí)現的,但也有部分是通過(guò)拉絲環(huán)節的絲線(xiàn)張力牽伸送進(jìn)拉絲機的,實(shí)現自由放線(xiàn);


拉絲:拉絲環(huán)節是拉絲機最為重要的工作環(huán)節。不同金屬物料,不同的絲質(zhì)品種和要求,拉絲環(huán)節有較大的區別。它由一臺主電機控制(稱(chēng)為主機),金屬線(xiàn)材通過(guò)內部塔輪的導引,經(jīng)過(guò)各級模具而逐步拉伸,以達到所要求規格的線(xiàn)材,同時(shí)在拉絲時(shí),須開(kāi)啟冷卻液對模具冷卻。


收線(xiàn):收卷為拉絲機最為關(guān)鍵的環(huán)節,對拉絲機的性能起決定性的影響,也是考驗拉絲機電氣系統性能的重要依據。收線(xiàn)環(huán)節的工作速度決定了整個(gè)拉絲機械的生產(chǎn)效率,也是整個(gè)系統最難控制的部分。在收線(xiàn)部分,常用的控制技術(shù)有同步控制與張力控制實(shí)現金屬制品的收卷。


三、 系統方案


直進(jìn)式拉絲機通過(guò)卷輥到卷輥經(jīng)過(guò)拉絲眼模對線(xiàn)材直徑或形狀進(jìn)行改變,以獲得需要的直徑或形狀。線(xiàn)材進(jìn)入拉絲眼模時(shí)進(jìn)行潤滑,拉絲眼模上有專(zhuān)用的冷卻(通常是用水冷夾套冷卻)裝置。


直進(jìn)式拉絲機要求易穿線(xiàn)、速度快、不斷線(xiàn),不允許金屬絲在各道模具之間打滑,對電機動(dòng)態(tài)響應速度有較高的要求,整個(gè)工作過(guò)程要求系統平穩地工作在同步狀態(tài),低速啟動(dòng)時(shí)力矩大且穩定;減速停機時(shí)電機平穩且沒(méi)有反轉。


為解決傳統拉絲機技術(shù)中生產(chǎn)效率低、響應速度慢、系統可靠性低等問(wèn)題,安邦信為直進(jìn)拉絲機設備制造商提供全自動(dòng)控制系統及方案,采用CAN通訊實(shí)現系統、變頻、電機之間的高速實(shí)時(shí)聯(lián)絡(luò ),通過(guò)PLC控制來(lái)實(shí)現拉拔不同規格成品的參數設定,根據不同的機械參數系統自動(dòng)計算機械傳動(dòng)比等參數,根據系統自動(dòng)計算結果實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程控制中的操作自動(dòng)化、實(shí)時(shí)閉環(huán)控制、自動(dòng)計米、自動(dòng)分別斷線(xiàn)等功能,控制方法簡(jiǎn)單靈活,操作使用方便,滿(mǎn)足系統同步性高、大批量生產(chǎn)等要求,有效提高直進(jìn)拉絲機工作效率和品質(zhì),降低企業(yè)營(yíng)運成本。


該變頻拉絲系統采用6+1控制方案,實(shí)現6臺同步拉絲,1臺同步收卷的運行方式,工作示意圖如下所示:


專(zhuān)用變頻器


拉絲環(huán)節由一臺定速機確定運行速度,定速機可任意定義,不受位置的限制,其它變頻跟隨定速機同步運行,實(shí)現金屬材料的直徑或形狀逐級變小。


拉絲部分采用主頻+輔頻PID方案運行,通過(guò)張力桿實(shí)時(shí)PID動(dòng)態(tài)調整卷輥的運轉,保證拉絲導線(xiàn)始終控制在恒定張力水平運行,當某個(gè)卷輥故障時(shí),可滿(mǎn)足實(shí)現跳卷功能,經(jīng)由其它變頻拖動(dòng)運行,同時(shí)當電機參數、卷輥直徑、眼模直徑等發(fā)生變化時(shí),不影響拉絲機的參數設定和運行。運行過(guò)程中可選擇性使用定長(cháng)計米控制,實(shí)時(shí)顯示當前拉絲長(cháng)度,自動(dòng)鑒別拉絲斷線(xiàn)故障等。


收卷部分由收卷電機帶動(dòng)收卷盤(pán)進(jìn)行收卷,隨著(zhù)收線(xiàn)卷徑不擴大,收線(xiàn)電機的轉速應相應降低,以保證線(xiàn)速度恒定,在控制中常采用張力反饋裝置來(lái)調節收線(xiàn)電機的速度。


線(xiàn)材由拉絲部分引出經(jīng)由張力擺桿,張力擺桿的作用是反饋當前的張力信號給收卷電機,收卷電機根據反饋信號的偏差PID調節輸出頻率,以此來(lái)保證在收卷過(guò)程中恒定的張力和運行速度。


3.png


收卷線(xiàn)材通過(guò)張力擺桿上升到一個(gè)導輪,然后被牽引到一個(gè)排線(xiàn)機的導輪,排線(xiàn)機由單獨小型電機驅動(dòng)作往返運動(dòng),功能是把線(xiàn)材勻稱(chēng)的排在收卷盤(pán)上,收卷電機帶動(dòng)收卷盤(pán)旋轉,把由排線(xiàn)機引導的線(xiàn)材自動(dòng)的卷繞到收卷盤(pán)上,到此完成整個(gè)收卷過(guò)程。


下圖為拉絲機變頻控制部分接線(xiàn)示意圖:


專(zhuān)用變頻器


三、 技術(shù)參數及功能


變頻器部分參數設置界面如下圖示:


F00.00:電機控制方式

F00.01:鍵盤(pán)設定頻率

F00.02:加速時(shí)間1

F00.03:加速時(shí)間2

F00.04:運行指令選擇

F00.05:A頻率指令輸入選擇

F00.06:最大頻率

F00.07:上限頻率

F00.08:下限頻率

F00.13:B 頻率指令選擇

F00.14:命令源捆綁頻率源

F00.15:疊加時(shí)B頻率源范圍選擇

F00.16:疊加時(shí)B頻率源范圍

F00.17:頻率源組合

F02.00:X1 端子功能選擇

F02.01:X2 端子功能選擇

F02.02:X3 端子功能選擇

F02.03:X4 端子功能選擇

F02.11:端子命令方式

F03.00:AI1 下限值

F03.01:AI1下限對應設定

F03.02:AI1 上限值

F03.03:AI1上限對應設定

F03.04:AI1輸入濾波時(shí)間

F03.05:AI2下限值

F03.06:AI2下限對應設定

F03.07:AI2 上限值

F03.08:AI2上限對應設定

F03.09:AI2 輸入濾波時(shí)間

F03.17:AI1,AI2 輸入選擇

F04.04:繼電器1功能選擇(R1A-R1B-R1C)

F06.08:停機方式

F09.09:速度控制驅動(dòng)轉矩上限源

F09.10:速度控制驅動(dòng)轉矩上限數字設定

F12.39:加減速時(shí)間基準頻率

F13.00:PID給定源

F13.01:鍵盤(pán)預置PID給定

F13.02:PID 反饋源

F13.03:PID 作用方向

F13.04:PID 給定反饋量程

F13.05:比例增益

F13.06:積分時(shí)間

F13.07:微分時(shí)間

F13.08:PID 反轉截止頻率

F13.09:PID 偏差極限

F13.10:PID 微分限幅

F13.11:PID 給定變化時(shí)間

F13.12:PID 反饋濾波時(shí)間

F13.13PID 輸出濾波時(shí)間

F16.00:通訊波特率波特率

F16.02:本機地址


安邦信變頻器現場(chǎng)調試記錄:


專(zhuān)用變頻器


專(zhuān)用變頻器


拉絲機系統優(yōu)點(diǎn):


采用自定義V/F控制或失量控制低頻運行時(shí)均可輸出足夠大力矩,滿(mǎn)足點(diǎn)動(dòng)穿模時(shí)足夠的力矩,點(diǎn)動(dòng)穿模更流暢。拉伸時(shí)經(jīng)由靜止、加速、低速運行、減速、靜止等狀態(tài)下來(lái)回變動(dòng),響應速度快,無(wú)顫動(dòng)現象,不出現斷絲或張力松弛。


在電路中省略了計米控制開(kāi)關(guān),當收卷運轉到設定的米數時(shí)系統會(huì )自動(dòng)發(fā)出停機命令,且觸摸屏報警提醒收卷、拉絲等電機停機。


一鍵參數自設定,使更換模具、跳卷或更換變頻器更容易,省略了逐臺參數整定繁瑣時(shí)間,大大減少出錯的幾率;


自動(dòng)實(shí)時(shí)檢測斷線(xiàn)信號,即時(shí)斷線(xiàn)保護;


滿(mǎn)足點(diǎn)動(dòng)穿線(xiàn)眼模時(shí)的各種工藝操作;


數字給定轉速信號,運行控制更為穩定;


實(shí)時(shí)顯示張力控制狀態(tài),隨時(shí)明了設備的運行狀態(tài);


自動(dòng)定義定速機位置,滿(mǎn)足隨意跳卷的工藝需求,自動(dòng)計算各卷輥關(guān)聯(lián)參數;


實(shí)時(shí)拉絲機顯示收卷線(xiàn)速度;


實(shí)時(shí)顯示各變頻器的運行頻率、輸出電流;


自動(dòng)計算單次加工重量,累積加工重量;


滿(mǎn)足在運行中隨意修改拉絲線(xiàn)速度大小的功能;


簡(jiǎn)化操作系統,便于維護,降低維修成本;


現場(chǎng)調試情況:


專(zhuān)用變頻器


四、 結論


在拉絲機整個(gè)工作過(guò)程中,滿(mǎn)足保持張力恒定工藝要求,尤其是高速運行及重盤(pán)收卷時(shí),對變頻器的加減速同步控制及減速停車(chē)時(shí)由于收卷輪的慣性的控制要求。


經(jīng)過(guò)調試運行,AMB拉絲機專(zhuān)用型變頻器采用張力桿反饋PID調節方式,可實(shí)現拉絲和卷取的恒張力控制,達到無(wú)級調速的目的,在加減速運行、高速運行、停車(chē)制動(dòng)過(guò)程中均滿(mǎn)足用戶(hù)工藝要求。

標簽

變頻器,通用變頻器,專(zhuān)用變頻器

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