安川變頻器在直進式拉絲機上的應用

1    金屬制品是冶金工業中的重要一環，但在我國該行業卻是一個薄弱環節，機械、電氣設備陳舊，阻礙了行業的發展。在金屬加工中，直進式拉絲機是常見的一種，在以前通常都采用直流發電機－電動機組（F-D系統）來實現，現在隨著工藝技術的進步和變頻器的大量普及，變頻控制開始在直進式拉絲機中大量使用，并可通過PLC來實現拉拔品種設定、操作自動化、生產過程控制、實時閉環控制、自動計米等功能。

采用變頻調速系統的直進式拉絲機技術先進、節能顯著，調速范圍在正常工作時為30:1，同時在5%的額定轉速時能提供超過1.5倍的額定轉矩。

2、 直進式拉絲機變頻控制系統
    該直進式拉絲機主要對精軋出來的不銹鋼絲進行牽伸，設計的工藝要求為：（1）最高拉絲速度600m/min；（2）加工品種主要三種，分別是進線2.8mm→出線1.2mm、2.5mm→1.0mm、2.0mm→0.8mm；（3）緊急停車斷頭不多于2個。

    直進式拉絲機是拉絲機中最難控制的一種，由于它是多臺電機同時對金屬絲進行拉伸，作業的效率很高。不象以前經常遇到的水箱拉絲機和活套式拉絲機，允許金屬絲在各道模具之間打滑。同時它對電機的同步性以及動態響應的快速性都有較高的要求。由于不銹鋼材料特性比較脆，缺少像高碳鋼絲或者鋼簾線那樣的韌性，比較容易在作業過程中拉斷。

    本系統共有8臺11KW變頻器。系統的電氣配置為活套一臺，安裝在第一級，作用是將成卷的不銹鋼絲牽引到拉絲部分，由于活套可以自由打滑，因此這臺電機不需要特別的控制。拉絲部分共有六個直徑400mm的轉鼓。每個轉鼓之間安裝有用于檢測位置的氣缸擺臂，采用位移傳感器可以檢測出擺臂的位置，當絲拉得緊的時候，絲會在擺臂的氣缸上面產生壓力使得擺臂下移。最終是收卷電機，該部分采用自行滑動的錐形支架，整個過程卷徑基本不變化，因此不需要用到卷徑計算功能。八臺電機功率采用變頻專用電機，同時帶有機械制動裝置。

    直進式拉絲機的系統邏輯控制較為復雜，有各種聯動關系，由PLC實現。同步方面的控制則全部在安川變頻器內部實現，不依賴外部控制。

    其工作原理是：根據操作工在面板設定決定作業的速度，該速度的模擬信號進入PLC，PLC考慮加減速度的時間之后按照一定的斜率輸出該模擬信號。這樣做的目的主要是滿足點動、穿絲等一些作業的需要。PLC輸出的模擬電壓信號同時接到所有變頻器的V1輸入端，作為速度的主給定信號。各擺臂位移傳感器的信號接入到對應的轉鼓驅動變頻器作為PID控制的反饋信號。根據擺臂在中間的位置，自己設定一個PID的給定值。這個系統是非常典型的帶前饋的PID控制系統，一級串一級，PID作為微調量。

    之所以選擇安川變頻器，就在于它能輕松實現主速度跟隨加PID微調的功能，而無須額外的控制板。
    由于系統的穩定在很大程度上取決于PID作用，因此對其參數的整定必須考慮周全，在低速、高速、升速和降速等情況都予以考慮。另外在本系統中必須加入微分限幅。

3   本系統在優化參數值之后，設備試機時速度600米/min非常穩定，完全解決了原來采用同步板高速度下面不穩的問題（原來只能開到300米/min）。通過各種工況下的對比測試，和采用進口直流驅動器的拉絲機性能一樣，同時設備效率為90-95%、節電率為40%左右。而且本系統電氣器件配置簡練、邏輯清晰，成本與原來相比還有較大的降低，的確是個性價比優良的方案。

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