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直进式拉丝机应用方案
引言
拉丝机是金属线材生产的重要设备，主要是将金属线材拉拔成各种规格的细丝。从产品规格上可分为：大拉机、中拉机、小拉机以及细微拉。从机械结构上可分为：滑轮式、活套式、水箱式和直进式。在电线电缆行业，双变频细微拉应用十分广泛。相对而言，其要求的控制性能也较低，而对大部分钢丝生产企业，针对材料特性，其精度要求和拉拔稳定度高，因此使用直进式拉丝机较多。特别是焊材生产企业，气体保护焊丝、埋弧焊丝、铝焊丝、氩弧焊丝、不锈钢焊丝、高强度焊丝以及最先进的药芯焊丝，其对拉丝机的电气控制要求很高。变频器作为主要的电气控制部分，特别是张力控制的精度直接影响到产品的质量和产量。深圳市伟创电气作为一家专业的变频器制造商，所生产的恒张力AC62-L型专用变频器，以其卓越的性能赢得了电线电缆企业和焊丝生产企业的认可和好评。
一、拉丝机工作原理
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。直进式拉丝机的各个拉拔头的工作速度就是基于以上的原则，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，我们在直进式拉丝机上采用了张力传感器，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(0～10V)，用这个标准信号反馈给变频调速器，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。
二、系统介绍（以11台直进式拉丝机组为例）
该套设备的作用是对线材的二次细拉。过程中，经过拉拔后形成
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进线 |
1#模 |
2#模 |
3#模 |
4#模 |
5#模 |
6#模 |
7#模 |
8#模 |
9#模 |
10#模 |
11#模 |
|
2.80 |
2.70 |
2.50 |
2.30 |
2.10 |
1.90 |
1.72 |
1.58 |
1.48 |
1.38 |
1.28 |
1.18 |
根据客户要求，该系统为11联直进式拉丝机，该系统采用深圳伟创电气张力控制专用变频器AC62-L系列，系统配置如下图（1）所示，PLC+11台专用型变频器。前馈通道由主机PLC给定，PLC作为主机与从机变频器作485通讯，（由主机发送广播指令）即前馈频率由485通讯给定。省却了价格高昂的DA模块。
图（1）
该系统设计有功能全面（系统启动、停车、跳卷、线速度设定、收卷点动、断线保护等），极大的方便了操作人员对设备进行熟练的操作和监控。PLC在整个系统中起着重要的作用。
（1）得到启动信号后，PLC输出使变频器FWD与COM端子闭合，变频器运行。
（2）根据按钮或主电位器由PLC的485通讯端口发出主速度信号。
（3）低速穿线时，需要前联动、正转点动、反转点动和后联动。
前联动：我们以放线工字轮为最前，假如我们在4#塔轮处脚踏前联动开关，应该是1#～4#机联动，即4#机点动运行，1至3号机自动运行，即1到3号机频率信号来自点动频率加张力杆PID叠加后给定运行频率，以此类推。
正转点动：当某台塔轮上线材松动时，需要单独点动该台，其它塔轮不动作。
反转点动：极少用到可以不设计。
后联动：仍以放线工字轮为参照，假如我们在4#塔轮处脚踏后联动开关，应该是4#～11#机联动。即4#机点动运行，5至11号机自动运行，即5到11号机频率信号来自点动频率加张力杆PID叠加后给定运行频率，以此类推。
变频器的应用要求
如图（1）所示，机台上有11个塔轮，其中1#～10#采用伟创电气拉丝机张力控制专用变频器，分别对应张力传感器。张力传感器反馈给变频器一个0～10V信号，变频器以此保证线材的张力恒定。10#也采用拉丝机专用变频器，但没有张力机构。收线机的前一台定义为主机，没有张力机构，目的是为了收卷前的变频器的速度没有波动。便于收卷，11#采用拉丝机收卷张力控制专用变频器控制收线轮，即收卷采用恒转矩矢量变频器，与1#～10#所不同的是，收线工字轮的卷径在不断的变化，而且还要保持线材恒张力，以免张力过大断线或太松乱线，也就是要求变频器有很好的张力控制能力。
三、AC62-L系列变频器特点
1、只需要按说明书正确接线，就可以开机正常工作。
2、所有动态参数：卷径、传动比、线径，空盘、半盘、满盘，低速、中速、高速，张力、断线全部由变频器内部自动处理。
3、不需要PID板，只需要外接操作开关、少量中间继电器、指示灯和显示仪表。
4、系统更简洁、成本更低、维护更方便，同时，控制效果更佳，设备运行更稳定。
5、张力杆（位移传感器）在下限位、中间位或上限位，都可开机运行。自动跟踪拉丝线速度，张力平衡杆或位移传感器基本维持在中点位置。
6、变频器与电机同功率匹配使用，不需要放大变频器的容量。
7、适用于双变频，多变频拉丝或收卷的张力控制应用场合，更换拉丝模具或机台数时不需要调整任何参数。
参数设置：
（1）1#～10#变频器参数设置
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功能代码 |
功能名称 |
设定值 |
|
E-01 |
运行命令给定通道选择 |
1 |
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E-02 |
频率给定中通道选择 |
8 |
|
E-03 |
前馈通道选择 |
3 |
|
E-04 |
拉丝收线机类型 |
0 |
|
E-09 |
最大频率 |
根据最大线速度设定 |
|
E-10 |
上限频率 |
根据最大线速度设定 |
|
E-18 |
低频转矩提升 |
8.0～15.0 |
|
E-25 |
点动频率 |
5.00 |
|
E-26 |
点动加速时间 |
20.0 |
|
E-27 |
点动减速时间 |
20.0 |
|
E-30 |
启动选择 |
0 |
|
E-34 |
停机方式 |
1 |
|
F-01 |
端子输入信号X1 |
1：正转点动 |
|
F-02 |
端子输入信号X2 |
2：反转点动 |
|
F-03 |
端子输入信号X3 |
3：自由停车 |
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F-04 |
端子输入信号X4 |
4：故障复位 |
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F-30 |
继电器输出端子 |
1（TA，TC要报警信号） |
|
F-31 |
开路集电极输出Y1 |
4（可以不要） |
|
F-32 |
开路集电极输出Y2 |
16（可以不要） |
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F-34 |
输出频率水平检测 |
2.00 |
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F-41 |
VS1端子输入电压下限 |
根据摆杆下限位置设定 |
|
F-42 |
VS1端子输入电压上限 |
根据摆杆上限位置设定 |
|
F-57 |
输入上限对应设定频率 |
根据最大线速度 |
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H-13 |
张力中心点设定 |
50% |
|
H-14 |
张力反馈信号源 |
0 |
|
H-17 |
收卷比例增益P |
2.0 |
|
H-21 |
卷径系数K1最大值 |
300.0% |
|
H-22 |
反馈1区K1增量 |
2.0 |
|
H-23 |
反馈2区K1增量 |
60.0 |
|
H-24 |
反馈3区K1增量 |
200.0 |
|
H-25 |
反馈4区K1增量 |
500.0 |
|
H-26 |
收卷控制选择 |
0000H |
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H-28 |
空盘复位K1值 |
100% |
|
H-29 |
启动平滑时间 |
0（此参数要注意设置为0） |
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H-33 |
断线反馈检测报警选择 |
0 |
注：其中部分参数应根据实际情况设置。
（3）张力部分调试
11#收卷变频器同样采用AC80型变频器，唯一不同的是，1#～10#变频器塔轮上的卷径没有变化，而11#在生产进行中，工字轮卷径不断增大。变频器通过实时卷径自动计算，调节转速，保持线速度一定。PID自动调节使张力轮始终处在中间位置，保持恒张力。
