1 引言

拉絲機是金屬線材生產(chǎn)的重要設備，主要功能是將各種線材拉成所需各種規(guī)格的細絲。近年來，變頻器得以在拉絲機行業(yè)大量應用，其大大提高了拉絲機的自動化水平與加工能力、有效降低了設備的單位能耗與維護成本，得到了行業(yè)的廣泛認同。

2 拉絲機及其工藝簡介

2.1 拉絲機簡介

拉絲機也被叫做拔絲機，是指在常溫下通過拉伸模具對金屬材料進行壓力加工的一種機械設備，通過拉伸可以將線材加工成為所需要的各種規(guī)格的線材，是在工業(yè)應用中使用很廣泛的機械設備，廣泛應用于機械制造，五金加工，石油化工，塑料，竹木制品，電線電纜等行業(yè)。

拉絲機按其用途可分為金屬拉絲機，塑料拉絲機，竹木拉絲機等；從產(chǎn)品終端來說，拉絲機可以分為大拉機、中拉機、小拉機、微拉機；從拉絲機內部控制方式和機械結構來說，又可以分為水箱式、滑輪式、直進式等主要的幾種。一般，大拉機的加工線徑在10mm以上，中拉機在1－10mm之間，小拉在0.1－1mm之間，小于0.1mm的為微拉。

2.2 拉絲機工藝簡介

放線：對于整個拉絲機環(huán)節(jié)來說，拉絲機線材的放線過程沒有過高精度的要求，雙變頻控制的拉絲機械，利用拉絲環(huán)節(jié)的絲線張力通過圓盤拉伸，也就是通過張力放線架自動放線。

拉絲：不同金屬材料，不同的產(chǎn)品精度和要求，拉絲環(huán)節(jié)有很大的不同，拉絲部分由一臺主電機控制，金屬線材通過內部塔輪的導引，經(jīng)過各級模具而逐步拉伸，以達到所要求規(guī)格的線材。同時在拉絲時，開啟冷卻液對模具冷卻。

收卷：收卷為雙變頻拉絲機最為關鍵的環(huán)節(jié)，對拉絲機的性能起決定性的影響，也是考驗拉絲機電氣性能的重要依據(jù)。收卷由一收卷電機帶動收線盤收卷，線材由拉絲部分出來經(jīng)過張力擺桿，張力擺桿的作用是反饋當前的張力信號給主機，從機根據(jù)反饋信號的偏差調節(jié)輸出頻率，以此來保證在收卷過程中恒定的張力。

2.3 工藝要求

1．拉絲部分速度無級可調，起動轉矩大，運行平穩(wěn)。

2．收線部分卷徑從小到大變化時，始終要保證線速度恒定。

3．不論擺桿在任何位置都可直接啟動，且啟動過程中不用手扶。

4．運行全過程中張力擺桿穩(wěn)定。當檢測到張力有所變化時，收卷要快速響應，以重新達到張力恒定狀態(tài)。

5．起動停機時均保證平穩(wěn)過度，并保證一定的張力，防止斷線。

6．穿線時，拉絲電機需要點動運行。

7．斷線時，需有抱閘信號，克服收卷的慣性，防止原來纏繞好的線散卷。

8．不論當前收卷的狀態(tài)是空盤、半盤、滿盤都隨時可以停機、起動。

3 雙變頻拉絲機工作原理

主拉變頻器實際上只作一個簡單的調速，但需要輸出頻率變化信號（即模擬量AO輸出信號，AO功能選擇為輸出頻率）作為收線變頻器速度基準。收線拉絲機根據(jù)主機發(fā)出的信號以及擺桿位置反饋電壓信號計算同步輸出頻率，計算時要考慮適應主機不同速度，收線盤不同盤徑，擺桿不同位置的情況。

放線電機與收線電機分別由兩臺變頻器控制。放線變頻器通過外部模擬量調節(jié)轉速，收線變頻器由放線變頻器的頻率變化輸出信號、張力擺桿反饋信號，經(jīng)PID調節(jié)后控制收線變頻器。隨著收線筒卷徑的變化張力擺桿的反饋信號也隨著變化，這個信號與放線變頻器模擬AO輸出信號構成PID兩路輸入信號，經(jīng)PID調節(jié)后控制收線變頻器，使絲線保持一定的線速度。

由于收線電機在機械傳動比自適應PID模式控制下，能自動實現(xiàn)與主拉同步，擺桿的位置也基本保持在中間位置，從某種意義上講也保證了收線的張力恒定。

4 提供方案及說明

1）方案

根據(jù)客戶現(xiàn)場實際情況提供的方案：

1．放線：自由方式放線。

2．拉絲：由一臺功率為22KW的HD30矢量控制變頻器驅動一臺22KW異步電動機。經(jīng)過5級模具，將1.2mm的銅線拉到0.3mm，采用水冷式。

3．收線： 由一臺功率為11KW的HD30-T拉絲機專用矢量控制變頻器驅動一臺11KW異步電動機，電機處于停止狀態(tài)時，有抱閘動作，收線裝置不能再轉動。

4．張力反饋：在拉絲和收線環(huán)節(jié)中間有一張力浮輥，浮輥后端接有一單圈電位器，通過電位器來反饋浮輥位置，即達到檢測張力的目的。

2）調試說明

a．首先根據(jù)工藝要求的最大線速度計算出主拉變頻器所需要的最大運行頻率；

b．根據(jù)實際的傳動比情況算出收卷所需的最大頻率；

c．根據(jù)半盤時機械轉動比關系設定默認傳動比系數(shù)；

d．主拉變頻器的加減速時間盡可能的長（一般在40～60s），可以平穩(wěn)的進行加減速；

e．要調整好張力擺桿的平衡位置，保證機械中點對應反饋的中點。

為了配合斷線的檢測，在起動的時候，先將擺桿托起到平衡位置，等線拉緊了，再松開，防止擺桿在限位開關位置，電機不能起動。 在調試時，首先將主拉和收卷變頻器的開環(huán)矢量方式調試正常。根據(jù)工藝要求的最大線速度計算出收卷變頻器所需要的最大運行頻率，然后根據(jù)實際的傳動比對應好主拉的最大頻率，保證前后級的線速度差不是很大。從而根據(jù)張力擺桿反饋值做PID調節(jié)控制收卷變頻器。

3）參數(shù)設置(僅列出收卷變頻器參數(shù))

5 調試注意事項

1）擺桿位置電壓反饋信號與擺桿位置的線性關系要正確，若不正確，可通過設置F05組外部給定量特性曲線修正。

2）收卷反應速度較慢，可以適當?shù)募哟驪ID1的比例增益P和減小積分時間I。

3）拉絲電機加減速時間設長一點，這樣便于收卷電機的跟蹤。

4）正常運行中，張力擺桿擺動過大，而調節(jié)PID的參數(shù)不能起到很好的效果時，這時要檢查張力擺桿反饋信號與擺桿之間的一大一小兩個齒輪的配合間隙。

5）系統(tǒng)在低速運行時，張力非常的平穩(wěn)，但高速運行時張力擺桿出現(xiàn)波動，這時需啟用兩組PID參數(shù)，將T03.15改成2（依據(jù)運行頻率調節(jié)）。同時以原來設置好的那組參數(shù)為依據(jù)設置第二組參數(shù)。

6）當正常運行過程中，如果出現(xiàn)周期性的突然波動，這時應注意排線機行程開關的位置。如不在最佳位置時，會出現(xiàn)卷盤兩邊不平導致卷取直徑變化，進一步影響張力擺桿的平穩(wěn)度。

6 結束語

雙變頻拉絲機應用方案的成功改造，降低了系統(tǒng)成本，加快了系統(tǒng)響應速度，操作更為簡單方便，工作效率得到了明顯提高，高穩(wěn)定的運行狀態(tài)減少了斷線率，提高了產(chǎn)品質量。實踐證明，本文介紹的改造方案是一種高穩(wěn)定、性能可靠的、能滿足現(xiàn)場實際要求的拉絲機改造方案。

參考文獻：

1．深圳市海浦蒙特科技有限公司  HD30系列矢量控制變頻器用戶手冊

2．深圳市海浦蒙特科技有限公司  HD30-T非標功能說明書