一.引言

金屬制品是冶金工業(yè)中的重要一環(huán)，但在我國該行業(yè)卻是一個薄弱環(huán)節(jié)，機械、電氣設備陳舊，阻礙了行業(yè)的發(fā)展。在金屬加工中，直進式拉絲機是常見的一種，也是比較先進且具發(fā)展前途的拉絲設備。以前通常采用直流發(fā)電機-電動機組（F-D系統(tǒng)）來實現(xiàn)拉拔工藝，隨著工藝技術(shù)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，并通過配合PLC來實現(xiàn)拉拔品種設定、操作自動化、生產(chǎn)過程控制、實時閉環(huán)控制、自動計米等功能。

采用變頻調(diào)速系統(tǒng)的直進式拉絲機技術(shù)先進、節(jié)能顯著，調(diào)速范圍在正常工作時為30:1，同時在5%的額定轉(zhuǎn)速時可提供超過1.5倍的額定轉(zhuǎn)矩。

本文以某生產(chǎn)不銹鋼絲的直進式拉絲機現(xiàn)場為例，來說明變頻控制的應用過程和效果。

二.工藝介紹和要求

該設備主要對不銹鋼絲進行牽伸拉拔，進線5.5mm，經(jīng)過4道拉拔模具作用，出線2.82mm，最高拉拔速度5m/s（變頻器運行100Hz）。拉絲部分共有6個直徑600mm的轉(zhuǎn)鼓，相鄰轉(zhuǎn)鼓之間安裝有用于檢測位置的氣缸擺桿，采用位移傳感器可以檢測出擺臂的位置，當兩級輥輪速度差較大時，線材會在擺臂的氣缸上面產(chǎn)生壓力使得擺臂下移，使前級PID輸出量增大，疊加到主速度上，控制鋼絲入模時的張力恒定。收卷部分采用工字輪進行收線，系統(tǒng)會根據(jù)卷徑變化自動修正主給定頻率，并通過調(diào)諧輥調(diào)整的方式來達到線速度恒定。

主要要求如下：

1. 每級具有點動正轉(zhuǎn)、點動反轉(zhuǎn)功能

2. 具有前聯(lián)（第一臺無前聯(lián)），后聯(lián)功（收卷無后聯(lián)）功能

3. 具有跳模功能（包括主拉），并根據(jù)跳模情況，自動計算系統(tǒng)頻比

4. 系統(tǒng)運行最大速度為5m/s（變頻器運行100Hz）

5. 系統(tǒng)具備自動計米、計重功能，并在設定米數(shù)、重量到達時，具備自動停機功能。

6. 加速和減速平穩(wěn)，沒有大的波動

7. 系統(tǒng)運行穩(wěn)定，并且具備斷線檢測報警停機功能

  控制工藝圖

三.系統(tǒng)方案與調(diào)試、

1.系統(tǒng)組成

2. 系統(tǒng)方案及配線

依照直進式拉絲機秒體積相等的原則，系統(tǒng)根據(jù)人機界面設置的模具以及機械傳動比，在PLC內(nèi)部計算包括N級從拉、主拉和收卷的每一級主給定速度，通過通訊方式傳送給變頻器，變頻器通過擺桿反饋的信號進行微調(diào)，來達到系統(tǒng)的每一級之間的張力恒定；PLC內(nèi)部集成前聯(lián)、后聯(lián)、跳模、斷線檢測、計米計重等功能。

以如下接線圖（部分截圖）接線

備注：圖示為部分接線圖

3.系統(tǒng)動作邏輯要求

第一臺和收卷只有3個邏輯關系，除了點動正轉(zhuǎn)、點動反轉(zhuǎn)等以外，第一臺有后聯(lián)功能，收卷有前聯(lián)功能。從第二級從拉到主拉分別有4個邏輯關系，分別是點動正轉(zhuǎn)、點動反轉(zhuǎn)、前聯(lián)、后聯(lián)。舉例如下：

3#點動正轉(zhuǎn)：3#閉合 正轉(zhuǎn)點動端子

3#點動反轉(zhuǎn)：3#閉合 反轉(zhuǎn)點動端子

3#前聯(lián)：1#運行，2#運行，3#運行，并且3#為主機（速度給定為PLC模擬量AI2給定，無擺桿反饋）

3#后聯(lián)：3#運行，4#運行， 5#運行

4. 跳模功能

除收卷外，系統(tǒng)的任何一臺或者多臺都可以被跳模（但主拉和N級從拉一般至少一臺保留作為主機），當在人機界面選擇某一臺或者多臺跳模后，系統(tǒng)會自動計算主機和余下從機之間的速度比例并同樣發(fā)送給變頻器。

5. 調(diào)試參數(shù)

四、 小結(jié)

采用四方V560高性能矢量變頻器與PLC的通訊方案，通過系統(tǒng)的優(yōu)化，系統(tǒng)穿線、啟動停止非常平滑，高速穩(wěn)定運行（運行5m/S，變頻器運行100Hz），大大減少了斷線等故障。相比直流驅(qū)動系統(tǒng)，效率和節(jié)電率也顯著提高。事實證明，該系統(tǒng)不僅穩(wěn)定可靠，而且電氣器件配置簡練，邏輯清楚，便于故障檢查。