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(gè)薄弱環(huán)節(jié)，機(jī)械、電氣設(shè)備陳舊，阻礙了行業(yè)的發(fā)展。在金屬加工中，直進(jìn)式拉絲機(jī)是常見的一種，也是比較先進(jìn)且具發(fā)展前途的拉絲設(shè)備。在以前通常都采用直流發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)組（F-D系統(tǒng)）來實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步和變頻器的大量普及，變頻控制開始在直進(jìn)式拉絲機(jī)中大量使用，并可通過PLC來實(shí)現(xiàn)拉拔品種設(shè)定、操作自動(dòng)化、生產(chǎn)過程控制、實(shí)時(shí)閉環(huán)控制、自動(dòng)計(jì)米等功能。

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

       本文以某生產(chǎn)鐵絲的直進(jìn)式拉絲機(jī)現(xiàn)場(chǎng)為例，來說明變頻控制的應(yīng)用過程和效果。

二、工藝介紹和要求

該設(shè)備主要對(duì)鐵絲進(jìn)行牽伸拉拔，進(jìn)線6.5mm，經(jīng)過6道拉拔模具的作用，出線2.43mm，最高拉拔速度8m/s。拉絲部分共有6個(gè)直徑550mm的轉(zhuǎn)鼓，相鄰轉(zhuǎn)鼓之間安裝有用于檢測(cè)位置的氣缸擺桿，采用位移傳感器可以檢測(cè)出擺臂的位置，當(dāng)拉絲拉得緊的時(shí)候，絲會(huì)在擺臂的氣缸上面產(chǎn)生壓力使得擺臂下移，使前一臺(tái)進(jìn)行加速，達(dá)到每級(jí)之間的張力控制。收卷電機(jī)采用自動(dòng)滑行的錐形支架，整個(gè)過程卷徑不變化，采用調(diào)諧輥調(diào)整的方式來使其跟隨主拉的線速度恒定。其主要要求如下：

各臺(tái)有點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)功能

1.        具有前聯(lián)（第一臺(tái)無前聯(lián)），后聯(lián)功（收卷無后聯(lián)）能

2.        具有跳模功能（包括主拉），并根據(jù)跳模情況，自動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)頻比

3.        系統(tǒng)運(yùn)行最大速度為8m/s

4.        系統(tǒng)具備自動(dòng)計(jì)米、計(jì)重功能，并在設(shè)定米數(shù)、重量到達(dá)時(shí)，具備自動(dòng)停機(jī)功能。

5.        加速和減速平穩(wěn)，沒有大的波動(dòng)

6.        系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，并且具備斷線檢測(cè)報(bào)警停機(jī)功能

三、系統(tǒng)方案和調(diào)試

1.        系統(tǒng)組成

2.        系統(tǒng)方案

依照直進(jìn)式拉絲機(jī)秒體積相等的原則，系統(tǒng)根據(jù)人機(jī)界面設(shè)置的模具以及機(jī)械傳動(dòng)比，在PLC內(nèi)部計(jì)算包括N級(jí)從拉、主拉和收卷的每一級(jí)主給定速度，通過PLC的D/A模塊（7個(gè)通道）階梯波式分別傳給變頻器的AI1接口，變頻器通過擺桿反饋的信號(hào)進(jìn)行微調(diào)，來達(dá)到系統(tǒng)的每一級(jí)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(cè)、計(jì)米計(jì)重等功能。

3.        系統(tǒng)動(dòng)作邏輯要求

第一臺(tái)和收卷只有3個(gè)邏輯關(guān)系，除了點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)等以外，第一臺(tái)有后聯(lián)功能，收卷有前聯(lián)功能。從第二級(jí)從拉到主拉分別有4個(gè)邏輯關(guān)系，分別是點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)、前聯(lián)、后聯(lián)。舉例如下：

3#點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)：3#閉合 正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)端子

3#點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)：3#閉合 反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)端子

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

3#后聯(lián)：3#運(yùn)行，4#運(yùn)行，5#運(yùn)行，6#運(yùn)行（主機(jī)），7#運(yùn)行

4.        跳模功能

除收卷外，系統(tǒng)的任何一臺(tái)或者多臺(tái)都可以被跳模（但主拉和N級(jí)從拉一般至少一臺(tái)保留作為主機(jī)），當(dāng)在人機(jī)界面選擇某一臺(tái)或者多臺(tái)跳模后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算主機(jī)和余下從機(jī)之間的速度比例并同樣發(fā)送給變頻器。

5.        調(diào)試參數(shù)

6.        調(diào)試步驟

以如下接線圖（部分截圖）接線

按系統(tǒng)接線圖接線，并重點(diǎn)檢查PLC和變頻器的電源接線部分，完成檢查后上電

（1）電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)

在按電機(jī)實(shí)際參數(shù)設(shè)置【F2.0.00】~【F2.0.04】后，設(shè)置【F2.2.53】=1啟動(dòng)靜態(tài)自學(xué)習(xí)；

（2）電機(jī)參數(shù)學(xué)習(xí)完成后，按以上調(diào)試參數(shù)設(shè)置參數(shù)；

在以上調(diào)試工作準(zhǔn)備完成之后進(jìn)入調(diào)試

（3）調(diào)整氣缸擺桿傳感器的最大值和最小值。范圍越大，調(diào)整的精度就越高，調(diào)整的效果越好。通過D1.0.04來監(jiān)控調(diào)整，在調(diào)整完成之后，分別修改對(duì)應(yīng)AI2對(duì)應(yīng)最小值【F4.0.02】和最大值【F4.0.03】

（4）氣缸擺桿校正完成之后，在沒有穿線之前，分別對(duì)從第一臺(tái)到最后一臺(tái)的點(diǎn)動(dòng)，查看每一臺(tái)的剎車裝置和皮帶輪是否裝好；

（5）開始穿線調(diào)試，調(diào)試時(shí)按穿線材的順序一級(jí)一級(jí)往下調(diào)，前一級(jí)調(diào)好再調(diào)下一級(jí)，先手動(dòng)，再聯(lián)動(dòng)，先低速再高速；

（6）調(diào)試過程最重要是調(diào)試PID限幅比例和PID的P值和I值。I值調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)是I值大于N級(jí)從拉和收卷的加減速時(shí)間，小于主拉的加減速時(shí)間。如果在穿線聯(lián)動(dòng)過程中，前一級(jí)出現(xiàn)松線的情況，則說明前一級(jí)的PID限幅值偏小，修改【F0.0.19】的值，一般系統(tǒng)的限幅值經(jīng)驗(yàn)是10%~20%之間；P值過大會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)擺桿擺幅較大，容易導(dǎo)致震蕩損壞機(jī)械限幅，P值一般是0.3~0.8之間，從小到大逐步調(diào)整。

（7）在低速穿線完成之后，測(cè)試前聯(lián)、后聯(lián)等功能

（8）完成邏輯測(cè)試，開始總體低速啟動(dòng)，然后逐步增加速度進(jìn)行調(diào)整，在多次完成啟動(dòng)停止之后，基本完成整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試。

四、調(diào)試效果和總結(jié)

采用四方高性能矢量變頻器V360的驅(qū)動(dòng)，在系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化后，系統(tǒng)穿線、啟動(dòng)停止非常平滑，高速穩(wěn)定運(yùn)行（運(yùn)行8M/S），并大大減少了斷線等故障。相比直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，效率和節(jié)電率也大大提高。而且該系統(tǒng)電氣器件配置簡(jiǎn)練，邏輯清楚，便于故障檢查。