一、系統(tǒng)介紹

在線材加工設(shè)備中，層繞機(jī)實(shí)現(xiàn)將大工字輪上的成品重新卷繞到小工字輪上。層繞機(jī)沒有拉伸的功能，一般常用于1mm以上線材的加工。大工字輪和小工字輪分別由不同的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作時(shí)兩個(gè)電機(jī)同步運(yùn)行，一個(gè)放線而另一個(gè)收線，而且根據(jù)需要可以隨時(shí)切換線材運(yùn)行的方向，在正向工作和反向工作狀態(tài)之間切換，即收線的變成放線的，而放線的變成收線的。

圖1

二、工藝介紹

正向工作的放線和收線。設(shè)備得到啟動(dòng)命令后同時(shí)啟動(dòng)并同步加速至設(shè)定的運(yùn)行線速度（一般最大可至30m/s）。大工字輪工作在放線狀態(tài)而小工字輪工作在收線狀態(tài)，當(dāng)收線的小盤逐漸收滿，到預(yù)定的計(jì)米數(shù)或者計(jì)重?cái)?shù)后，系統(tǒng)給出減速和停機(jī)的指令后，收線和放線的兩臺電機(jī)同步減速至停機(jī)。將收滿的小輪取下?lián)Q上空盤的小輪后，重新啟動(dòng)重復(fù)以上工作。

反向工作的放線和收線。在上述的正向工作期間，若發(fā)現(xiàn)小輪上纏繞的線材不整齊或有壓疊，可切換工作狀態(tài)到反向工作：此時(shí)大工字輪工作在收線狀態(tài)而小工字輪工作在放線狀態(tài)，設(shè)備啟動(dòng)后小輪上的線材被重新纏繞在大輪上，直到小輪上的線材褪盡時(shí)，在停車狀態(tài)下切換到正向工作。

同步運(yùn)行。在設(shè)備工作過程中，由于啟動(dòng)運(yùn)行或系統(tǒng)線速度給定可能隨時(shí)會(huì)調(diào)整變化，所以要求收卷電機(jī)和放卷電機(jī)一定要時(shí)刻同步運(yùn)行。若不同步，要么會(huì)造成工字輪上的絲線松散甚至亂線，要么可能造成成品局部的牽伸變形甚至拉斷線。所以要求電機(jī)運(yùn)行時(shí)力矩控制穩(wěn)定且響應(yīng)迅速。

空卷滿卷啟動(dòng)或停車。在實(shí)際工作中，無論當(dāng)前工字輪上線材纏繞的多少，也就是說無論卷徑的大小，都會(huì)可能有啟動(dòng)或者停機(jī)的要求；特別是大工字輪滿卷時(shí)，當(dāng)前的工字輪最重，慣性也最大，加之考慮到摩擦力，系統(tǒng)慣量等因素和空卷時(shí)差別很大。所以要求，電機(jī)的可以輸出的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要大且穩(wěn)定，并且隨著卷徑的變化應(yīng)補(bǔ)償該變化引起的實(shí)際需求轉(zhuǎn)矩的變化，快速停機(jī)時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大而且輸出穩(wěn)定保證同步性能好。

全速度范圍內(nèi)的運(yùn)行。由于機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)需要兼顧低速和高速時(shí)的拉伸力矩，所以傳動(dòng)比一旦確定下來，收卷電機(jī)可能會(huì)工作在很低的轉(zhuǎn)速下（比如1Hz），也可能會(huì)工作在很高的速度下，甚至電機(jī)會(huì)在恒功率區(qū)工作。所以要求無論負(fù)載大小，電機(jī)的速度波動(dòng)要小，低速或弱磁區(qū)工作時(shí)轉(zhuǎn)矩輸出大且穩(wěn)定。

排線。通常成品線材是層繞在小工字輪上的，在小工字輪的橫軸上，線材應(yīng)該一圈一圈平行緊密地從橫軸的一段到另一段排列在一起，實(shí)現(xiàn)一層；再逐層地加厚最后實(shí)現(xiàn)一卷成品。這就要求有一個(gè)排線裝置來完成線材在橫軸上端到端往復(fù)的排列成品線材。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)的要求，排線的實(shí)現(xiàn)有很多種方案，比如機(jī)械，變頻，或伺服等。

急停。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行過程中，若出現(xiàn)緊急情況，要求整個(gè)設(shè)備盡可能快地停下來。這時(shí)候拉伸和收卷電機(jī)處于快減速的狀態(tài)，要求停機(jī)過程結(jié)束后絲線不會(huì)被拉斷，這樣才可以保證下次可以順利啟動(dòng)。

三、藍(lán)海華騰產(chǎn)品特點(diǎn)

轉(zhuǎn)矩輸出能力強(qiáng)，在全速度范圍內(nèi)可持續(xù)提供額定或者定甚至最高至2.0倍額定的轉(zhuǎn)矩，對收卷盤徑適應(yīng)能力強(qiáng)?？梢愿鶕?jù)當(dāng)前的盤徑大小，自動(dòng)補(bǔ)償轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，滑動(dòng)時(shí)的摩擦力，采用智能收卷卷徑識別，識別精度高，抗繞動(dòng)能力強(qiáng)，從而從根本上保證了線材加工時(shí)提供前后一致的張力控制特性。

放線和收線同步控制優(yōu)良。在放線和收線之間通常會(huì)有一個(gè)張力架或者張力柜。無論是張力架還是張力柜都會(huì)有一個(gè)可以移動(dòng)的動(dòng)滑輪在線材的張力作用下不停的移動(dòng)，其移動(dòng)的位置就反映了放線部分和收線部分同步運(yùn)行的一致性和保持線上張力大小的穩(wěn)定性。由于藍(lán)海華騰拉絲機(jī)專用變頻器內(nèi)置速度同步的專用算法，并發(fā)揮了變頻器轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快，穩(wěn)速精度高的優(yōu)點(diǎn)，保證了啟動(dòng)時(shí)無論動(dòng)滑輪當(dāng)前位置如何，可一次到達(dá)平衡位置無振蕩；運(yùn)行時(shí)無論當(dāng)前線速度和工字輪卷徑大小，動(dòng)滑輪均穩(wěn)定無振蕩。

對該行業(yè)的特殊要求有豐富的經(jīng)驗(yàn)。比如急停時(shí)要求拉伸和收卷要同步快速減速，此時(shí)收卷部分是一個(gè)大慣量負(fù)載的特性，一般要通過能耗制動(dòng)的辦法快速停車。藍(lán)海華騰變頻器可以在整個(gè)系列內(nèi)置制動(dòng)單元，還可以提供整個(gè)系列共直流母線的解決方案；

四、總體方案概述

◆大工字輪放線部分選型：V6?T?4T**?T1(當(dāng)前線速度反饋信號為脈沖編碼器信號)

V5?T?4T**?T1(當(dāng)前線速度反饋信號為模擬信號)

◆小工字輪收線部分選型：V6?T?4T**?T1(可支持閉環(huán)矢量控制)

V5?T?4T**?T1(僅支持開環(huán)矢量控制)

◆確定小工字輪的牽引電機(jī)為基準(zhǔn)電機(jī)，無論正向還是反向工作,系統(tǒng)的線速度由基準(zhǔn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速確定，而另一臺電機(jī)的轉(zhuǎn)速是跟蹤該基準(zhǔn)電機(jī)的。

◆大工字輪的驅(qū)動(dòng)變頻器的速度給定采用復(fù)合控制，將反映當(dāng)前線材線速度的測速信號送入AI1（模擬量）或者PG卡（脈沖編碼器信號）作為主給定，而動(dòng)滑輪的當(dāng)前位置的模擬量反饋到和平衡位置做PID調(diào)整后的輸出作為輔助給定；

◆小工字輪的驅(qū)動(dòng)變頻器速度給定即為設(shè)備工作的線速度設(shè)定。兩臺變頻器均需要能耗制動(dòng)實(shí)現(xiàn)無論在任何盤重下快速啟動(dòng)停機(jī),并在整個(gè)工作過程中保持對線速度指令的快速相應(yīng)和收放線電機(jī)的精確同步。

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