一、系統(tǒng)介紹

直進(jìn)式拉絲機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)銅線或者鋼線逐級(jí)拉伸并將成品快速收卷，一般常用于1mm以上線材的加工。直進(jìn)式拉絲機(jī)通常采用被動(dòng)放線，原材料經(jīng)過放線架逐級(jí)纏繞在多個(gè)拉伸的轉(zhuǎn)鼓上,同時(shí)經(jīng)過多個(gè)模具后，線徑被拉細(xì)至預(yù)先設(shè)定的粗細(xì)，然后經(jīng)過排線工藝后再層繞到工字輪上。要指出的是，與雙變頻拉絲機(jī)拉伸部分無論多少個(gè)模具都只有一個(gè)電機(jī)牽引所不同，直進(jìn)式拉絲機(jī)每一級(jí)拉伸的轉(zhuǎn)鼓都會(huì)有一個(gè)獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

圖1

二、工藝介紹

穿模。實(shí)現(xiàn)整機(jī)啟動(dòng)工作之前，必須通過手工將原材料前端打磨并逐級(jí)通過模具。一般通過腳踏開關(guān)實(shí)現(xiàn)電機(jī)點(diǎn)動(dòng)低速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)采用工具將絲線從模具的前端牽拉到后端，通過模具后的絲線為了能夠通過下一級(jí)模具，先要將其前端打磨或拉細(xì)，后才可以通過下一級(jí)模具。在這個(gè)工藝環(huán)節(jié)里，要求電機(jī)在啟動(dòng)和低速運(yùn)行時(shí)力矩大且穩(wěn)定，運(yùn)行轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，而且在減速停機(jī)時(shí)電機(jī)沒有反轉(zhuǎn)。

拉伸。手工完成穿模以后就可以通過逐漸加大電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)連續(xù)的拉伸過程。注意直進(jìn)式拉絲機(jī)的拉伸通常是由5臺(tái)以上的電機(jī)逐級(jí)同步運(yùn)行實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際運(yùn)行過程中，電機(jī)的運(yùn)行速度范圍會(huì)比較大，甚至電機(jī)會(huì)在恒功率區(qū)工作。在這個(gè)工藝環(huán)節(jié)里，要求無論負(fù)載大小，電機(jī)速度波動(dòng)小，低速或弱磁區(qū)工作時(shí)轉(zhuǎn)矩輸出大且穩(wěn)定。特別要注意的是，用于拉伸的電機(jī)運(yùn)行必須時(shí)刻保持彼此同步；而每臺(tái)電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)鼓附近都有一個(gè)氣臂，氣臂的上下行程位置反饋當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速是否和前后級(jí)同步的0~10V模擬量，通常變頻器引入該模擬量作為PID調(diào)節(jié)的反饋，給定即為5V平衡位置；這也就要求經(jīng)過PID調(diào)整后的電機(jī)運(yùn)行必須響應(yīng)快速且穩(wěn)定。

收卷。收卷部分是一臺(tái)獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，和拉伸電機(jī)之間沒有任何的機(jī)械連動(dòng)關(guān)系。經(jīng)過拉伸后的成品需要同步地纏繞在工字輪上，在整個(gè)工藝過程中，無論啟動(dòng)加速、停機(jī)減速，任何線速度下的恒速運(yùn)行均要求收卷電機(jī)和拉伸電機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速同步，否則就會(huì)出現(xiàn)絲線拉斷或者纏繞亂線等異常。在這個(gè)工藝環(huán)節(jié)里，要求收卷電機(jī)調(diào)速響應(yīng)快，速度控制精確。

排線。通常成品線材是層繞在工字輪上的，在工字輪的橫軸上，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下端往復(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)品的特點(diǎn)

拉伸電機(jī)同步性能優(yōu)良。多臺(tái)用于拉伸的電機(jī)在啟動(dòng)，加速，低速和高速運(yùn)行，減速以及停車時(shí)運(yùn)行同步，每級(jí)模具間的線材無打滑，在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)張力穩(wěn)定。

收卷部分的同步控制優(yōu)良。在實(shí)際應(yīng)用中，收卷部分一般采用兩種方式：有張力架收卷和無張力架收卷。在有張力架的收卷方式下，張力架上的動(dòng)滑輪的位置反應(yīng)了拉伸部分和收卷部分同步運(yùn)行的一致性和保持線上張力大小的穩(wěn)定性。一般當(dāng)收卷速度快于拉伸速度時(shí)動(dòng)滑輪會(huì)上移，反之會(huì)下移。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)平衡位置無擺動(dòng)；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)定無擺動(dòng)。在無張力架的收卷方式下，收卷變頻器通過高性能的轉(zhuǎn)矩控制，直接控制線上的張力大小為設(shè)定張力，并且可以不安裝速度反饋編碼器和PG卡實(shí)現(xiàn)開環(huán)恒張力控制，安裝方便，降低成本，維護(hù)簡單。

點(diǎn)動(dòng)穿模時(shí)操作更順暢。由于穿模時(shí)需要頻繁點(diǎn)動(dòng)，所以拉伸電機(jī)處于靜止、加速、低速運(yùn)行、減速、靜止等狀態(tài)下的反復(fù)切換；在拉伸線徑較大的情況下，啟動(dòng)瞬間的電流可能非常大，此時(shí)藍(lán)海華騰變頻器低速下大力矩輸出以及優(yōu)良的電流限定能力可以使得走線平穩(wěn)、不跳閘；在拉伸線徑較小的情況下，啟動(dòng)不平穩(wěn)或停機(jī)電機(jī)有倒轉(zhuǎn)均會(huì)導(dǎo)致絲線斷，此時(shí)藍(lán)海華騰變頻器根據(jù)實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的起停專用特性可保證手工穿模的成功率大大提高。

對(duì)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；再比如由于材料或機(jī)械的原因突然斷絲，藍(lán)海華騰變頻器可以檢測到斷絲并自動(dòng)停機(jī)，發(fā)出告警信號(hào)等待檢修，排除故障后可繼續(xù)運(yùn)行，變頻器的內(nèi)部控制參數(shù)可保持穩(wěn)定連續(xù)，不會(huì)受到以前斷線的影響，從而保證前后控制特性的一貫良好性（在該行業(yè)大量使用的國內(nèi)某知名品牌的產(chǎn)品就存在上述問題）。

同步速度給定方式靈活多樣?？梢蕴峁┒喾N用于拉伸前后級(jí)同步速度給定方式：模擬量級(jí)聯(lián)，高速脈沖級(jí)聯(lián)，MODBUS模式下的上位機(jī)通訊，帶PROFIBUS總線適配器的上位機(jī)通訊。

四、總體方案概述

?拉伸部分選型：V5?T?4T**

?收卷部分選型：V5?T?4T**S0(有張力架方式)

V6?H?4T**(無張力架方式，無需卷徑計(jì)算)

V6?T?4T**(無張力架方式，需要卷徑計(jì)算)

?拉伸部分的同步實(shí)現(xiàn)基本原理如下：后一級(jí)跟隨前一級(jí)的速度變化，后一級(jí)拉伸電機(jī)的運(yùn)行速度給定采用復(fù)合控制;主速度給定是由前后級(jí)的線材流量計(jì)算確定的，氣臂運(yùn)動(dòng)的當(dāng)前位置的模擬量反饋和平衡位置做PID調(diào)整后的輸出作為輔助給定；最前一級(jí)的運(yùn)行速度直接為設(shè)備運(yùn)行的線速度給定。

?有張力架方式的收卷部分采用速度控制，其速度給定采用復(fù)合控制，主速度給定是前級(jí)運(yùn)行的當(dāng)前線速度，張力架上的動(dòng)滑輪的當(dāng)前位置的模擬量反饋和平衡位置做PID調(diào)整后的輸出作為輔助給定；

無張力架方式的收卷部分采用轉(zhuǎn)矩控制，若只做線上的恒轉(zhuǎn)矩控制時(shí)，通過模擬量給定目標(biāo)轉(zhuǎn)矩即可實(shí)現(xiàn)；若考慮到隨著工字輪上的收卷卷徑不斷變化而線上的轉(zhuǎn)矩給定自動(dòng)變化，還需要做線上恒張力控制，需要送入前級(jí)運(yùn)行的當(dāng)前線速度，變頻器機(jī)內(nèi)可自動(dòng)計(jì)算當(dāng)前卷徑，這樣模擬量可直接給定目標(biāo)張力。

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