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(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-電動機組(F-D系統(tǒng))來實現(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)式拉絲機中大量使用，并可通過PLC來實現(xiàn)拉拔品種設(shè)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(jìn)式拉絲機技術(shù)先進(jìn)、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)式拉絲機現(xiàn)場為例，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個直徑550mm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(dāng)拉絲拉得緊的時候，絲會在擺臂的氣缸上面產(chǎn)生壓力使得擺臂下移，使前一臺進(jìn)行加速，達(dá)到每級之間的張力控制。收卷電機采用自動滑行的錐形支架，整個過程卷徑不變化，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：

　　1. 各臺有點動正轉(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))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8m/s

　　5. 系統(tǒng)具備自動計米、計重功能，并在設(shè)定米數(shù)、重量到達(dá)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

　　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)式拉絲機秒體積相等的原則，系統(tǒng)根據(jù)人機界面設(shè)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PLC的D/A模塊(7個通道)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進(jìn)行微調(diào)，來達(dá)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。

　　3. 系統(tǒng)動作邏輯要求

　　第一臺和收卷只有3個邏輯關(guān)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(guān)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，6#運行(主機)，7#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(dāng)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)

　　6. 調(diào)試步驟

　　以如下接線圖(部分截圖)接線

　　備注：這是部分截圖圖

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

　　(1)電機參數(shù)自學(xué)習(xí)

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

　　(2)電機參數(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，分別修改對應(yīng)AI2對應(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，分別對從第一臺到最后一臺的點動，查看每一臺的剎車裝置和皮帶輪是否裝好;

　　(5)開始穿線調(diào)試，調(diào)試時按穿線材的順序一級一級往下調(diào)，前一級調(diào)好再調(diào)下一級，先手動，再聯(lián)動，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)驗是I值大于N級從拉和收卷的加減速時間，小于主拉的加減速時間。如果在穿線聯(lián)動過程中，前一級出現(xiàn)松線的情況，則說明前一級的PID限幅值偏小，修改【F0.0.19】的值，一般系統(tǒng)的限幅值經(jīng)驗是10%~20%之間;P值過大會導(dǎo)致啟動擺桿擺幅較大，容易導(dǎo)致震蕩損壞機械限幅，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，測試前聯(lián)、后聯(lián)等功能

　　(8)完成邏輯測試，開始總體低速啟動，然后逐步增加速度進(jìn)行調(diào)整，在多次完成啟動停止之后，基本完成整個系統(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，在系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化后，系統(tǒng)穿線、啟動停止非常平滑，高速穩(wěn)定運行(運行8M/S)，并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)電率也大大提高。而且該系統(tǒng)電氣器件配置簡練，邏輯清楚，便于故障檢查。

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