在直進(jìn)式拉絲機控制中采用變頻調速具有配置簡(jiǎn)練、邏輯清晰、成本下降的特點(diǎn)，同時(shí)本文還詳細介紹了匯川MD320變頻器在拉絲機上的應用。
關(guān)鍵詞 直進(jìn)式拉絲機 同步 變頻控制
1 前言
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，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(jìn)式拉絲機是常見(jiàn)的一種，在以前通常都采用直流發(fā)電機－電動(dòng)機組（F-D系統）來(lái)實(shí)現，現在隨著(zhù)工藝技術(shù)的進(jìn)步和變頻器的大量普及，變頻控制開(kāi)始在直進(jìn)式拉絲機中大量使用，并可通過(guò)PLC來(lái)實(shí)現拉拔品種設定、操作自動(dòng)化、生產(chǎn)過(guò)程控制、實(shí)時(shí)閉環(huán)控制、自動(dòng)計米等功能。
采用變頻調速系統的直進(jìn)式拉絲機技術(shù)、節能顯著(zhù)，調速范圍在正常工作時(shí)為30:1，同時(shí)在5%的額定轉速時(shí)能提供超過(guò)1.5倍的額定轉矩。
本文以某廠(chǎng)生產(chǎn)不銹鋼絲的直進(jìn)式拉絲機變頻改造為例，來(lái)說(shuō)明變頻控制的應用過(guò)程及效果。
2 直進(jìn)式拉絲機變頻控制系統
該直進(jìn)式拉絲機主要對精軋出來(lái)的不銹鋼絲進(jìn)行牽伸，設計的工藝要求為：（1）拉絲速度600m/min；（2）加工品種主要三種，分別是進(jìn)線(xiàn)2.8mm→出線(xiàn)1.2mm、2.5mm→1.0mm、2.0mm→0.8mm；（3）緊急停車(chē)斷頭不多于2個(gè)。
直進(jìn)式拉絲機是拉絲機中難控制的一種，由于它是多臺電機同時(shí)對金屬絲進(jìn)行拉伸，作業(yè)的效率很高。不象以前經(jīng)常遇到的水箱拉絲機和活套式拉絲機，允許金屬絲在各道模具之間打滑。同時(shí)它對電機的同步性以及動(dòng)態(tài)響應的快速性都有較高的要求。由于不銹鋼材料特性比較脆，缺少像高碳鋼絲或者鋼簾線(xiàn)那樣的韌性，比較容易在作業(yè)過(guò)程中拉斷。
本系統共有8臺11KW變頻器。系統的電氣配置為活套一臺，安裝在級，作用是將成卷的不銹鋼絲牽引到拉絲部分，由于活套可以自由打滑，因此這臺電機不需要特別的控制。拉絲部分共有六個(gè)直徑400mm的轉鼓。每個(gè)轉鼓之間安裝有用于檢測位置的氣缸擺臂，采用位移傳感器可以檢測出擺臂的位置，當絲拉得緊的時(shí)候，絲會(huì )在擺臂的氣缸上面產(chǎn)生壓力使得擺臂下移。終是收卷電機，該部分采用自行滑動(dòng)的錐形支架，整個(gè)過(guò)程卷徑基本不變化，因此不需要用到卷徑計算功能。八臺電機功率采用變頻專(zhuān)用電機，同時(shí)帶有機械制動(dòng)裝置。
直進(jìn)式拉絲機的系統邏輯控制較為復雜，有各種聯(lián)動(dòng)關(guān)系，由PLC實(shí)現。同步方面的控制則全部在匯川MD320變頻器內部實(shí)現，不依賴(lài)外部控制。
其工作原理是：根據操作工在面板設定決定作業(yè)的速度，該速度的模擬信號進(jìn)入PLC，PLC考慮加減速度的時(shí)間之后按照一定的斜率輸出該模擬信號。這樣做的目的主要是滿(mǎn)足點(diǎn)動(dòng)、穿絲等一些作業(yè)的需要。PLC輸出的模擬電壓信號同時(shí)接到所有變頻器的AI2（AI1也可以）輸入端，作為速度的主給定信號。各擺臂位移傳感器的信號接入到對應的轉鼓驅動(dòng)變頻器作為PID控制的反饋信號。根據擺臂在中間的位置，自己設定一個(gè)PID的給定值。這個(gè)系統是非常典型的帶前饋的PID控制系統，一級串一級，PID作為微調量。
之所以選擇匯川MD320變頻器，在于它能輕松實(shí)現主速度跟隨加PID微調的功能，而無(wú)須額外的控制板。在本系統中參數設置如下：
F0-03=2：主頻率源X為AI2
F0-04=8：輔助頻率源Y為PID
F0-07=1：頻率源選擇為主頻率源X+輔助頻率源Y
FA-00=0：PID給定源為數字鍵盤(pán)給定
FA-01=4：PID的設定值（該值的基準值為系統的反饋量）
FA-02=0：PID的反饋值AI1
FA-03=0：PID的作用方向（當反饋信號大于PID的給定時(shí)，要求變頻器頻率輸出下降，才能達到PID平衡）
FA-05=25：PID的P值
FA-06=1：PID的I值
FA-07=0.08：PID的D值
FA-08=0.1：PID?的采樣周期
FA-09=0：PID的偏差極限
由于系統的穩定在很大程度上取決于PID作用，因此對其參數的整定必須考慮周全，在低速、高速、升速和降速等情況都予以考慮。另外在本系統中必須加入微分限幅。
3 結束語(yǔ)
本系統在優(yōu)化參數值之后，設備試機時(shí)速度600米/min非常穩定，完全解決了原來(lái)采用同步板高速度下面不穩的問(wèn)題（原來(lái)只能開(kāi)到300米/min）。通過(guò)各種工況下的對比測試，和采用進(jìn)口直流驅動(dòng)器的拉絲機性能一樣，同時(shí)設備效率為90-95%、節電率為40%左右。而且本系統電氣器件配置簡(jiǎn)練、邏輯清晰，成本與原來(lái)相比還有較大的降低，的確是個(gè)性?xún)r(jià)比優(yōu)。
