深圳市四方電氣技術(shù)有限公司

一   前言

       在冶金行業(yè)拉絲機(jī)是金屬線材生產(chǎn)的重要設(shè)備，主要功能是將各種線材拉成所需各種規(guī)格的細(xì)絲。從工作形式和機(jī)械結(jié)構(gòu)上分為直進(jìn)式、活套式、水箱式（也稱雙變頻拉絲機(jī)）等。對于不同精度不同規(guī)格的產(chǎn)品，不同的金屬種類，可選擇不同規(guī)格的拉絲機(jī)械。對于銅鋁基材的電線電纜生產(chǎn)企業(yè)，雙變頻控制的細(xì)拉機(jī)應(yīng)用比較廣泛，而對于大部分鋼絲生產(chǎn)企業(yè)，針對鋼材特性，使用直進(jìn)式拉絲機(jī)較多。其中雙變頻拉絲機(jī)應(yīng)用最廣泛，也最具有代表性，下面就雙變頻拉絲機(jī)工藝及電氣控制原理加以介紹。

二  工藝介紹

1   工藝流程圖

2   工藝說明

（1）放線: 拉絲機(jī)線材的放線過程，對于整個拉絲機(jī)環(huán)節(jié)來說，其控制沒有過高精度要求，雙變頻控制的拉絲機(jī)械，利用拉絲環(huán)節(jié)的絲線張力通圓盤拉伸，也就是通過后道工序拉絲的張力自動放線。

（2）拉絲:不同金屬物料，不同的產(chǎn)品精度和要求，拉絲環(huán)節(jié)有很大的不同，拉絲部分由一臺主電機(jī)控制（稱為主機(jī)），金屬線材通過內(nèi)部塔輪的導(dǎo)引，經(jīng)過各級模具而逐步拉伸，以達(dá)到所要求規(guī)格的線材。同時在拉絲時，開啟冷卻液對模具冷卻。

（3）收卷：收卷為雙變頻拉絲機(jī)最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，對拉絲機(jī)的性能起決定性的影響，也是考驗拉絲機(jī)電氣系統(tǒng)性能的重要依據(jù)。收卷由一收卷電機(jī)帶動收卷盤進(jìn)行收卷，線材由拉絲部分出來經(jīng)過張力擺桿，張力擺桿的作用是反饋當(dāng)前的張力信號給從機(jī)，從機(jī)根據(jù)反饋信號的偏差調(diào)節(jié)輸出頻率，以此來保證在收卷過程中恒定的張力。

線材通過張力擺桿上升到一個導(dǎo)輪，然后被牽引到一個排線機(jī)的導(dǎo)輪，排線機(jī)由單獨(dú)小型電機(jī)驅(qū)動作往返運(yùn)動，功能是把線材勻稱的排在收卷盤上；收卷電機(jī)帶動收卷盤旋轉(zhuǎn)，把由排線機(jī)引導(dǎo)的線材自動的卷繞到收卷盤上。到此完成整個收卷過程。當(dāng)收卷出現(xiàn)異常斷線時，系統(tǒng)需自動停機(jī)并打開抱閘使收卷盤快速停車。

三   線路圖

1   變頻器接線圖

                               圖（一）

2   控制回路圖

圖（二）

3    線路圖說明

     在圖一中為主機(jī)與收卷變頻的接線圖，主機(jī)的速度由操作面臺上的電位器通過端子VC2給定，啟動由啟動繼電器KA2給定信號，與別的變頻器不同的是，從機(jī)的啟動，停機(jī)及速度給定通過與主機(jī)RS485通訊給定，無需單獨(dú)給出信號。擺桿的反饋信號輸入到VC2，主機(jī)的頻率給定與反饋信號的偏差作為從機(jī)的輸出頻率。

     在穿線材過程中，主機(jī)的點(diǎn)動控制由腳踏開關(guān)來控制，但這時主機(jī)點(diǎn)動從機(jī)不能動，所以點(diǎn)動信號只送到主機(jī)，同時在參數(shù)設(shè)置時要設(shè)置主機(jī)點(diǎn)動不同步。

     圖二為控制回路圖，按下 SB3啟動主機(jī)，SB2為停止控鈕，主機(jī)啟動后在正常的升速的過程中，當(dāng)主機(jī)速度升到從機(jī)設(shè)定的起始頻率時，（從機(jī)的起始頻率一般設(shè)成2HZ，最小可設(shè)成1HZ。）通過RS485通訊控制從機(jī)輸出頻率運(yùn)行。

排線機(jī)的啟動由從機(jī)參數(shù)FDT設(shè)定，如果FDT設(shè)定2HZ，從機(jī)頻率達(dá)到2HZ時，OC1輸出信號啟動排線機(jī)。行程開關(guān)SQ1，SQ2控制接觸器KM2的通斷來改變排線機(jī)的正反轉(zhuǎn)。

     在主機(jī)或從機(jī)的主軸上裝有一傳感器，主軸轉(zhuǎn)一圈輸出一脈沖信號到計米器，計米器的功能是用戶根據(jù)要求設(shè)定每卷產(chǎn)品的大小，當(dāng)計米到設(shè)定值時，計米器的輸出信號串在主機(jī)的啟動線路上，系統(tǒng)從而自動停機(jī)，下次啟動時需先把計米器復(fù)位再啟動主機(jī)。

     抱閘信號的輸出有兩個方式給出，一個是由控制面臺上的急停按鈕直接輸出，另一個是從機(jī)根據(jù)參數(shù)F8.12-F8.16設(shè)定，當(dāng)條件達(dá)到時OC2就輸出一個抱閘信號。當(dāng)抱閘信號有效時，主機(jī)與從機(jī)同時停機(jī)，抱閘線圈把收卷盤剎車。

四  調(diào)試

1     擺桿反饋位置校正：

通過監(jiān)測參數(shù)D－9，調(diào)節(jié)參數(shù)F2.2,F2.3實(shí)現(xiàn)擺桿的實(shí)際位置對應(yīng)反饋值。（即保證擺桿最低位置D-9=0,擺桿最高位置D-9=100。且成線性變化）。啟動初始時，擺桿位置反饋值要處于最小。啟動過程完成后，擺桿的平衡穩(wěn)定點(diǎn)處于設(shè)定的PID目標(biāo)位置。

2     啟動停機(jī)過程調(diào)試：

（1）、主機(jī)的加減速時間：主機(jī)加減速時間越長，啟停穩(wěn)定度越高，一般推薦使用50S以上。

（2）、從機(jī)的加減速時間：從機(jī)加減速時間有加減速時間1，加減速時間4，其中加減速時間1為變頻器的輸出頻率加減速，加減速時間4為前饋PID的PID環(huán)輸出加減速時間。為了保證變頻器啟動停機(jī)以及平穩(wěn)運(yùn)行時的快速響應(yīng)，在保證變頻器無報警輸出時，應(yīng)該盡量減少此兩個加減速時間。

（3）擺桿的啟動：擺桿的啟動時間是指從機(jī)啟動后擺桿被拉起到目標(biāo)位置的時間，時間越長，可能會造成從機(jī)輸出斷線報警，時間越短，可能會引起擺桿上下震蕩。擺桿最好的拉起方式是成線性的啟動，根據(jù)不同的線材規(guī)格，參數(shù)F8.0設(shè)置合理的數(shù)值。

（4）聯(lián)動比例值：四方變頻器具有自動矯正聯(lián)動比例功能（FC.6百位設(shè)1，出廠值），在初次調(diào)試或更改線材時，無需設(shè)置聯(lián)動比例，從機(jī)啟動后通過擺桿反饋位置就自動跟蹤聯(lián)動比例值。監(jiān)控D-22可以看到聯(lián)動比例值。                                                          

3     擺桿平穩(wěn)度調(diào)試：

        擺桿的平穩(wěn)度是檢驗變頻器性能的標(biāo)準(zhǔn)。PID參數(shù)可以選擇單一參數(shù)組，也可以選擇根據(jù)運(yùn)行頻率用兩組參數(shù)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。以下說明PID參數(shù)組調(diào)試方法：

        （1）、比例增益：比例增益影響PID環(huán)節(jié)的快速響應(yīng)，當(dāng)擺桿在啟停或者穩(wěn)定運(yùn)行時出現(xiàn)較大超調(diào)時，可適當(dāng)增加此參數(shù)值。

        （2）、積分時間：積分時間常數(shù)使保證PID環(huán)節(jié)穩(wěn)定的關(guān)鍵參數(shù)，增加積分時間，可以減少在穩(wěn)定運(yùn)行時的擺桿振幅。過大的積分時間常數(shù)容易形成擺桿的大幅超調(diào)。

        （3）、微分時間：微分時間常數(shù)可使PID環(huán)節(jié)做出預(yù)先判斷，抑制擺桿超調(diào)，但是此參數(shù)值設(shè)置過大，容易出現(xiàn)振蕩。

         具體的參數(shù)值要根據(jù)現(xiàn)場來調(diào)試。

     五  參數(shù)設(shè)置

主機(jī)參數(shù)設(shè)置：

 從機(jī)參數(shù)設(shè)置：

六   調(diào)試過程中注意的幾點(diǎn)問題

1  擺桿的位置一定要成線性關(guān)系與反饋通道相對應(yīng)，也就是在最低位D-9的值為0，最高位是100，如果不是就得調(diào)整反饋通道的最大值與最小值。

2  從機(jī)啟動時，如果長時間擺桿拉起的速度過慢，當(dāng)達(dá)到斷線條件時，有可能系統(tǒng)認(rèn)為斷線，出現(xiàn)斷線報警（FU24）。這就要適當(dāng)?shù)臏p少參數(shù)F8.0的值，同時查看與斷線檢測相關(guān)的幾個參數(shù)設(shè)置的是否合適。

3  正常運(yùn)行中，張力桿的擺動過大，而調(diào)節(jié)PID的參數(shù)不能起到很好的效果時，這時要檢查反饋電位器與擺桿之間的一大一小兩個齒輪的配合間隙，在現(xiàn)場經(jīng)常因為兩個齒輪配合間隙過大引起張力桿波動大。

4  系統(tǒng)在低速運(yùn)行時，張力非常的平穩(wěn)，但高速運(yùn)行時張力桿出現(xiàn)波動，那就得啟用兩組PID參數(shù)進(jìn)，把F7.1改成（0021）根據(jù)運(yùn)行頻率調(diào)節(jié)。同時以原來調(diào)節(jié)好的那組參數(shù)為依據(jù)調(diào)節(jié)第二組參數(shù)。

5   當(dāng)運(yùn)行在正常的過程中，如果出現(xiàn)周期性的突然波動，這時就得注意排線機(jī)行程開關(guān)的位置，行程開關(guān)位置不在最佳位置時，會出現(xiàn)卷盤兩邊不平導(dǎo)致卷取直徑變化。進(jìn)一步影響張力桿的平穩(wěn)度。

七   拉絲機(jī)專用變頻器的特點(diǎn)及監(jiān)控參數(shù)說明

     1   可以自動矯正聯(lián)動比例值，無需考慮聯(lián)動比例值或設(shè)定，在啟動后自動跟蹤線速度及卷取盤直徑。

     2   在任何位置停機(jī)或啟動不會因為卷徑的變化影響啟停的質(zhì)量。

     3   主機(jī)與從機(jī)通過RS485通訊控制，非常方便實(shí)現(xiàn)從機(jī)的啟停與頻率給定，減少了模擬干擾及簡化了控制線路。

d-0:    變頻器輸出頻率

d-6:    前饋疊加頻率

d-8:    擺桿位置設(shè)定值

d-9:    擺桿位置反饋值

d-21:   PID環(huán)輸出頻率

d-22:   自適應(yīng)同步增益

八   附加說明

     有的設(shè)備上主機(jī)是別的品牌變頻器，四方變頻器當(dāng)從機(jī)組成拉絲機(jī)變頻系統(tǒng)，這種情況以改造為主。下面說明以四方變頻當(dāng)從機(jī)在改造時注意的事項：

（1）主從不能通訊控制，從機(jī)的啟動與停機(jī)以及主頻的給定與主從通訊控制有所不同。從機(jī)的啟動信號由主機(jī)輸出一個FDT信號給出。主機(jī)輸出一個頻率相對應(yīng)的模似量作為從機(jī)的主頻率給定。

（2）老的拉絲機(jī)系統(tǒng)很大一部分排線機(jī)的啟動與停機(jī)，是由主機(jī)的輸出頻率為依據(jù)來控制，這樣就會出現(xiàn)如果聯(lián)動比例改變過大，排線機(jī)不能很好的跟蹤收卷盤在合適的頻率啟停，導(dǎo)致收卷盤的排線不勻稱。盡量不改變原有外部電路的基礎(chǔ)上，排線的啟動改由從機(jī)控制。

（3）抱閘信號的控制在原來的系統(tǒng)中也是由主機(jī)來控制，有的抱閘時間由時間繼電器來控制。改造時如果還是由主機(jī)控制抱閘信號，就會出現(xiàn)從機(jī)還沒停機(jī)的情況下抱閘信號打開，引起從機(jī)堵轉(zhuǎn)報警。所以抱閘信號改由從機(jī)控制，原來的時間繼電器時間盡量調(diào)短。

（4）改變原有的電路時要特別注意各條線路的電壓以及繼電器的線圈電壓，分清是直流還是交流。