普傳變頻器在拉絲機(jī)上的應(yīng)用

拉絲機(jī)是金屬線材加工中的重要設(shè)備，是電線電纜行業(yè)主要加工設(shè)備之一，屬于沖擊性負(fù)載特性,要求起動轉(zhuǎn)矩大,低速滿轉(zhuǎn)矩輸出的特性,同時要求多臺高轉(zhuǎn)速精度比例聯(lián)動控制,驅(qū)動裝置特性要求較高的負(fù)載。主要是將銅線加工成各種規(guī)格細(xì)線，一般由放線、水冷、收線及排線等部分組成，其中電氣傳動部分主要由放線電機(jī)和收線電機(jī)及排線電機(jī)實現(xiàn)。，從產(chǎn)品終端來說，拉絲機(jī)可以分為大拉機(jī)，中拉機(jī)，小拉機(jī)，微拉機(jī)。而從拉絲機(jī)內(nèi)部控制方式和結(jié)構(gòu)來說，可以分為水箱式，滑輪式，直進(jìn)式等主要的幾種。對于不同要求，不同精度規(guī)則的產(chǎn)品，不同的金屬物料，可選擇不同規(guī)格的拉絲機(jī)械。對電線電纜生產(chǎn)企業(yè)，雙變頻控制的細(xì)拉機(jī)應(yīng)用比較廣泛，相對而言，其要求的控制性能也較低，而對大部分鋼絲生產(chǎn)企業(yè)，針對材料特性，其精度要求和拉拔穩(wěn)定度高，因此使用直進(jìn)式拉絲機(jī)較多。，隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展電氣控制中交流變頻技術(shù)和PLC程序控制已逐步取代直流傳動和力矩電機(jī)，確立了主導(dǎo)地位。

一、變頻控制原理及實現(xiàn)

　　1、拉絲機(jī)的主要電氣構(gòu)成

　　一般拉絲機(jī)主要由放線電機(jī)與收線電機(jī)及排線電機(jī)構(gòu)成驅(qū)動部分，隨著收線卷徑不擴(kuò)大收線電機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)相應(yīng)的減小，以保證線速度恒定，在控制中常采用張力反饋裝置來調(diào)節(jié)收線電機(jī)的速度。隨著變頻器功能不斷增強(qiáng)、性能不斷穩(wěn)定，變頻器也被使用于拉絲機(jī)，其中利用變頻器控制收線電機(jī)與放線電機(jī)，而排線電機(jī)由于功率較小直接由電網(wǎng)電壓來控制。不同的拉絲機(jī)械，其工作過程基本相同（如下圖）：

　　2、拉絲機(jī)對變頻的要求

　　· 要求變頻器0.5HZ時高達(dá)150%的啟動轉(zhuǎn)柜

　　· 要求能實現(xiàn)多臺的比例聯(lián)動控制，隨著負(fù)載和電壓的變動時能自動調(diào)節(jié)輸出頻率實現(xiàn)轉(zhuǎn)速不變。

　　· 要有RS485通訊功能和PLC，PC機(jī)實現(xiàn)通訊控制;

　　· 采用供直流母線方式控制，節(jié)電效果好

　　3、傳統(tǒng)采用V/F控制或空間矢量控制變頻器的缺點

　　· 傳統(tǒng)V/F變頻器出現(xiàn)低頻轉(zhuǎn)矩不夠。

　　· 當(dāng)負(fù)載和電壓變動時，會產(chǎn)生轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的效果，一次無法高精度比例聯(lián)動控制，只有無感矢量控制才能控制電機(jī)的滑差。

　　· 在拉絲機(jī)運轉(zhuǎn)的過程中常有電動機(jī)與發(fā)電機(jī)負(fù)載特性發(fā)生，而在負(fù)載為電動時電機(jī)的滑差為正，并隨負(fù)載的變動而變動;反之，當(dāng)負(fù)載為發(fā)電機(jī)特性時，電機(jī)的滑差為負(fù)，容易超過同步轉(zhuǎn)速，其負(fù)值與發(fā)電機(jī)特性大小成比例，一次無法蓋精度比例聯(lián)動控制。

　　4、無感矢量變頻器在拉絲機(jī)上用的特點

　　無感矢量變頻器產(chǎn)品適用在拉絲機(jī)的使用，在多臺比例聯(lián)動使用時可以要求共用直流母線方式控制，節(jié)電效果更好。其主要特點如下：

　　· 采用無感矢量控制技術(shù)，具有低速大轉(zhuǎn)矩的特性，0.5HZ高達(dá)150%轉(zhuǎn)矩輸出的特性。

　　· 配合超速運轉(zhuǎn)的機(jī)械比例設(shè)計可以提高1.5倍的啟動轉(zhuǎn)矩特性。

　　· 多臺比例聯(lián)動可以設(shè)計成功用直流母線，不必增加制動裝置，可以快速停機(jī)。

　　· 轉(zhuǎn)速精度高，具有滑差補(bǔ)償功能。

二、改造實例

　　下面以大連某金屬廠拉絲機(jī)的改造為例，介紹普傳系列變頻器中卷繞控制的特長和使用方法。

　　1、設(shè)備裝置

　　線材 通訊電纜用銅線

　　線徑 伸線前　約Φ5mm 伸線后　約Φ1mm

　　線速 50Hz運轉(zhuǎn)時…703m/分

　　卷取線軸 內(nèi)徑：Φ280mm 外徑：Φ390mm

　　張力架 上下滑動的配重式張力架 　扇形同軸電位器輸出信號范圍 0～10V

　　張力基準(zhǔn) 約2kg

　　變頻器 拉伸側(cè)…SHF-18.5K-A 卷取側(cè)…SHF-4K-B

　　制動電阻 無…兩臺變頻器直流母線連接

　　拉絲機(jī) 無錫某公司制造。

　　2、基本控制原理：

圖1

　　放線電機(jī)與收線電機(jī)分別由兩臺變頻器控制（見圖1），放線變頻器通過外部電位器轉(zhuǎn)速，收線變頻器由放線變頻器的模擬AM輸出信號、張力平衡反饋信號經(jīng)信號經(jīng)PID調(diào)節(jié)器后控制收線變頻器（見圖2）。隨著收線筒卷徑的變化張力平衡桿的反饋信號也隨著變化，張力桿反饋信號（由精密變阻器構(gòu)成）經(jīng)信號轉(zhuǎn)換電路板轉(zhuǎn)換為0—10V，這個信號與放線變頻器模擬AM、AM-輸出信號構(gòu)成PID兩路輸入信號，經(jīng)PID調(diào)節(jié)后控制收線變頻器，使絲線保持一定的線速度。

　　變頻器啟動后由放線變頻器OC輸出控制信號啟動排線電機(jī)，排線電機(jī)功較小接通過兩個接觸器控制其正反運行，使銅線均勻地繞在收線筒上。

　　3、 功能特點

　　普傳系列變頻器獨有的張力架高速補(bǔ)償功能在此例中得到充分的體現(xiàn)。

　　高速張力架補(bǔ)償，是瞬時補(bǔ)償啟動時和停止時或由于外部原因造成的張力架的大的瞬時変化的功能。此功能是對從張力架的不動作區(qū)偏離部分進(jìn)行PI控制，使它返回不動作區(qū)內(nèi)的功能。與低速張力架補(bǔ)償相比,用十分快的動作來補(bǔ)償而進(jìn)行増益設(shè)定。而且在張力架的Up＊Low水平以上時,可以保持補(bǔ)償量不變。

　　張力架高速補(bǔ)償功能使卷繞控制的相應(yīng)特性大大提高，從而滿足用戶高速、恒張力的控制要求。

　　4、 調(diào)整順序

　　① 變頻器和控制柜接線

　　② 2臺變頻器單獨運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速表測量牽引輪和收線輪的的線速度（m/分）后聯(lián)動運轉(zhuǎn)。

　　——>卷取側(cè)變頻器增益調(diào)整。

　　③ 張力架基準(zhǔn)值確認(rèn)，各動作區(qū)電壓值確認(rèn)和輸入。

　　④ 銅線穿線，低頻下基本動作確認(rèn)后，慢慢高速動作確認(rèn)。

　　⑤ 滿卷后更換新軸后再起動確認(rèn)負(fù)荷電流確認(rèn)。

　　⑥ 途中停止、再起動確認(rèn)。

　　——>注意卷取側(cè)MCL開關(guān)復(fù)位

　　5、變頻器參數(shù)設(shè)定

　　根據(jù)拉絲機(jī)負(fù)載特性選用通用恒轉(zhuǎn)矩型G3系列。以POWTRAN 7037G3 及POWTRAN 7011G3型為例，電機(jī)功率分別為37KW、11KW，4極。