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(dòng)轉(zhuǎn)矩大,低速滿轉(zhuǎn)矩輸出的特性,同時(shí)要求多臺(tái)高轉(zhuǎn)速精度比例聯(lián)動(dòng)控制,驅(qū)動(dòng)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(dòng)部分主要由放線電機(jī)和收線電機(jī)及排線電機(jī)實(shí)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(duì)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(duì)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(duì)而言，其要求的控制性能也較低，而對(duì)大部分鋼絲生產(chǎn)企業(yè)，針對(duì)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(dòng)和力矩電機(jī)，確立了主導(dǎo)地位。

一、變頻控制原理及實(shí)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(dòng)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(duì)變頻的要求

　　· 要求變頻器0.5HZ時(shí)高達(dá)150%的啟動(dòng)轉(zhuǎn)柜

　　· 要求能實(shí)現(xiàn)多臺(tái)的比例聯(lián)動(dòng)控制，隨著負(fù)載和電壓的變動(dòng)時(shí)能自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速不變。

　　· 要有RS485通訊功能和PLC，PC機(jī)實(shí)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(diǎn)

　　· 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(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的效果，一次無法高精度比例聯(lián)動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)的過程中常有電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)負(fù)載特性發(fā)生，而在負(fù)載為電動(dòng)時(shí)電機(jī)的滑差為正，并隨負(fù)載的變動(dòng)而變動(dòng);反之，當(dāng)負(fù)載為發(fā)電機(jī)特性時(shí)，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(dòng)控制。

　　4、無感矢量變頻器在拉絲機(jī)上用的特點(diǎn)

　　無感矢量變頻器產(chǎn)品適用在拉絲機(jī)的使用，在多臺(tái)比例聯(lián)動(dòng)使用時(shí)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(diǎn)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(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械比例設(shè)計(jì)可以提高1.5倍的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩特性。

　　· 多臺(tái)比例聯(lián)動(dòng)可以設(shè)計(jì)成功用直流母線，不必增加制動(dòng)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(shí)例

　　下面以大連某金屬?gòu)S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(zhǎng)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)…703m/分

　　卷取線軸 內(nèi)徑：Φ280mm 外徑：Φ390mm

　　張力架 上下滑動(dòng)的配重式張力架 　扇形同軸電位器輸出信號(hào)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(dòng)電阻 無…兩臺(tái)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(tái)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(hào)、張力平衡反饋信號(hào)經(jīng)信號(hào)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(hào)也隨著變化，張力桿反饋信號(hào)（由精密變阻器構(gòu)成）經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路板轉(zhuǎn)換為0—10V，這個(gè)信號(hào)與放線變頻器模擬AM、AM-輸出信號(hào)構(gòu)成PID兩路輸入信號(hào)，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(dòng)后由放線變頻器OC輸出控制信號(hào)啟動(dòng)排線電機(jī)，排線電機(jī)功較小接通過兩個(gè)接觸器控制其正反運(yùn)行，使銅線均勻地繞在收線筒上。

　　3、 功能特點(diǎn)

　　普傳系列變頻器獨(dú)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?gòu)埩苎a(bǔ)償，是瞬時(shí)補(bǔ)償啟動(dòng)時(shí)和停止時(shí)或由于外部原因造成的張力架的大的瞬時(shí)変化的功能。此功能是對(duì)從張力架的不動(dòng)作區(qū)偏離部分進(jìn)行PI控制，使它返回不動(dòng)作區(qū)內(nèi)的功能。與低速?gòu)埩苎a(bǔ)償相比,用十分快的動(dòng)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(shí),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(tái)變頻器單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速表測(cè)量牽引輪和收線輪的的線速度（m/分）后聯(lián)動(dòng)運(yùn)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(dòng)作區(qū)電壓值確認(rèn)和輸入。

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

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

　　⑥ 途中停止、再起動(dòng)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。