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直进式拉丝机系统解决方案

日期:2016年8月6日 13:22

直进式拉丝机变频控制系统

该直进式拉丝机主要对精轧出来的不锈钢丝进行牵伸,设计的工艺要求为:(1)最高拉丝速度600m/min;(2)加工品种主要三种,分别是进线2.8mm→出线1.2mm、2.5mm→1.0mm、2.0mm→0.8mm;(3)紧急停车断头不多于2个。

直进式拉丝机是拉丝机中最难控制的一种,由于它是多台电机同时对金属丝进行拉伸,作业的效率很高。不象以前经常遇到的水箱拉丝机和活套式拉丝机,允许金属丝在各道模具之间打滑。同时它对电机的同步性以及动态响应的快速性都有较高的要求。由于不锈钢材料特性比较脆,缺少像高碳钢丝或者钢帘线那样的韧性,比较容易在作业过程中拉断。

本系统共有8台11kW变频器。系统的电气配置为活套一台,安装在第一级,作用是将成卷的不锈钢丝牵引到拉丝部分,由于活套可以自由打滑,因此这台电机不需要特别的控制。拉丝部分共有六个直径400mm的转鼓。每个转鼓之间安装有用于检测位置的气缸摆臂,采用位移传感器可以检测出摆臂的位置,当丝拉得紧的时候,丝会在摆臂的气缸上面产生压力使得摆臂下移。最终是收卷电机,该部分采用自行滑动的锥形支架,整个过程卷径基本不变化,因此不需要用到卷径计算功能。八台电机功率采用变频专用电机,同时带有机械制动装置。

 

  

 图一 直进式拉丝机控制示意

 

直进式拉丝机的系统逻辑控制较为复杂,有各种联动关系,由PLC实现。同步方面的控制则全部在博汇E301变频器内部实现,不依赖外部控制。

其工作原理是:根据操作工在面板设定决定作业的速度,该速度的模拟信号进入PLC,PLC考虑加减速度的时间之后按照一定的斜率输出该模拟信号。这样做的目的主要是满足点动、穿丝等一些作业的需要。PLC输出的模拟电压信号同时接到所有变频器的AI2(AI1也可以)输入端,作为速度的主给定信号。各摆臂位移传感器的信号接入到对应的转鼓驱动变频器作为PID控制的反馈信号。根据摆臂在中间的位置,自己设定一个PID的给定值。这个系统是非常典型的带前馈的PID控制系统,一级串一级,PID作为微调量。

之所以选择博汇E301变频器,就在于它能轻松实现主速度跟随加PID微调的功能,而无须额外的控制板。在本系统中参数设置如下:

 

 

1、拉伸电机同步性能优良。多台用于拉伸的电机在启动,加速,低速和高速运行,减速以及停车时运行同步,每级模具间的线材无打滑,在整个调速范围内张力稳定。

2、收卷部分的同步控制优良。在实际应用中,收卷部分一般采用两种方式:有张力架收卷和无张力架收卷。在有张力架的收卷方式下,张力架上的动滑轮的位置反应了拉伸部分和收卷部分同步运行的一致性和保持线上张力大小的稳定性。一般当收卷速度快于拉伸速度时动滑轮会上移,反之会下移。

博汇之能拉丝机专用变频器内置速度同步的专用算法,并发挥了变频器转矩响应快,稳速精度高的优点,保证了启动时无论动滑轮当前位置如何,可一次到达平衡位置无摆动;运行时无论当前线速度和工字轮卷径大小,动滑轮均稳定无摆动。在无张力架的收卷方式下,收卷变频器通过高性能的转矩控制,直接控制线上的张力大小为设定张力,并且可以不安装速度反馈编码器和PG卡实现开环恒张力控制,安装方便,降低成本,维护简单。

3、点动穿模时操作更顺畅。由于穿模时需要频繁点动,所以拉伸电机处于静止、加速、低速运行、减速、静止等状态下的反复切换;在拉伸线径较大的情况下,启动瞬间的电流可能非常大,此时博汇之能变频器低速下大力矩输出以及优良的电流限定能力可以使得走线平稳、不跳闸;在拉伸线径较小的情况下,启动不平稳或停机电机有倒转均会导致丝线断,此时博汇之能变频器根据实际应用经验设计的起停专用特性可保证手工穿模的成功率大大提高。

4、对该行业的特殊要求有丰富的经验。比如急停时要求拉伸和收卷要同步快速减速,此时收卷部分是一个大惯量负载的特性,一般要通过能耗制动的办法快速停车。博汇之能变频器可以在整个系列内置制动单元,还可以提供整个系列共直流母线的解决方案;再比如由于材料或机械的原因突然断丝,博汇变频器可以检测到断丝并自动停机,发出告警信号等待检修,排除故障后可继续运行,变频器的内部控制参数可保持稳定连续,不会受到以前断线的影响,从而保证前后控制特性的一贯良好性(在该行业大量使用的国内某知名品牌的产品就存在上述问题)。

5、同步速度给定方式灵活多样。可以提供多种用于拉伸前后级同步速度给定方式:模拟量级联,高速脉冲级联,MODBUS模式下的上位机通讯。

所属类别: 应用案例

该资讯的关键词为:变频器  变频器应用