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四方V360系列變頻器在直進式拉絲機的應用

時間：2013-06-08 10:17:30來源：四方電氣

導語：?本文以某生產鐵絲的直進式拉絲機現場為例，來說明變頻控制的應用過程和效果。

一、引言

金屬制品是冶金工業中的重要一環，但在我國該行業卻是一個薄弱環節，機械、電氣設備陳舊，阻礙了行業的發展。在金屬加工中，直進式拉絲機是常見的一種，也是比較先進且具發展前途的拉絲設備。在以前通常都采用直流發電機-電動機組（F-D系統）來實現，現在隨著工藝技術的進步和變頻器的大量普及，變頻控制開始在直進式拉絲機中大量使用，并可通過PLC來實現拉拔品種設定、操作自動化、生產過程控制、實時閉環控制、自動計米等功能。

采用變頻調速系統的直進式拉絲機技術先進、節能顯著，調速范圍在正常工作時為30:1，同時在5%的額定轉速時能提供超過1.5倍的額定轉矩。

本文以某生產鐵絲的直進式拉絲機現場為例，來說明變頻控制的應用過程和效果。

二、工藝介紹和要求

系統控制工藝圖

該設備主要對鐵絲進行牽伸拉拔，進線6.5mm，經過6道拉拔模具的作用，出線2.43mm，最高拉拔速度8m/s。拉絲部分共有6個直徑550mm的轉鼓，相鄰轉鼓之間安裝有用于檢測位置的氣缸擺桿，采用位移傳感器可以檢測出擺臂的位置，當拉絲拉得緊的時候，絲會在擺臂的氣缸上面產生壓力使得擺臂下移，使前一臺進行加速，達到每級之間的張力控制。收卷電機采用自動滑行的錐形支架，整個過程卷徑不變化，采用調諧輥調整的方式來使其跟隨主拉的線速度恒定。其主要要求如下：

1. 各臺有點動正轉、點動反轉功能

2. 具有前聯（第一臺無前聯），后聯功（收卷無后聯）能

3. 具有跳模功能（包括主拉），并根據跳模情況，自動計算系統頻比

4. 系統運行最大速度為8m/s

5. 系統具備自動計米、計重功能，并在設定米數、重量到達時，具備自動停機功能。

6. 加速和減速平穩，沒有大的波動

7. 系統運行穩定，并且具備斷線檢測報警停機功能

三、系統方案和調試

1. 系統組成

名稱	規格	數量
PLC	FX2N-128MR-1	1
觸摸屏	威倫10寸	1
D/A模塊	FX2N-4DA	2
變頻器	V360-4T0300	6
變頻器	V360-4T0185	1
開關電源		1
按鈕		若干
繼電器		若干

2. 系統方案

依照直進式拉絲機秒體積相等的原則，系統根據人機界面設置的模具以及機械傳動比，在PLC內部計算包括N級從拉、主拉和收卷的每一級主給定速度，通過PLC的D/A模塊（7個通道）階梯波式分別傳給變頻器的AI1接口，變頻器通過擺桿反饋的信號進行微調，來達到系統的每一級之間的張力恒定；PLC內部集成前聯、后聯、跳模、斷線檢測、計米計重等功能。

3. 系統動作邏輯要求

第一臺和收卷只有3個邏輯關系，除了點動正轉、點動反轉等以外，第一臺有后聯功能，收卷有前聯功能。從第二級從拉到主拉分別有4個邏輯關系，分別是點動正轉、點動反轉、前聯、后聯。舉例如下：

3#點動正轉：3#閉合正轉點動端子

3#點動反轉：3#閉合反轉點動端子

3#前聯：1#運行，2#運行，3#運行，并且3#為主機（速度給定為PLC模擬量AI2給定，無擺桿反饋）

3#后聯：3#運行，4#運行，5#運行，6#運行（主機），7#運行

4. 跳模功能

除收卷外，系統的任何一臺或者多臺都可以被跳模（但主拉和N級從拉一般至少一臺保留作為主機），當在人機界面選擇某一臺或者多臺跳模后，系統會自動計算主機和余下從機之間的速度比例并同樣發送給變頻器。

5. 調試參數

N級從拉參數設置
F0.1.16=13	頻率設置值為兩個通道設置值之和
F0.1.19=0.15	通道2設定系數為15%
F0.1.23=4.00	正點頻率為4HZ
F0.1.24=4.00	反點頻率為4HZ
F0.2.25=9	通道1設定源為模擬量AI1設定
F0.2.26=23	通道2設定源為過程PID輸出
F0.3.33=1	控制方式為端子設定
F1.0.03=2.00	加速時間為2S
F1.0.04=1.80	減速時間為1.8S
F1.0.09=5.00	點動加速時間為5S
F1.0.10=5.00	點動減速時間為5S
F3.0.00=7	DI1為運行信號
F3.0.01=5	DI2為正轉點動信號
F3.0.02=6	DI3為反轉點動信號
F3.0.03=14	DI4為EMS信號
F3.0.05=22	DI6為過程PID投入信號
F3.0.12=6	DO1為故障輸出
F3.0.21=27	斷線檢測功能檢測
F3.0.27=17	斷線檢測
F3.0.30=95.0	斷線檢測
F9.0.31=95.0	斷線檢測
F5.3.28=0007	頻率設定通道為最高優先級
F7.0.00=2002	過程PID為端子投入
F7.0.08=60.0	PID設定值
F7.0.10=1	PID反饋為AI2
F7.0.17=0.55	過程PID的P值
F7.0.18=20.00	過程PID的I值
F7.0.21=0010	過程PID輸出雙極性
F7.0.22=0.0	PID的靜態偏差為0

主拉參數設置
F0.1.23=2.00	正點頻率為4HZ
F0.1.24=2.00	反點頻率為4HZ
F0.2.25=9	頻率設定源為AI1設定
F0.3.33=1	控制方式為端子設定
F1.0.03=35.00	加速時間為35S
F1.0.04=35.00	減速時間為35S
F1.0.09=5.00	點動加速時間為5S
F1.0.10=5.00	點動減速時間為5S
F3.0.00=7	DI1為運行信號
F3.0.01=5	DI2為正轉點動信號
F3.0.02=6	DI3為反轉點動信號
F3.0.03=14	DI4為EMS信號
F3.12=6	DO1為故障輸出

收卷參數設置
F0.1.16=13	頻率設置值為兩個通道設置值之和
F0.1.19=0.15	通道2設定系數為15%
F0.1.23=4.00	正點頻率為4HZ
F0.1.24=4.00	反點頻率為4HZ
F0.2.25=9	通道1設定源為模擬量AI1設定
F0.2.26=23	通道2設定源為過程PID輸出
F0.3.33=1	控制方式為端子設定
F1.0.03=2.00	加速時間為2S
F1.0.04=1.80	減速時間為1.8S
F1.0.09=5.00	點動加速時間為5S
F1.0.10=5.00	點動減速時間為5S
F3.0.00=7	DI1為運行信號
F3.0.01=5	DI2為正轉點動信號
F3.0.02=6	DI3為反轉點動信號
F3.0.03=14	DI4為EMS信號
F3.0.05=22	DI6為過程PID投入信號
F3.0.12=6	DO1為故障輸出
F3.0.21=27	斷線檢測功能檢測
F3.0.27=17	斷線檢測
F3.0.30=95.0	斷線檢測
F9.0.31=95.0	斷線檢測
F5.3.28=0007	頻率設定通道為最高優先級
F7.0.00=2001	過程PID為啟動投入
F7.0.08=60.0	PID設定值
F7.0.10=1	PID反饋為AI2
F7.0.17=0.55	過程PID的P值
F7.0.18=20.00	過程PID的I值
F7.0.21=0010	過程PID輸出雙極性
F7.0.22=0.0	PID的靜態偏差為0

6. 調試步驟

以如下接線圖（部分截圖）接線

接線圖

備注：這是部分截圖圖

按系統接線圖接線，并重點檢查PLC和變頻器的電源接線部分，完成檢查后上電

（1）電機參數自學習

在按電機實際參數設置【F2.0.00】~【F2.0.04】后，設置【F2.2.53】=1啟動靜態自學習；

（2）電機參數學習完成后，按以上調試參數設置參數；

在以上調試工作準備完成之后進入調試

（3）調整氣缸擺桿傳感器的最大值和最小值。范圍越大，調整的精度就越高，調整的效果越好。通過D1.0.04來監控調整，在調整完成之后，分別修改對應AI2對應最小值【F4.0.02】和最大值【F4.0.03】

（4）氣缸擺桿校正完成之后，在沒有穿線之前，分別對從第一臺到最后一臺的點動，查看每一臺的剎車裝置和皮帶輪是否裝好；

（5）開始穿線調試，調試時按穿線材的順序一級一級往下調，前一級調好再調下一級，先手動，再聯動，先低速再高速；

（6）調試過程最重要是調試PID限幅比例和PID的P值和I值。I值調試的經驗是I值大于N級從拉和收卷的加減速時間，小于主拉的加減速時間。如果在穿線聯動過程中，前一級出現松線的情況，則說明前一級的PID限幅值偏小，修改【F0.0.19】的值，一般系統的限幅值經驗是10%~20%之間；P值過大會導致啟動擺桿擺幅較大，容易導致震蕩損壞機械限幅，P值一般是0.3~0.8之間，從小到大逐步調整。

（7）在低速穿線完成之后，測試前聯、后聯等功能

（8）完成邏輯測試，開始總體低速啟動，然后逐步增加速度進行調整，在多次完成啟動停止之后，基本完成整個系統的調試。

四、調試效果和總結

采用四方高性能矢量變頻器V360的驅動，在系統參數優化后，系統穿線、啟動停止非常平滑，高速穩定運行（運行8M/S），并大大減少了斷線等故障。相比直流驅動系統，效率和節電率也大大提高。而且該系統電氣器件配置簡練，邏輯清楚，便于故障檢查。

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