JX300系列變頻器拉絲機(jī)應(yīng)用一
JX600系列變頻器在直線拉絲機(jī)上的應(yīng)用
一、前言
在金屬制品生產(chǎn)及加工中，直進(jìn)式拉絲機(jī)是常用的一種制造設(shè)備，在以前通常都采用電動機(jī)組及力矩電機(jī)來實(shí)現(xiàn)，但其控制的靈活性、自動化程度及能耗上，傳統(tǒng)的控制方式越來越不適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展。隨著控制技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)的大量推廣，變頻控制開始在直進(jìn)式拉絲機(jī)中大量使用，系統(tǒng)并可借助PLC來實(shí)現(xiàn)拉絲速度、品種設(shè)定、過程閉環(huán)控制、定長控制等功能。
直進(jìn)式拉絲機(jī)，是由多臺拉伸電機(jī)同時對金屬絲進(jìn)行拉伸，作業(yè)的效率很高。由于不銹鋼金屬絲特性比較生脆，且不允許鋼絲在模道內(nèi)打滑，因此容易在拉伸的過程中拉斷，故嚴(yán)格要求金屬絲在各級模道中線速度同步，這樣，對各級電機(jī)的同步控制性能、速度穩(wěn)態(tài)精度以及電機(jī)的動態(tài)響應(yīng)的快慢都有較高的要求。
隨著變頻技術(shù)的快速發(fā)展，變頻器在拉絲機(jī)上的應(yīng)用也越來越廣泛。作為專業(yè)生產(chǎn)高性能變頻器的嘉信電氣新開發(fā)的JX600系列變頻器，在拉絲機(jī)上得到了成功的應(yīng)用。實(shí)踐證明，通過一系列的技術(shù)和電控措施，大大提高了拉絲機(jī)的同步精度，提高了拉絲機(jī)的生產(chǎn)效率，降低了拉絲的生產(chǎn)成本。
二、拉絲機(jī)的工作原理
直線式拉絲機(jī)組工藝流程如下圖所示，較粗的鋼絲從放線機(jī)放出，經(jīng)過1#拉絲模后纏繞在1#卷筒上，再依次經(jīng)過2#至N#拉絲機(jī)模及卷筒，后被拉拔成較細(xì)的鋼絲卷繞再收線機(jī)的工字輪上。在兩個相鄰的卷筒之間設(shè)有張力調(diào)諧輥，用于調(diào)整兩卷筒間鋼絲的張力，保證鋼絲在拉拔時不斷絲。由于卷筒間鋼絲在拉拔時近似一條直線，故稱其為直線式拉絲機(jī)組。
圖一 直線式拉絲機(jī)組工藝流程
直線式拉絲機(jī)組要順利可靠地高速拉拔，必須要嚴(yán)格保證各絲模出口處鋼絲秒流量相等。圖二為直線式拉絲機(jī)組拉拔示意圖，要保證秒流量相等，則必須滿足：
S1V1=S2V2……=SnVn
即(1-q1)V1=(1-q2)V2=……=(1-qn)Vn
其中，S1、S2……Sn 為各拉絲模出口處鋼絲的截面積；
V1、V2……Vn 為各拉絲機(jī)模出口處鋼絲的前進(jìn)速度；
q1、q2……qn 為各拉絲機(jī)模的壓縮率
圖二 直線式拉絲機(jī)拉拔示意圖
三、拉絲機(jī)電控系統(tǒng)組成
本電控系統(tǒng)主要由變頻器、PLC、HMI人機(jī)友好界面組成。每個卷筒電機(jī)采用JX600系列變頻器驅(qū)動；PLC采用西門子S7-200；采用MODBUS總線；HMI人機(jī)友好界面采用昆侖通態(tài)12寸液晶觸摸屏。
人機(jī)界面主要實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的設(shè)定、監(jiān)控，通過485與PLC通訊，PLC為該控制系統(tǒng)的核心，通過人機(jī)友好界面設(shè)定的工藝參數(shù)，依據(jù)秒流量相等的原則，計算各卷筒變頻器的基本速度給定。在兩個相鄰的卷筒之間設(shè)有調(diào)整鋼絲張力的調(diào)諧輥，采用位移傳感器檢測調(diào)諧輥的機(jī)械位移，使它輸出線性的0-20mA（或0-10V）的電信號，該信號通過MODBUS的過程數(shù)據(jù)通道進(jìn)行必要的開環(huán)反饋運(yùn)算與各卷筒變頻器的速度基本給定信號合成處理并分配給控制卷筒的各變頻器，使各卷筒速度嚴(yán)格保持同步，確保鋼絲在低速、高速、加速、減速及穩(wěn)速區(qū)不斷絲并順利拉拔。
四、拉絲機(jī)電氣控制對變頻器的要求
1、要求變頻器的啟動力矩大。拉絲機(jī)屬于大慣性設(shè)備，在低速時啟動電流大，因此要求變頻器啟動時具有150％轉(zhuǎn)矩，使各卷筒在啟動時同步。
2、要求變頻器具有較高的轉(zhuǎn)速精度。拉絲機(jī)屬于高度同步控制系統(tǒng)，在生產(chǎn)過程中，由于鋼絲自身材料的粗細(xì)不均和模具的磨損，會導(dǎo)致卷筒間張力動態(tài)變化，這要求變頻器快速并準(zhǔn)確響應(yīng)張力的變化，保持張力恒定。
3、要求變頻器通訊功能。在拉絲生產(chǎn)過程中，人機(jī)友好界面需要時時讀取變頻器輸出電流、運(yùn)行頻率、輸出轉(zhuǎn)矩等參數(shù)，現(xiàn)場工人可以根據(jù)這些參數(shù)判斷拉絲生產(chǎn)的運(yùn)行狀況，提高生產(chǎn)效率。
五、JX600系列變頻器針對拉絲機(jī)的特點(diǎn)
我公司生產(chǎn)的 JX600 系列電流閉環(huán)矢量型變頻調(diào)速器選用了新的功率模塊和先進(jìn)的DSP控制，采用優(yōu)化的電流矢量控制方式，具有精度高、噪音低、轉(zhuǎn)矩大、性能可靠等特點(diǎn)，適用于三相異步電動機(jī)的無級調(diào)速。針對上述拉絲機(jī)現(xiàn)有的情況，該系列變頻器具有以下性能：
1、低速額定轉(zhuǎn)矩輸出大，帶載能力強(qiáng)，低速時可達(dá)到180%的額定轉(zhuǎn)距輸出。啟動電流平滑，啟動電流可控制在額定電流以內(nèi)。延長了機(jī)軸、齒輪、皮帶等機(jī)械件的使用壽命，減少了維修費(fèi)用。
2、具有自動節(jié)能運(yùn)行模式，自動調(diào)整變頻器的輸出電壓，節(jié)能效果可在10%以上。功率因素較高，可達(dá)到95%以上。
3、具有轉(zhuǎn)矩提升功功能，加減速時間可調(diào)。根據(jù)現(xiàn)場拉絲機(jī)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整輸出電壓，實(shí)現(xiàn)小的沖擊電流及小的回升電壓。
4、具有MODBUS通訊功能，可通過通訊方式控制變頻器的啟停和運(yùn)行頻率，并讀取變頻器的運(yùn)行參數(shù)。
5、具有各種完善的保護(hù)功能及故障診斷系統(tǒng)，具有過電壓、過電流及失速保護(hù)等功能，過載能力強(qiáng)，并且可調(diào)。
6、使用方便，安裝簡單。有壁掛式安裝和落地式安裝，其中落地式安裝可直接放置在地面上，不需要任何安裝孔及附屬裝置。柜體表面有啟停按鈕和調(diào)速旋鈕，可直接使用；有電壓表和電流表顯示及運(yùn)行、故障指示，可實(shí)時監(jiān)視現(xiàn)場電壓、電流及拉絲機(jī)的工作狀態(tài)。
因此JX600系列變頻器可滿足在拉絲機(jī)上的電氣節(jié)能及各種生產(chǎn)工藝要求的需要。
六、拉絲機(jī)控制系統(tǒng)功能與性能指標(biāo)
1、運(yùn)行平穩(wěn)，張力臂調(diào)整幅度小。線速度可達(dá) 200-300米 / 分 （根據(jù)機(jī)械性能）。
2、在 PLC 控制下，實(shí)現(xiàn)由交流變頻器對交流異步電機(jī)的平滑無級變頻調(diào)速。采用開關(guān)量邏輯組合功能，操作使用靈活、方便。
3、界面采用12寸觸摸屏，各種功能直觀，簡單。
4、各拉絲頭可獨(dú)立啟動、停止、調(diào)速。各拔絲頭可自由組合使用。
5、各頭設(shè)有低速點(diǎn)動開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)正反方向點(diǎn)動。有正向聯(lián)動和反向聯(lián)動功能，退絲聯(lián)動功能。
6、無啟動沖擊電流，不會對電網(wǎng)造成負(fù)載電壓波動。且電流、電壓可隨時觀察。
7、有米數(shù)記憶、到數(shù)報警、重量計算等計量功能，方便使用。
8、具有過壓、欠壓、缺相、過載保護(hù)等多項功能。
9、短線急停不斷線功能，每拉絲頭緊急剎車功能。
九、結(jié)束語
直線式拉絲機(jī)電控系統(tǒng)現(xiàn)已投入使用，其運(yùn)行情況表明：方案可行，控制穩(wěn)定可靠，操作方便，達(dá)到設(shè)計要求，并受到用戶好評。
備案號：
