浅析变频器在金属拉丝机上的应用系统方案

一、系统方案介绍

双变频拉丝机可实现对各种线材逐级拉伸并将成品快速收卷，一般常用于0.1mm以上线材的加工。金属线材经过放线槊进入拉伸箱内，经过各级模具而逐步拉伸，以达到所要求规格的线材，然后通过排线导轮电机均匀地将成品金属丝缠绕在工字轮上。

二、工艺介绍

1、工艺流程图

2、工艺说明

·放线：拉丝机线材的放线过程，对于整个拉丝机环节来说，其控制没有过高精度要求，双变频控制的拉丝机械，利用拉丝环节的丝线张力通圆盘拉伸，也就是通过后道工序拉丝的张力自动放线。

·拉丝：不同金属物料，不同的产品精度和要求，拉丝环节有很大的不同，拉丝部分由一台主电机控制（称为主机），金属线材通过内部塔轮的导引，经过各级模具而逐步拉伸，以达到所要求规格的线材。同时在拉丝时。开启冷却液对模具冷却。

·收卷：收卷为双变频拉丝机最为关键的环节，对拉丝机的性能起决定性的影响，也是考验拉丝机电气系统性能的重要依据。收卷由一收卷电机带动收卷盘进行收卷，线材由拉丝部分出来经过张力摆杆，张力摆杆的作用是反馈当前的张力信号给从机，从机根据反馈信号的偏差调节输出频率，以此来保证在收卷过程中恒定的张力。线材通过张力摆杆上升到一个导轮，然后被牵引到一个排线机的导轮，排线机由单独小型电机驱动作往返运动，功能是把线材匀称的排在收卷盘上，收卷电机带动收卷盘旋转，把由排线机引导的线材自动的卷绕到收卷盘上。到此完成整个收卷过程。当收卷出现异常断线时，系统需自动停机并打开抱闸使收卷盘快速停车。

三、变频器在拉丝机应用上的优点

1、收卷部分摆杆控制优良。摆杆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摆杆会上翘，反之摆杆会下垂。由于变频器内置先进的PID运算，同时具有2组PID参数，PID参数可以选择单参数组，也可以选择根据运行频率用两组参数进行自动调节。可以解决因为收卷盘卷径变化而导致摆杆振荡情况。并发挥了变频器转矩响应快，稳速精度高的优点，保证了启动时无论摆杆当前位置，可一次达到平衡位置无振荡，运行时无论当前速度大小，摆杆均稳定无振荡。

2、点动穿模时操作流畅。实现整机启动前，必须通过手工将原材料前端打磨并逐级通过模具。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、静止等状态下反复切换。我们变频器在启动和低速运行时力矩大且运行速度稳定，而且在减速停机时电机没有反转。卷径自动计算功能。双变频拉丝机设备可选择根据线速度计算的方式。而对于材料厚度固定，卷径递增速率稳定的材料，也可以选择通过材料厚度计算。通过卷径的变化调整前馈值，使整个收卷过程获得准确的预调整，从而保证拉丝机整个收线过程的稳定。

3、多组继电器输出。拉丝主机变频器继电器（ FB.FC）为断线故障报警输出，继电器（KA，KB）为系统减速停车时低频抱闸输出，实现卷取电机低速制动。卷取电机变频器继电器（ FB，FC）为断线故障报警输出，继电器（KA，KB）为排线电机启停回路。使控制线路设计简单方便，保证因发生异常导致的停车的运行系统的安全性殛延续性。

四、变频器接线图如下所示：

五、总结

本系统主机采用开环矢量速度控制并将主机当前运行速度通过AO模拟端子输出给收卷变频器的AI端子作为收卷部分的主速度给定。通过位置摆杆的反馈进行PID调节，将PID调节的结果作为收卷部分的辅助速度给定。实现拉伸级的无级调速与卷取的恒张力控制。在优化参数数值之后，设备运转最高线速度非常稳定。该系统解决了以往采用PLC或者工控机控制带来的成本高昂、系统复杂、维护难度大、维修成本高、系统控制响应差等问题。