V560系列變頻器通訊控制在直進(jìn)式拉絲機(jī)的應(yīng)用
一、引言
金屬制品是冶金工業(yè)中的重要一環(huán)，但在我國(guó)該行業(yè)卻是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，機(jī)械、電氣設(shè)備陳舊，阻礙了行業(yè)的發(fā)展。在金屬加工中，直進(jìn)式拉絲機(jī)是常見(jiàn)的一種，也是比較先進(jìn)且具發(fā)展前途的拉絲設(shè)備。以前通常采用直流發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)組（F-D系統(tǒng)）來(lái)實(shí)現(xiàn)拉拔工藝，隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步和變頻器的大量普及，變頻控制開(kāi)始在直進(jìn)式拉絲機(jī)中大量使用，并通過(guò)配合PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)拉拔品種設(shè)定、操作自動(dòng)化、生產(chǎn)過(guò)程控制、實(shí)時(shí)閉環(huán)控制、自動(dòng)計(jì)米等功能。
采用變頻調(diào)速系統(tǒng)的直進(jìn)式拉絲機(jī)技術(shù)先進(jìn)、節(jié)能顯著，調(diào)速范圍在正常工作時(shí)為30:1，同時(shí)在5%的額定轉(zhuǎn)速時(shí)可提供超過(guò)1.5倍的額定轉(zhuǎn)矩。
本文以某生產(chǎn)不銹鋼絲的直進(jìn)式拉絲機(jī)現(xiàn)場(chǎng)為例，來(lái)說(shuō)明變頻控制的應(yīng)用過(guò)程和效果。
二、工藝介紹和要求
該設(shè)備主要對(duì)不銹鋼絲進(jìn)行牽伸拉拔，進(jìn)線5.5mm，經(jīng)過(guò)4道拉拔模具作用，出線2.82mm，最高拉拔速度5m/s（變頻器運(yùn)行100Hz）。拉絲部分共有6個(gè)直徑600mm的轉(zhuǎn)鼓，相鄰轉(zhuǎn)鼓之間安裝有用于檢測(cè)位置的氣缸擺桿，采用位移傳感器可以檢測(cè)出擺臂的位置，當(dāng)兩級(jí)輥輪速度差較大時(shí)，線材會(huì)在擺臂的氣缸上面產(chǎn)生壓力使得擺臂下移，使前級(jí)PID輸出量增大，疊加到主速度上，控制鋼絲入模時(shí)的張力恒定。收卷部分采用工字輪進(jìn)行收線，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)卷徑變化自動(dòng)修正主給定頻率，并通過(guò)調(diào)諧輥調(diào)整的方式來(lái)達(dá)到線速度恒定。
主要要求如下：
1.每級(jí)具有點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)功能
2.具有前聯(lián)（第一臺(tái)無(wú)前聯(lián)），后聯(lián)功（收卷無(wú)后聯(lián)）功能
3.具有跳模功能（包括主拉），并根據(jù)跳模情況，自動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)頻比
4.系統(tǒng)運(yùn)行最大速度為5m/s（變頻器運(yùn)行100Hz）
5.系統(tǒng)具備自動(dòng)計(jì)米、計(jì)重功能，并在設(shè)定米數(shù)、重量到達(dá)時(shí)，具備自動(dòng)停機(jī)功能。
6.加速和減速平穩(wěn)，沒(méi)有大的波動(dòng)
7.系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，并且具備斷線檢測(cè)報(bào)警停機(jī)功能
系統(tǒng)控制工藝圖
三、系統(tǒng)方案和調(diào)試
1.系統(tǒng)組成
2.系統(tǒng)方案及配線
依照直進(jìn)式拉絲機(jī)秒體積相等的原則，系統(tǒng)根據(jù)人機(jī)界面設(shè)置的模具以及機(jī)械傳動(dòng)比，在PLC內(nèi)部計(jì)算包括N級(jí)從拉、主拉和收卷的每一級(jí)主給定速度，通過(guò)通訊方式傳送給變頻器，變頻器通過(guò)擺桿反饋的信號(hào)進(jìn)行微調(diào)，來(lái)達(dá)到系統(tǒng)的每一級(jí)之間的張力恒定；PLC內(nèi)部集成前聯(lián)、后聯(lián)、跳模、斷線檢測(cè)、計(jì)米計(jì)重等功能。
以如下接線圖（部分截圖）接線
備注：圖示為部分截圖圖
3.系統(tǒng)動(dòng)作邏輯要求
第一臺(tái)和收卷只有3個(gè)邏輯關(guān)系，除了點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)等以外，第一臺(tái)有后聯(lián)功能，收卷有前聯(lián)功能。從第二級(jí)從拉到主拉分別有4個(gè)邏輯關(guān)系，分別是點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)、前聯(lián)、后聯(lián)。舉例如下：
3#點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)：3#閉合 正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)端子
3#點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)：3#閉合 反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)端子
3#前聯(lián)：1#運(yùn)行，2#運(yùn)行，3#運(yùn)行，并且3#為主機(jī)（速度給定為PLC模擬量AI2給定，無(wú)擺桿反饋）
3#后聯(lián)：3#運(yùn)行，4#運(yùn)行， 5#運(yùn)行
4.跳模功能
除收卷外，系統(tǒng)的任何一臺(tái)或者多臺(tái)都可以被跳模（但主拉和N級(jí)從拉一般至少一臺(tái)保留作為主機(jī)），當(dāng)在人機(jī)界面選擇某一臺(tái)或者多臺(tái)跳模后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算主機(jī)和余下從機(jī)之間的速度比例并同樣發(fā)送給變頻器。
5.調(diào)試參數(shù)
N級(jí)從拉參數(shù)設(shè)置
F0.0.07=7 參數(shù)初始化和參數(shù)配置
F0.2.25=17 通道1設(shè)定源為通訊設(shè)定
F0.2.26=23 通道2設(shè)定源為過(guò)程PID輸出
F1.0.03=2.00 加速時(shí)間為2S
F1.0.04=2.00 減速時(shí)間為2S
F1.0.09=5.00 點(diǎn)動(dòng)加速時(shí)間為5S
F1.0.10=5.00 點(diǎn)動(dòng)減速時(shí)間為5S
F3.0.12=6 DO1為故障輸出
F3.0.21=26 斷線檢測(cè)功能檢測(cè)
F7.0.08=60.0 PID設(shè)定值
FC.0.01=0.55 過(guò)程PID的P值
FC.0.02=20 過(guò)程PID的I值
FC.0.03=0.2 通道2系數(shù)1
FC.0.06=0.6 通道2系數(shù)2
主拉參數(shù)設(shè)置
F0.2.25=17 頻率設(shè)定源為通訊設(shè)定
F1.0.03=2.0 加速時(shí)間為2S
F1.0.04=2.0 減速時(shí)間為2S
F1.0.09=5.00 點(diǎn)動(dòng)加速時(shí)間為5S
F1.0.10=5.00 點(diǎn)動(dòng)減速時(shí)間為5S
F3.0.00=7 DI1為運(yùn)行信號(hào)
F3.0.01=5 DI2為正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)信號(hào)
F3.0.02=6 DI3為反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)信號(hào)
F3.0.03=14 DI4為EMS信號(hào)
F3.12=6 DO1為故障輸出
收卷參數(shù)設(shè)置
F0.0.07=7 參數(shù)初始化和參數(shù)配置
F0.2.25=17 通道1設(shè)定源為通訊設(shè)定
F1.0.03=2.00 加速時(shí)間為2S
F1.0.04=2.00 減速時(shí)間為2S
F1.0.09=5.00 點(diǎn)動(dòng)加速時(shí)間為5S
F1.0.10=5.00 點(diǎn)動(dòng)減速時(shí)間為5S
F3.0.12=6 DO1為故障輸出
F3.0.21=26 斷線檢測(cè)功能檢測(cè)
F7.0.08=60.0 PID設(shè)定值
FC.0.01=0.55 過(guò)程PID的P值
FC.0.02=20 過(guò)程PID的I值
FC.0.03=0.2 通道2系數(shù)1
FC.0.06=0.6 通道2系數(shù)2
四、小結(jié)
采用四方V560高性能矢量變頻器與PLC的通訊方案，通過(guò)系統(tǒng)的優(yōu)化，系統(tǒng)穿線、啟動(dòng)停止非常平滑，高速穩(wěn)定運(yùn)行（運(yùn)行5m/S，變頻器運(yùn)行100Hz），大大減少了斷線等故障。相比直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，效率和節(jié)電率也顯著提高。事實(shí)證明，該系統(tǒng)不僅穩(wěn)定可靠，而且電氣器件配置簡(jiǎn)練，邏輯清楚，便于故障檢查。