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介紹直進式拉絲機的原理.
編輯:开心时时彩   時間:2016-12-28

1 前言
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,在以前通常都采用直流發電機-電動機組(F-D系統)來實現,現在随着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、生産過程控制、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,調速範圍在正常工作時為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。
本文以某廠生産不鏽鋼絲的直進式拉絲機變頻改造為例,來說明變頻控制的應用過程及效果。
2 直進式拉絲機變頻控制系統
該直進式拉絲機主要對精軋出來的不鏽鋼絲進行牽伸,設計的工藝要求為:(1)最高拉絲速度600m/min;(2)加工品種主要三種,分别是進線2.8mm→出線1.2mm、2.5mm→1.0mm、2.0mm→0.8mm;(3)緊急停車斷頭不多于2個。
直進式拉絲機是拉絲機中最難控制的一種,由于它是多台電機同時對金屬絲進行拉伸,作業的效率很高。不象以前經常遇到的水箱拉絲機和活套式拉絲機,允許金屬絲在各道模具之間打滑。同時它對電機的同步性以及動态響應的快速性都有較高的要求。由于不鏽鋼材料特性比較脆,缺少像高碳鋼絲或者鋼簾線那樣的韌性,比較容易在作業過程中拉斷。
本系統共有8台11KW變頻器。系統的電氣配置為活套一台,安裝在第一級,作用是将成卷的不鏽鋼絲牽引到拉絲部分,由于活套可以自由打滑,因此這台電機不需要特别的控制。拉絲部分共有六個直徑400mm的轉鼓。每個轉鼓之間安裝有用于檢測位置的氣缸擺臂,采用位移傳感器可以檢測出擺臂的位置,當絲拉得緊的時候,絲會在擺臂的氣缸上面産生壓力使得擺臂下移。最終是收卷電機,該部分采用自行滑動的錐形支架,整個過程卷徑基本不變化,因此不需要用到卷徑計算功能。八台電機功率采用變頻專用電機,同時帶有機械制動裝置。
直進式拉絲機的系統邏輯控制較為複雜,有各種聯動關系,由PLC實現。同步方面的控制則全部在彙川MD320變頻器内部實現,不依賴外部控制。
其工作原理是:根據操作工在面闆設定決定作業的速度,該速度的模拟信号進入PLC,PLC考慮加減速度的時間之後按照一定的斜率輸出該模拟信号。這樣做的目的主要是滿足點動、穿絲等一些作業的需要。PLC輸出的模拟電壓信号同時接到所有變頻器的AI2(AI1也可以)輸入端,作為速度的主給定信号。各擺臂位移傳感器的信号接入到對應的轉鼓驅動變頻器作為PID控制的反饋信号。根據擺臂在中間的位置,自己設定一個PID的給定值。這個系統是非常典型的帶前饋的PID控制系統,一級串一級,PID作為微調量。
之所以選擇彙川MD320變頻器,就在于它能輕松實現主速度跟随加PID微調的功能,而無須額外的控制闆。在本系統中參數設置如下:
F0-03=2:主頻率源X為AI2
F0-04=8:輔助頻率源Y為PID
F0-07=1:頻率源選擇為主頻率源X+輔助頻率源Y
FA-00=0:PID給定源為數字鍵盤給定
FA-01=4:PID的設定值(該值的基準值為系統的反饋量)
FA-02=0:PID的反饋值AI1
FA-03=0:PID的作用方向(當反饋信号大于PID的給定時,要求變頻器頻率輸出下降,才能達到PID平衡)
FA-05=25:PID的P值
FA-06=1:PID的I值
FA-07=0.08:PID的D值
FA-08=0.1:PID?的采樣周期
FA-09=0:PID的偏差極限
由于系統的穩定在很大程度上取決于PID作用,因此對其參數的整定必須考慮周全,在低速、高速、升速和降速等情況都予以考慮。另外在本系統中必須加入微分限幅。
3 結束語
本系統在優化參數值之後,設備試機時速度600米/min非常穩定,完全解決了原來采用同步闆高速度下面不穩的問題(原來隻能開到300米/min)。通過各種工況下的對比測試,和采用進口直流驅動器的拉絲機性能一樣,同時設備效率為90-95%、節電率為40%左右。而且本系統電氣器件配置簡練、邏輯清晰,成本與原來相比還有較大的降低,的确是個性價比優。
 

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