请教直进式拉丝机的原理. 点击:0 | 回复:4



毕庆民

    
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发表于:2005-11-19 16:41:00
楼主
             
 
 在直进式拉丝机控制中采用变频调速具有配置简练、逻辑清晰、成本下降的特点,同时本文还详细介绍了汇川MD320变频器在拉丝机上的应用。 
关键词 直进式拉丝机 同步 变频控制 

1 前言 

金属制品是冶金工业中的重要一环,但在我国该行业却是一个薄弱环节,机械、电气设备陈旧,阻碍了行业的发展。在金属加工中,直进式拉丝机是常见的一种,在以前通常都采用直流发电机-电动机组(F-D系统)来实现,现在随着工艺技术的进步和变频器的大量普及,变频控制开始在直进式拉丝机中大量使用,并可通过PLC来实现拉拔品种设定、操作自动化、生产过程控制、实时闭环控制、自动计米等功能。 
采用变频调速系统的直进式拉丝机技术先进、节能显著,调速范围在正常工作时为30:1,同时在5%的额定转速时能提供超过1.5倍的额定转矩。 

本文以某厂生产不锈钢丝的直进式拉丝机变频改造为例,来说明变频控制的应用过程及效果。 

2 直进式拉丝机变频控制系统 

该直进式拉丝机主要对精轧出来的不锈钢丝进行牵伸,设计的工艺要求为:(1)最高拉丝速度600m/min;(2)加工品种主要三种,分别是进线2.8mm→出线1.2mm、2.5mm→1.0mm、2.0mm→0.8mm;(3)紧急停车断头不多于2个。 

直进式拉丝机是拉丝机中最难控制的一种,由于它是多台电机同时对金属丝进行拉伸,作业的效率很高。不象以前经常遇到的水箱拉丝机和活套式拉丝机,允许金属丝在各道模具之间打滑。同时它对电机的同步性以及动态响应的快速性都有较高的要求。由于不锈钢材料特性比较脆,缺少像高碳钢丝或者钢帘线那样的韧性,比较容易在作业过程中拉断。 

本系统共有8台11KW变频器。系统的电气配置为活套一台,安装在第一级,作用是将成卷的不锈钢丝牵引到拉丝部分,由于活套可以自由打滑,因此这台电机不需要特别的控制。拉丝部分共有六个直径400mm的转鼓。每个转鼓之间安装有用于检测位置的气缸摆臂,采用位移传感器可以检测出摆臂的位置,当丝拉得紧的时候,丝会在摆臂的气缸上面产生压力使得摆臂下移。最终是收卷电机,该部分采用自行滑动的锥形支架,整个过程卷径基本不变化,因此不需要用到卷径计算功能。八台电机功率采用变频专用电机,同时带有机械制动装置。

 
图一 直进式拉丝机控制示意

直进式拉丝机的系统逻辑控制较为复杂,有各种联动关系,由PLC实现。同步方面的控制则全部在汇川MD320变频器内部实现,不依赖外部控制。 

其工作原理是:根据操作工在面板设定决定作业的速度,该速度的模拟信号进入PLC,PLC考虑加减速度的时间之后按照一定的斜率输出该模拟信号。这样做的目的主要是满足点动、穿丝等一些作业的需要。PLC输出的模拟电压信号同时接到所有变频器的AI2(AI1也可以)输入端,作为速度的主给定信号。各摆臂位移传感器的信号接入到对应的转鼓驱动变频器作为PID控制的反馈信号。根据摆臂在中间的位置,自己设定一个PID的给定值。这个系统是非常典型的带前馈的PID控制系统,一级串一级,PID作为微调量。 

之所以选择汇川MD320变频器,就在于它能轻松实现主速度跟随加PID微调的功能,而无须额外的控制板。在本系统中参数设置如下: 

F0-03=2:主频率源X为AI2 
F0-04=8:辅助频率源Y为PID 
F0-07=1:频率源选择为主频率源X+辅助频率源Y 
FA-00=0:PID给定源为数字键盘给定 
FA-01=4:PID的设定值(该值的基准值为系统的反馈量) 
FA-02=0:PID的反馈值AI1 
FA-03=0:PID的作用方向(当反馈信号大于PID的给定时,要求变频器频率输出下降,才能达到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?的采样周期 
FA-09=0:PID的偏差极限 

由于系统的稳定在很大程度上取决于PID作用,因此对其参数的整定必须考虑周全,在低速、高速、升速和降速等情况都予以考虑。另外在本系统中必须加入微分限幅。 

图二所示为PID控制原理:


3 结束语 

本系统在优化参数值之后,设备试机时速度600米/min非常稳定,完全解决了原来采用同步板高速度下面不稳的问题(原来只能开到300米/min)。通过各种工况下的对比测试,和采用进口直流驱动器的拉丝机性能一样,同时设备效率为90-95%、节电率为40%左右。而且本系统电气器件配置简练、逻辑清晰,成本与原来相比还有较大的降低,的确是个性价比优 
 



毕庆民

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发表于:2005-11-19 16:46:00
1楼
本人没有接触过此行.将要接触此行.请各位同行给点提示.上面是我找的一点资料.请解释一下控制方面的问题?谢谢!

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我刚从此行业走出来。有空聊352760086

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建议传感器信号用PLC做,以为有眼膜设定。


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