1 前言
在冶金行業(yè)拉絲機(jī)是金屬線材生產(chǎn)的重要設(shè)備，主要功能是將各種線材拉成所需各種規(guī)格的細(xì)絲，從工作形式上分為直進(jìn)式、活套式、水箱式等。其中直進(jìn)式拉絲機(jī)應(yīng)當(dāng)代表著最先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)設(shè)備，同時在電氣控制上也是最難控制的一種。
可以說在直進(jìn)式拉絲機(jī)生產(chǎn)中電氣控制系統(tǒng)決定著產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在深圳某拉絲機(jī)設(shè)備制造廠，原來一直由河北某工程公司做的電氣控制系統(tǒng)，這套系統(tǒng)在高速運(yùn)行時，出現(xiàn)張力不太穩(wěn)定造成容易斷線，這就直接影響了客戶的設(shè)備質(zhì)量，所以該設(shè)備廠需要一套更完善的電氣系統(tǒng)，代替現(xiàn)有的電氣系統(tǒng)以提高其市場競爭力。下面就該設(shè)備制造廠現(xiàn)以四方E380拉絲機(jī)專用變頻器、LG（LS）PLC、WEINVIEW人機(jī)界面組成電氣控制系統(tǒng)，來說明此系統(tǒng)在直進(jìn)式拉絲機(jī)中的應(yīng)用及效果。
2 生產(chǎn)工藝要求
該設(shè)備由活套、放卷筒和七個拉絲卷筒組成，根據(jù)要生產(chǎn)線材的規(guī)格，在各道卷筒前面安裝相應(yīng)的拉絲模，拉絲模由大到小，到最末一道為所要求規(guī)格的產(chǎn)品線徑。線材由活套經(jīng)放卷筒出來后經(jīng)過第一道拉絲模到第一個卷筒，從第一個卷筒再到第二個拉絲模，這樣一級一級拉下去，到最后一個為收卷筒。各卷筒之間有一個汽缸擺臂，用于位移傳感器把張力反饋到變頻器，變頻器根據(jù)反饋信號作PID閉環(huán)控制，使其各個卷筒之間張力保持恒定。工藝要求在要更換接絲模的情況下直接把模具規(guī)格輸入人機(jī)界面，變換拉絲模之后整個系統(tǒng)照樣能正常生產(chǎn)運(yùn)行。工藝簡圖如下圖所示：
3 系統(tǒng)控制原理
直進(jìn)式拉絲機(jī)在設(shè)計時每級電機(jī)與卷筒的速比不同，越后一級速比越大，同時各級拉模孔徑的不同，線材直徑由大到小發(fā)生變化，而每個時刻通過拉模線材的秒流量體積不變，這樣線材的的變化也會使速比發(fā)生變化。在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中生產(chǎn)的線材規(guī)格不同，就需更換拉絲模，這樣速比也會發(fā)生變化；在邏輯控制上，線材從放卷到1#卷筒再到最后一級的收卷是一步一步往下運(yùn)行過程，在穿線時運(yùn)行1#卷筒，放卷電機(jī)與1#電機(jī)爬行，線材穿到2#卷筒時，放卷、1#、2#聯(lián)動爬行。依此類推當(dāng)線材穿到收卷筒時，前面所有的電機(jī)都要求可以聯(lián)動爬行。同時各個卷筒也可以單獨(dú)點(diǎn)動。所以針對每個卷筒要有開關(guān)來控制，包括聯(lián)動、手動、急停、腳踏點(diǎn)動開關(guān)；收卷筒是自行滑動的錐形卷筒，在收卷時直徑一般不會變化。基于此原理：
人機(jī)界面上有系統(tǒng)運(yùn)行及停止等邏輯開關(guān)，報警信息（任何一臺變頻器出現(xiàn)意外故障，整個系統(tǒng)停機(jī)并提示操作人員）、顯示當(dāng)前生產(chǎn)線速度（根據(jù)收卷筒轉(zhuǎn)速和卷筒直徑通過PLC計算得出），同時設(shè)定各道拉絲模的孔徑和系統(tǒng)運(yùn)行頻率。
PLC處理所有邏輯關(guān)系和計算。以最后一臺收卷電機(jī)運(yùn)行頻率為基準(zhǔn)，從屏上得到各道模的孔徑，再綜合機(jī)械傳動比計算出各卷筒電機(jī)的頻率。考慮成本及四方變頻器便利的的通訊功能，各級電機(jī)的運(yùn)行頻率信號無需D/A模塊輸出模擬量來控制，直接通過PLC與變頻器的485通訊口發(fā)送實(shí)時頻率。變頻器的運(yùn)行及停機(jī)信號用外部端子由PLC輸出開關(guān)量來控制。
由于接絲模的變化使各級卷筒之間的速比發(fā)生變化，這樣就會影響在加減速過程中線材的張力。但四方變頻器特有的加減速時間與聯(lián)動比例存在某種對應(yīng)關(guān)系，所以在停機(jī)和啟動運(yùn)行過程中，無需如其它品牌變頻器一樣在加速和減速時，其當(dāng)前運(yùn)行頻率要運(yùn)用一定的的斜
