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1、 前言

金屬制品是冶金工業(yè)中的重要一環(huán)，但在我國該行業(yè)卻是一個(gè)薄弱環(huán)節，機械、電氣設備陳舊，阻礙了行業(yè)的發(fā)展。在金屬加工中，直進(jìn)式拉絲機是常見(jiàn)的一種，在以前通常都采用直流發(fā)電機－電動(dòng)機組（F-D系統）來(lái)實(shí)現，現在隨著(zhù)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)式拉絲機中大量使用，并可通過(guò)PLC來(lái)實(shí)現拉拔品種設定、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)計米等功能。

采用變頻調速系統的直進(jìn)式拉絲機技術(shù)先進(jìn)、節能顯著(zhù)，調速范圍在正常工作時(shí)為30:1，同時(shí)在5%的額定轉速時(shí)能提供超過(guò)1.5倍的額定轉矩。

2、 直進(jìn)式拉絲機變頻控制系統

該直進(jìn)式拉絲機主要對精軋出來(lái)的不銹鋼絲進(jìn)行牽伸，設計的工藝要求為：

（1）拉絲速度600m/min；

（2）加工品種主要三種，分別是進(jìn)線(xiàn)2.8mm→出線(xiàn)1.2mm、2.5mm→1.0mm、2.0mm→0.8mm；

（3）緊急停車(chē)斷頭不多于2個(gè)。

直進(jìn)式拉絲機是拉絲機中控制的一種，由于它是多臺電機同時(shí)對金屬絲進(jìn)行拉伸，作業(yè)的效率很高。不象以前經(jīng)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(shí)它對電機的同步性以及動(dòng)態(tài)響應的快速性都有較高的要求。由于不銹鋼材料特性比較脆，缺少像高碳鋼絲或者鋼簾線(xiàn)那樣的韌性，比較容易在作業(yè)過(guò)程中拉斷。

本系統共有8臺11KW變頻器。系統的電氣配置為活套一臺，安裝在第一級，作用是將成卷的不銹鋼絲牽引到拉絲部分，由于活套可以自由打滑，因此這臺電機不需要特別的控制。拉絲部分共有六個(gè)直徑400mm的轉鼓。每個(gè)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(shí)候，絲會(huì )在擺臂的氣缸上面產(chǎn)生壓力使得擺臂下移。是收卷電機，該部分采用自行滑動(dòng)的錐形支架，整個(gè)過(guò)程卷徑基本不變化，因此不需要用到卷徑計算功能。八臺電機功率采用變頻專(zhuān)用電機，同時(shí)帶有機械制動(dòng)裝置。

直進(jìn)式拉絲機的系統邏輯控制較為復雜，有各種聯(lián)動(dòng)關(guān)系，由PLC實(shí)現。同步方面的控制則全部在西馳CFC610系列變頻器內部實(shí)現，不依賴(lài)外部控制。

其工作原理是：根據操作工在面板設定決定作業(yè)的速度，該速度的模擬信號進(jìn)入PLC，PLC考慮加減速度的時(shí)間之后按照一定的斜率輸出該模擬信號。這樣做的目的主要是滿(mǎn)足點(diǎn)動(dòng)、穿絲等一些作業(yè)的需要。PLC輸出的模擬電壓信號同時(shí)接到所有變頻器的V1輸入端，作為速度的主給定信號。各擺臂位移傳感器的信號接入到對應的轉鼓驅動(dòng)變頻器作為PID控制的反饋信號。根據擺臂在中間的位置，自己設定一個(gè)PID的給定值。這個(gè)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CFC610系列變頻器，就在于它能輕松實(shí)現主速度跟隨加PID微調的功能，而無(wú)須額外的控制板。
   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。
圖一所示為PID控制原理：

3、結束語(yǔ)

本系統在優(yōu)化參數值之后，設備試機時(shí)速度600米/min非常穩定，完全解決了原來(lái)采用同步板高速度下面不穩的問(wèn)題（原來(lái)只能開(kāi)到300米/min）。通過(guò)各種工況下的對比測試，和采用進(jìn)口直流驅動(dòng)器的拉絲機性能一樣，同時(shí)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(jiǎn)練、邏輯清晰，成本與原來(lái)相比還有較大的降低，的確是個(gè)性?xún)r(jià)比優(yōu)良的方案。