V560系列變頻器通訊控制在直進式拉絲機的應用

一、引言
       金屬制品是冶金工業(yè)中的重要一環(huán)，但在我國該行業(yè)卻是一個薄弱環(huán)節(jié)，機械、電氣設備陳舊，阻礙了行業(yè)的發(fā)展。在金屬加工中，直進式拉絲機是常見的一種，也是比較先進且具發(fā)展前途的拉絲設備。以前通常采用直流發(fā)電機-電動機組（F-D系統）來實現拉拔工藝，隨著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，并通過配合PLC來實現拉拔品種設定、操作自動化、生產過程控制、實時閉環(huán)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(jié)能顯著，調速范圍在正常工作時為30:1，同時在5%的額定轉速時可提供超過1.5倍的額定轉矩。
     本文以某生產不銹鋼絲的直進式拉絲機現場為例，來說明變頻控制的應用過程和效果。
二、工藝介紹和要求
       該設備主要對不銹鋼絲進行牽伸拉拔，進線5.5mm，經過4道拉拔模具作用，出線2.82mm，最高拉拔速度5m/s（變頻器運行100Hz）。拉絲部分共有6個直徑600mm的轉鼓，相鄰轉鼓之間安裝有用于檢測位置的氣缸擺桿，采用位移傳感器可以檢測出擺臂的位置，當兩級輥輪速度差較大時，線材會在擺臂的氣缸上面產生壓力使得擺臂下移，使前級PID輸出量增大，疊加到主速度上，控制鋼絲入模時的張力恒定。收卷部分采用工字輪進行收線，系統會根據卷徑變化自動修正主給定頻率，并通過調諧輥調整的方式來達到線速度恒定。
主要要求如下：
1.每級具有點動正轉、點動反轉功能
2.具有前聯（第一臺無前聯），后聯功（收卷無后聯）功能
3.具有跳模功能（包括主拉），并根據跳模情況，自動計算系統頻比
4.系統運行最大速度為5m/s（變頻器運行100Hz）
5.系統具備自動計米、計重功能，并在設定米數、重量到達時，具備自動停機功能。
6.加速和減速平穩(wěn)，沒有大的波動
7.系統運行穩(wěn)定，并且具備斷線檢測報警停機功能

三、系統方案和調試
1.系統組成
2.系統方案及配線
依照直進式拉絲機秒體積相等的原則，系統根據人機界面設置的模具以及機械傳動比，在PLC內部計算包括N級從拉、主拉和收卷的每一級主給定速度，通過通訊方式傳送給變頻器，變頻器通過擺桿反饋的信號進行微調，來達到系統的每一級之間的張力恒定；PLC內部集成前聯、后聯、跳模、斷線檢測、計米計重等功能。
以如下接線圖（部分截圖）接線
3.系統動作邏輯要求
        第一臺和收卷只有3個邏輯關系，除了點動正轉、點動反轉等以外，第一臺有后聯功能，收卷有前聯功能。從第二級從拉到主拉分別有4個邏輯關系，分別是點動正轉、點動反轉、前聯、后聯。舉例如下：
3#點動正轉：3#閉合 正轉點動端子
3#點動反轉：3#閉合 反轉點動端子
3#前聯：1#運行，2#運行，3#運行，并且3#為主機（速度給定為PLC模擬量AI2給定，無擺桿反饋）
3#后聯：3#運行，4#運行， 5#運行
4.跳模功能
       除收卷外，系統的任何一臺或者多臺都可以被跳模（但主拉和N級從拉一般至少一臺保留作為主機），當在人機界面選擇某一臺或者多臺跳模后，系統會自動計算主機和余下從機之間的速度比例并同樣發(fā)送給變頻器。
5.調試參數
N級從拉參數設置
F0.0.07=7                               參數初始化和參數配置
F0.2.25=17                             通道1設定源為通訊設定
F0.2.26=23                              通道2設定源為過程PID輸出
F1.0.03=2.00                           加速時間為2S
F1.0.04=2.00                           減速時間為2S
F1.0.09=5.00                           點動加速時間為5S
F1.0.10=5.00                           點動減速時間為5S
F3.0.12=6                                  DO1為故障輸出
F3.0.21=26                                斷線檢測功能檢測
F7.0.08=60.0                             PID設定值
FC.0.01=0.55                            過程PID的P值
FC.0.02=20                                過程PID的I值
FC.0.03=0.2                               通道2系數1
FC.0.06=0.6                               通道2系數2
主拉參數設置
F0.2.25=17                                  頻率設定源為通訊設定
F1.0.03=2.0                                 加速時間為2S
F1.0.04=2.0                                 減速時間為2S
F1.0.09=5.00                               點動加速時間為5S
F1.0.10=5.00                               點動減速時間為5S
F3.0.00=7                                      DI1為運行信號
F3.0.01=5                                      DI2為正轉點動信號
F3.0.02=6                                      DI3為反轉點動信號
F3.0.03=14                                    DI4為EMS信號
F3.12=6                                          DO1為故障輸出
收卷參數設置
F0.0.07=7                           參數初始化和參數配置
F0.2.25=17                        通道1設定源為通訊設定
F1.0.03=2.00                     加速時間為2S
F1.0.04=2.00                      減速時間為2S
F1.0.09=5.00                     點動加速時間為5S
F1.0.10=5.00                      點動減速時間為5S
F3.0.12=6                            DO1為故障輸出
F3.0.21=26                          斷線檢測功能檢測
F7.0.08=60.0                       PID設定值
FC.0.01=0.55                       過程PID的P值
FC.0.02=20                          過程PID的I值
FC.0.03=0.2                          通道2系數1
FC.0.06=0.6                           通道2系數2
 

四、小結
       采用四方V560高性能矢量變頻器與PLC的通訊方案，通過系統的優(yōu)化，系統穿線、啟動停止非常平滑，高速穩(wěn)定運行（運行5m/S，變頻器運行100Hz），大大減少了斷線等故障。相比直流驅動系統，效率和節(jié)電率也顯著提高。事實證明，該系統不僅穩(wěn)定可靠，而且電氣器件配置簡練，邏輯清楚，便于故障檢查。