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海浦蒙特HD50在直进式拉丝机上的应用

浏览次数: 日期:2017年6月8日 09:03

摘要:本文简单介绍了海浦蒙特HD50变频器在直进式拉丝机上的应用。阐述了直进式拉丝机的工作原理及其工作过程,从实际应用出发介绍了直进式拉丝机变频控制系统的配置、简单调试过程及优点。

 

 

1 引言

 

  直进式拉丝机是一种高速、高效、无弯曲、无扭转、强冷却、性价比非常卓越的无滑动连续式拉丝机,在欧美等发达国家或地区早已经得到广泛的应用。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。尽管直进式拉丝机较滑轮式拉丝机在生产效率、生产成本、产品质量等方面存在绝对的优越性,但其昂贵的一次性投资,使许许多多国内金属制品企业望而却步。

  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。

 

 

2 海浦蒙特变频器特点

 

  海浦蒙特变频器采用磁场定向电流闭环矢量控制方式,采用美国TI公司先进的32bit电机控制专用DSP,主频达到150M,能够更高速更精确的完成复杂的矢量控制算法。

  过载能力:150%额定输出电流2分钟;180%额定输出电流10秒

  驱动电机类型:交流异步电机、同步电机

  控制方式:V/f控制;开环矢量控制(SVC);闭环矢量控制(VC)

  运行命令设定方式:操作面板设定;外部端子设定;通过SCI通讯口由上位机设定

  速度设定方式:数字设定、模拟设定、SCI通讯设定

 

  速度设定分辨率:数字设定:0.01Hz

  模拟设定:0.1%×最大频率

  速度控制精度:±0.5%(SVC);±0.05%(VC)

  速度控制范围:1:100(SVC);1:1000(VC)

  转矩控制响应:<200ms(SVC);<50ms(VC)

  起动转矩:180%额定转矩/0.5Hz(SVC);180%额定转矩/0Hz(VC)

  转矩控制精度:±5%

 

 

3 工作原理

 

  直进式拉丝机是有多个拉拔头组成的小型的连续生产设备,通过逐级拉拔,可以一次性把钢丝冷拉到所需的规格,所以工作效率比较高。但是,由于通过每一级的拉拔后,钢丝的线径发生了变化,所以每个拉拔头工作线速度也应有变化。

  根据拉模配置的不同,各个拉拔头的拉拔速度也要变化。拉拔速度的基准是每个时刻通过拉模的钢丝的秒流量体积不变,即使公式成立:πR2×V1=πr2×V2,其中:

R:进线钢丝的直径;R:出线钢丝的直径;V1:进线钢丝的线速度;V2:出线钢丝的线速度

  直进式拉丝机的各个拉拔头的工作速度就是基于以上的公式,保证各个拉拔头同步运行。但是以上说明仅是基于理想状态的稳态工作过程,由于机械传动的误差以及机械传动的间隙,还有在起动、加速、减速、停止等动态的工作过程中,各个拉拔头就无法保持同步,所以我们在直进式拉丝机上采用了位移传感器,动态测量各个拉拔头间的钢丝的张力,然后把张力转换成标准信号(0/4-20mA或0-10V),反馈给调速变频器,变频器接收到该信号后用作闭环PID过程控制,在主速度上叠加上PID计算的调整量,保持各个张力检测点的张力恒定,也就保证直进式拉丝机工作在同步恒张力的工作状态。

 

 

4 直进式拉丝机变频控制系统配置

 

  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海浦蒙特HD50变频器内部实现。系统配置如图1所示:

  机台上有11个塔轮,其中1#-10#采用海浦蒙特HD50拉丝机专用变频器,分别对应位移传感器。位移传感器反馈给变频器4-20mA的电流信号,变频器以此保证线材的恒张力。

  11#采用海浦蒙特HD50拉丝机专用变频器,没有张力机构。

  12#同样采用海浦蒙特HD50拉丝机专用变频器控制收线轮,与1#-10#不同的是,收线工字轮的卷径在不断的变化,同时还要保持线材恒张力,以免张力过大断线或太松乱线。

  工作过程:根据在触摸屏设定的作业速度,该速度信号进入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AI1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的AI2作为PID控制的反馈信号。根据摆臂在中间的位置设定一个PID的给定值。该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。

图1  直进式拉丝机系统示意图

拉丝参数设置:

5 结语

  本系统在优化参数值之后,设备试机时速度650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。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,同时设备效率以及节电率明显提高。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,是个性价比非常高的方案。

所属类别: 线缆线材

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