JX300系列變頻器拉絲機應用一
JX600系列變頻器在直線拉絲機上的應用
一、前言
在金屬制品生產及加工中，直進式拉絲機是常用的一種制造設備，在以前通常都采用電動機組及力矩電機來實現，但其控制的靈活性、自動化程度及能耗上，傳統的控制方式越來越不適應行業的發展。隨著控制技術和變頻調速技術的大量推廣，變頻控制開始在直進式拉絲機中大量使用，系統并可借助PLC來實現拉絲速度、品種設定、過程閉環控制、定長控制等功能。
直進式拉絲機，是由多臺拉伸電機同時對金屬絲進行拉伸，作業的效率很高。由于不銹鋼金屬絲特性比較生脆，且不允許鋼絲在模道內打滑，因此容易在拉伸的過程中拉斷，故嚴格要求金屬絲在各級模道中線速度同步，這樣，對各級電機的同步控制性能、速度穩態精度以及電機的動態響應的快慢都有較高的要求。
隨著變頻技術的快速發展，變頻器在拉絲機上的應用也越來越廣泛。作為專業生產高性能變頻器的嘉信電氣新開發的JX600系列變頻器，在拉絲機上得到了成功的應用。實踐證明，通過一系列的技術和電控措施，大大提高了拉絲機的同步精度，提高了拉絲機的生產效率，降低了拉絲的生產成本。
二、拉絲機的工作原理
直線式拉絲機組工藝流程如下圖所示，較粗的鋼絲從放線機放出，經過1#拉絲模后纏繞在1#卷筒上，再依次經過2#至N#拉絲機模及卷筒，后被拉拔成較細的鋼絲卷繞再收線機的工字輪上。在兩個相鄰的卷筒之間設有張力調諧輥，用于調整兩卷筒間鋼絲的張力，保證鋼絲在拉拔時不斷絲。由于卷筒間鋼絲在拉拔時近似一條直線，故稱其為直線式拉絲機組。
圖一 直線式拉絲機組工藝流程
直線式拉絲機組要順利可靠地高速拉拔，必須要嚴格保證各絲模出口處鋼絲秒流量相等。圖二為直線式拉絲機組拉拔示意圖，要保證秒流量相等，則必須滿足：
S1V1=S2V2……=SnVn
即(1-q1)V1=(1-q2)V2=……=(1-qn)Vn
其中，S1、S2……Sn 為各拉絲模出口處鋼絲的截面積；
V1、V2……Vn 為各拉絲機模出口處鋼絲的前進速度；
q1、q2……qn 為各拉絲機模的壓縮率
圖二 直線式拉絲機拉拔示意圖
三、拉絲機電控系統組成
本電控系統主要由變頻器、PLC、HMI人機友好界面組成。每個卷筒電機采用JX600系列變頻器驅動；PLC采用西門子S7-200；采用MODBUS總線；HMI人機友好界面采用昆侖通態12寸液晶觸摸屏。
人機界面主要實現工藝參數的設定、監控，通過485與PLC通訊，PLC為該控制系統的核心，通過人機友好界面設定的工藝參數，依據秒流量相等的原則，計算各卷筒變頻器的基本速度給定。在兩個相鄰的卷筒之間設有調整鋼絲張力的調諧輥，采用位移傳感器檢測調諧輥的機械位移，使它輸出線性的0-20mA（或0-10V）的電信號，該信號通過MODBUS的過程數據通道進行必要的開環反饋運算與各卷筒變頻器的速度基本給定信號合成處理并分配給控制卷筒的各變頻器，使各卷筒速度嚴格保持同步，確保鋼絲在低速、高速、加速、減速及穩速區不斷絲并順利拉拔。
四、拉絲機電氣控制對變頻器的要求
1、要求變頻器的啟動力矩大。拉絲機屬于大慣性設備，在低速時啟動電流大，因此要求變頻器啟動時具有150％轉矩，使各卷筒在啟動時同步。
2、要求變頻器具有較高的轉速精度。拉絲機屬于高度同步控制系統，在生產過程中，由于鋼絲自身材料的粗細不均和模具的磨損，會導致卷筒間張力動態變化，這要求變頻器快速并準確響應張力的變化，保持張力恒定。
3、要求變頻器通訊功能。在拉絲生產過程中，人機友好界面需要時時讀取變頻器輸出電流、運行頻率、輸出轉矩等參數，現場工人可以根據這些參數判斷拉絲生產的運行狀況，提高生產效率。
五、JX600系列變頻器針對拉絲機的特點
我公司生產的 JX600 系列電流閉環矢量型變頻調速器選用了新的功率模塊和先進的DSP控制，采用優化的電流矢量控制方式，具有精度高、噪音低、轉矩大、性能可靠等特點，適用于三相異步電動機的無級調速。針對上述拉絲機現有的情況，該系列變頻器具有以下性能：
1、低速額定轉矩輸出大，帶載能力強，低速時可達到180%的額定轉距輸出。啟動電流平滑，啟動電流可控制在額定電流以內。延長了機軸、齒輪、皮帶等機械件的使用壽命，減少了維修費用。
2、具有自動節能運行模式，自動調整變頻器的輸出電壓，節能效果可在10%以上。功率因素較高，可達到95%以上。
3、具有轉矩提升功功能，加減速時間可調。根據現場拉絲機運行狀態調整輸出電壓，實現小的沖擊電流及小的回升電壓。
4、具有MODBUS通訊功能，可通過通訊方式控制變頻器的啟停和運行頻率，并讀取變頻器的運行參數。
5、具有各種完善的保護功能及故障診斷系統，具有過電壓、過電流及失速保護等功能，過載能力強，并且可調。
6、使用方便，安裝簡單。有壁掛式安裝和落地式安裝，其中落地式安裝可直接放置在地面上，不需要任何安裝孔及附屬裝置。柜體表面有啟停按鈕和調速旋鈕，可直接使用；有電壓表和電流表顯示及運行、故障指示，可實時監視現場電壓、電流及拉絲機的工作狀態。
因此JX600系列變頻器可滿足在拉絲機上的電氣節能及各種生產工藝要求的需要。
六、拉絲機控制系統功能與性能指標
1、運行平穩，張力臂調整幅度小。線速度可達 200-300米 / 分 （根據機械性能）。
2、在 PLC 控制下，實現由交流變頻器對交流異步電機的平滑無級變頻調速。采用開關量邏輯組合功能，操作使用靈活、方便。
3、界面采用12寸觸摸屏，各種功能直觀，簡單。
4、各拉絲頭可獨立啟動、停止、調速。各拔絲頭可自由組合使用。
5、各頭設有低速點動開關，可實現正反方向點動。有正向聯動和反向聯動功能，退絲聯動功能。
6、無啟動沖擊電流，不會對電網造成負載電壓波動。且電流、電壓可隨時觀察。
7、有米數記憶、到數報警、重量計算等計量功能，方便使用。
8、具有過壓、欠壓、缺相、過載保護等多項功能。
9、短線急停不斷線功能，每拉絲頭緊急剎車功能。
九、結束語
直線式拉絲機電控系統現已投入使用，其運行情況表明：方案可行，控制穩定可靠，操作方便，達到設計要求，并受到用戶好評。
備案號：
