变频器在直进式拉丝机上的应用.doc

变频器在直进式拉丝机上的应用一、引言汽车工业快速发展，对汽车轮胎需求也快速增长。同时，我国高等级公路快速发展，汽车运行速度也大大提高了，这就对汽车轮胎质量提出了更高要求。而钢联线作为轮胎重要组成部分，对轮胎强度起着重要作用。钢联线质量直接影响着轮胎质量、品质、等级。作为钢联线主要生产设备直进式拉丝机，应用也越来越广泛。早期直进式拉丝机，主要以进口为主，包括德国、意大利、韩国等进口拉丝机为主，这些系统有直流调速，也有交流变频调速。现这些设备一些大钢联线生产厂还应用。近年来，国内机械加工能力提高，以及自动化控制技术发展，直进式拉丝机已基本实现国产化。江阴、靖江等几家拉丝机生产厂，都已生产出交流变频同步调速直进式拉丝机。这个应用案例就是酷马Q9000高性能矢量变频器江阴生产直进式拉丝机上配套案例。二、直进式拉丝机工作原理简介直进式拉丝机是有多个拉拔头组成小型连续生产设备，逐级拉拔，可以一次性把钢丝冷拉到所需规格，工作效率比较高。，每一级拉拔后，钢丝线径发生了变化，每个拉拔头工作线速度也应有变化。拉模配置不同，各个拉拔头拉拔速度也要变化。拉拔速度基准是每个时刻拉模钢丝秒流量体积不变，以下公式成立：R2V1= r2V2其中 R：进线钢丝直径V1：进线钢丝线速度r： 出线钢丝直径V2：出线钢丝线速度直进式拉丝机各个拉拔头工作速度就是基于以上公式，保证各个拉拔头同步运行。，以上说明是基于理想状态稳态工作过程，机械传动误差以及机械传动间隙，还有起动、加速、减速、停止等动态工作过程中，各个拉拔头就无法保持同步，现大多数直进式拉丝机上都有张力传感器，动态测量各个拉拔头间钢丝张力，再把张力转换成标准信号（020mA或010V），用这个标准信号反馈给调速变频器，变频器用这个信号作闭环PID过程控制，主速度上叠加上PID计算调整量，保持各个张力检测点张力恒定，也就保证了直进式拉丝机工作同步恒张力工作状态。以上说明，直进式拉丝机对变频器性能提出较高要求。变频器应具有以下性能。1，低频起动力矩大，过载能力强，速度精度高2，有内置PID功能，PID参数丰富3，动态响应快，我们选用了酷马Q9000系列高性能矢量变频器作为直进式拉丝机驱动装置，该变频器实际使用中也完全满足了拉丝机要求，响应快，起动力矩大，过载能力强，矢量控制时速度控制精度达到0.2%（无PG），有内置PID，PID参数丰富，包括PID增益、限幅、偏置等等。三、配置及说明直进式拉丝机电气系统配置如下图所示，主要包括以下几个部分：触摸屏西门子TP270，10真彩，可编程控制器（PLC）西门子S7-315-2DP，带Profibus现场总线接口，变频器酷马Q9000系列高性能矢量变频器，内置PID，传感器图尔克线性传感器，010V，或420mA。触摸屏与PLCMPI总线连接，PLC与变频器之间Profibus现场总线连接，组成高速现场总线网络，数据传输速率达到1.5M，极大提高了变频器响应速度，提高了同步精度，基本上做到了正常工作时不断丝。这对提高工作效率非常有效。Q9000Q9000Q9000参数名称出厂设定设定21-01频率指令选择1121-02运行指令选择1121-03停止方法选择0131-01加速时间110.0831-02减速时间210.0836-01载波频率的上极限12.5241-01频率指令10.005051-01输入电压的设定20038051-04最高输出频率60.08051-05最大电压200.038051-06基础频率60.05051-08中输出频率电压11.025.151-13基础电压0.038052-01电机额定电流1.9029.652-02电机额定滑差2.900.8252-03电机空载电流1.2013.852-05电机的线间电阻9.8420.67552-07电机的铁心饱和系数10.500.4252-08电机的铁心饱和系数20.750.68T2-01端子RA-RC的功能选择0ET3-12滤波常数0.001T5-01传送地址1F3T5-02传送速度的选择34P3-04减速中失速防止功能选择10整个系统领航速度是由最后一台拉拔变频器决定，再每道拉模压缩比与减速比，计算其它每个机台主给定速度，机械上误差和拉模磨损，使给定参数与实际数值有一定差异，这个差异就张力臂来纠正。事实上，张力臂下面连接着一只位置传感器，该传感器测量出张力臂转动角度，输出一个010V模拟量信号给变频器，变频器再设定位置值（一个相对与10V百分比值），PID计算，输出频率上叠加上一个纠偏量，消除上述差异。系统中，触模屏作为人机界面，起着人机接口作用，每道拉模压缩比，就是触模屏输入，触模屏还能存储若干套不同拉模参数，方便用户快速选择成套拉模参数，而不必每次都要输入参数，方便了用户，提高了效率。触模屏还显示工作中各道拉模实际工作参数，包括电压、电流、速度等等，系统出现报警时，触模屏上及时显示系统故障内容，方便用户及时诊断，排除一些简单故障。触模屏与PLC是MPI连接，速率为：187.5K。PLC是整个系统控制中心，控制着整个系统工作流程。按钮操作，控制每个机台前联动、后联动、点动及整个系统点动、自动运行。触模屏输入拉模压缩比参数，计算每个机台同步速度，并Profibus总线传输给变频器，由变频器直接驱动机台电机工作。PLC还Profibus总线，从变频