-
-
手机阅读
一、拉丝机原理：
拉丝机原理简述：
双变频伸线机为电线电缆的主要加工设备，属于拉丝机的一种。它通过机械机构传动导轮，牵引丝线经过拉丝模，逐步将丝线牵引到目标直径。为了保证出线的线径均匀，保证产品质量，使丝线通过一个张力杆，调节张力杆的重量，达到调节丝线直径的目的。而保证张力杆的平衡，是保证线径均匀，保证好的产品质量的先决条件。控制的关键在于保证张力杆的稳定和平衡。简单的开环控制和普通PID调节是远远达不到要求的。因此，现有的拉丝机有不同的控制方案：1、使用PID控制板。调节控制板的电子元器件参数，达到调节稳定度的目的。使用此方法具有很大的劣势，因为电子元器件随温度等外界环境的变换而变换导致PID参数改变，需要长期的维护。2、使用外部PLC控制。可以内部集成PID算法，稳定性比较好，但是PLC的成本压力，使这种方案的采用较少。3、使用单片机控制系统或者人机界面替代PLC，集成外部显示信号，做到控制的人性化。但是与PLC控制类似，无形中增加了厂家的制造成本。4、使用拉丝机专用卷绕变频器。当前市场上针对拉丝专用的变频器种类比较多，控制方法也不相同，但有一个共同点，集成了部分拉丝机设定和显示功能，使用前馈PID算法，保证了拉丝机稳定可靠运行。针对无锡新区客户，我们推荐使用四方拉丝机专用变频器。分析如下：
客户原有控制方案使用东元做主拉变频器，通过PID控制板实现张力闭环控制。客户反映，由于PID反馈控制板的参数调试困难比较大，维护不方便，使用过程中，由于PID板电子器件的寄生参数变化经常导致产品的性能不稳定，需要工程师及时跟进维护，运行中摆动幅度较大，影响产品品质。四方拉丝机专用变频器的参数调节简单，稳定度比PID控制板优化，参数的可拷贝功能，减免了调节参数的繁琐过程。
二、产品功能特点：
E380是四方电气于2007年年初推出的集成型变频器，在E350系列的基础上，改进了硬件和软件设计，集成了多种专用功能，针对拉丝行业，E380改进了PID设计，通过参考主机频率的前馈PID设计，达到张力的平衡，为实现主机和卷绕的稳定同步。此外如主机为E380系列，则可通过RS485通信功能联动，实现加工产品的高性能。
E380系列拉丝专用软件模块特点：
1：前馈PID功能控制，节省PID控制板。
2：自适应PID参数调整，变频器自优化PID调节性能。
3：简单易懂的拉丝专用参数组，大大减少客户调试时间和难度。
4：转速检测和显示，线长计长设定和检测，显示功能，节省客户转速显示表，计5：米表等设备成本。
5：多种断线检测和报警方式，避免出现意外情况下的事态扩大。
6：RS485联动控制，且可随意调节的联动比例，增加了联动信号的精度，更易于实现张力杆的稳定控制。
7：软件的模块化设计，可切换到通用模式。
三、系统概述：
伸线动力： 东元7200MA－4T0037变频器
收卷动力： 四方E380－4T0022拉丝专用变频器
进线径： ф0.5
出线径： ф0.06
张力反馈方式： 360度高精度旋转电位计，重力式摆杆反馈。
模数：22
四、拉丝伸线机系统实现：
1、外围器件功能说明：
R1 拉丝机主拉调节电位机
R2 反馈杆高精度旋转电位计
R3 从机外接制动电阻
S1 主机启动常开自锁按钮
S2 主机停机常闭自锁按钮
S3 主机点动脚踏点动开关
S4 主机以及从机故障复位非自锁开关
S5 断线检测接近开关
M1 抱闸信号控制继电器
M2 排线机启动信号控制接触器
2、主机接线功能说明：
15V VIN GND 主机频率给定
DI1 DG 主机正转－停机指令
DI3 DG 从机故障反馈信号
DI5 DG 主机点动指令
DI4 DG 主机，从机外部复位
RA RB RC 主机故障输出报警
AO1 GND 主机频率类比信号输出
DO1 DOG 主机频率到达信号
3、从机接线功能说明：
VC2 GND 主机联动频率信号
PLS CM 测速转盘脉冲信号
X1 CM 断线检测信号
RST CM 从机外部复位信号
FWD CM 从机正转启动信号
TA TB TC 从机故障反馈信号
VS VC1 GND 反馈模拟输入信号
OC2 CM 断线抱闸输出信号
OC1 CM 排线机启动信号
PB P+ 从机外接制动电阻
五、控制功能注意事项：
1：主机点动信号与主机控制从机启动
为了确保主机的点动独立，从机的启动在主机启动后执行，方案中使用主机的集电极输出作为控制从机的启动信号，需要设定主机的点动频率低于DO1的频率检出对应频率。
2：主机与从机的故障复位
在运行中，如从机出现故障，通过主机的DI3端口检测，使主机做出对应的处理，当故障排除后，可通过S4开关进行手动复位，S4的复位是同时对主机和从机进行复位。
3：主机和从机的同步控制
主拉变频器输出频率决定了整个拉丝机械的工作效率，同时也为卷绕机的PID环节提供前馈频率信号，从而使卷绕变频器的PID功能输出稳定，保证摆杆的稳定运行。主机通过类比输出AO1，输入到从机VC2模拟信号输入端。
4：张力杆反馈调节
张力反馈电位计R2为360度的高精度电位计，通过E380监控参数监测，当摆杆位置最低时，对应反馈D-9的值为0。当摆杆位置最高时，对应反馈D-9的值为100，同时保证在平衡点反馈值与设定值一致，可以通过调节对应模拟输入通道的特性实现。
5：断线检测功能
使用X1端子作为变频器断线检测接近开关，通过参数调节，当摆杆在低位时，通过设定的延迟时间，对断线故障进行判断，从而及时停止从机的运行。同时输出电动机抱闸信号。使主机和从机停止运行。变频器输出故障FU.24，在设定时间内，可将FU.24自动复位。
6：线速度检测
卷绕机的线速度检测通过滑动导轮的接近开关实现，通过检测接近开关信号的频率，可以实现卷绕机线速度的检测，从而实现计米功能和自动计长功能。现有控制方式中，导轮每转动一圈，接近开关输出一开关信号。丝线最大线速度需要根据导轮的半径具体计算。
F8.9=2*（3.14）*R*[（F2.7）*1000]
（其中R为导轮的半径，单位为m，F8.9的单位为m/S）。
附录1：东元变频器主机主要参数表：
主机参数参考表及简单说明：
功能代码 | 名称 | 出厂值 | 参考设定值 | 参数简述 |
AN-17 | 寸动频率 | 6.00 | 3.0 | 点动频率3HZ |
BN-01 | 加速时间1 | 10 | 60 | 主机加速时间60S |
BN-02 | 减速时间1 | 10 | 60 | 主机减速时间60S |
CN-02 | 最大输出频率 | 60 | 75 | 上限运行频率75HZ |
CN-04 | 最大电压时输出频率 | 60 | 75 | 最高运行频率75Hz |
CN-29 | 加速频率检出 | 0 | 3.60 | 加速频率检出为3.6HZ |
CN-30 | 减速频率检出 | 0 | 3.60 | 减速频率检出为3.6HZ |
CN-31 | 频率检出幅度 | 2.00 | 0.50 | 频率检出幅度0.5HZ |
SN-04 | 运行命令选择 | 0 | 1 | 外部端子控制运转指令 |
SN-05 | 运行频率指令 | 0 | 1 | 控制回路端子控制频率 |
SN-06 | 停止方式选择 | 0 | 0 | 减速停机 |
SN-08 | 反转机能选择 | 0 | 1 | 反转禁止 |
SN-24 | 频率类比特性 | 0 | 0 | VIN频率输入 |
SN-25 | 端子5功能选择 | 02 | 12 | DI5输入功能选择点动运行 |
SN-31 | DO1功能选择 | 0 | 5 | DO1输出选择FDT |
SN-33 | AO1功能选择 | 0 | 1 | 输出频率对应模拟量输出 |
功能代码 | 名称 | 出厂值 | 参考设定值 | 参数简述 |
F0.0 | 模式选择 | 0001 | 0001 | 拉丝模式 |
F0.1 | 频率输入通道 | 0 | 5 | 前馈电压输入源 |
F0.4 | 运行命令通道 | 0000 | 0001 | 主机控制从机启动 |
F0.7 | 下限频率 | 0 | 0 | |
F0.8 | 上限频率 | 50 | 75 | 上限频率设定为75Hz |
F0.10 | 加速时间 | × | 1 | 加速时间1S |
F0.11 | 减速时间 | × | 1 | 减速时间1S |
F2.2 | VC2输入下限 | 0 | 0 | 前馈电压最小0V |
F2.3 | VC2输入上限 | 10 | 10 | 前馈电压最大10V |
F2.6 | PLS输入下限 | 0 | 0 | 线速度脉冲最小0Hz |
F2.7 | PLS输入上限 | 10 | 0.2 | 线速度脉冲最大200Hz |
F2.8 | 最小设定频率 | 0 | 0 | 前馈电压对应频率 |
F2.9 | 最大设定频率 | 50 | 75 | 前馈电压对应频率 |
F3.0 | 输入端子1选择 | 1 | 34 | 断线接近开关输入端子 |
F3.6 | 输出端口1选择 | 0 | 2 | OC1选择FDT电平输出 |
F3.7 | 输出端口2选择 | 22 | 22 | OC2抱闸输出 |
F3.8 | 继电器输出 | 16 | 16 | 变频器故障输出 |
F3.10 | FDT水平设定 | 10 | 2 | 排线机2HZ启动 |
F3.11 | FDT输出延迟 | 2 | 0.1 | 排线机延迟0.1S |
F4.5 | 断线等待时间 | 0.1 | 0.1 | 断线后等待0.1秒输出抱闸 |
F4.17 | 第二加速时间 | 1 | 0.7 | PID环加速时间 |
F4.18 | 第二减速时间 | 1 | 0.7 | PID环减速时间 |
F7.0 | PID反馈通道 | 1 | 0 | 反馈杆通道选择VC1 |
F7.1 | PID功能设置 | 0021 | 0021 | 根据运行频率调整PID |
F7.2 | 比例增益1 | 1 | 0.95 | 比例增益1为0.95 |
F7.3 | 积分时间1 | 10 | 10 | 积分时间常数1为10 |
F7.4 | 微分时间1 | 2 | 5 | 微分时间常数1为5 |
F7.5 | 比例增益2 | 1 | 0.2 | 比例增益2为0.6 |
F7.6 | 积分时间2 | 15 | 40 | 积分时间常数2为30 |
F7.7 | 微分时间2 | 5 | 4 | 微分时间常数2为5 |
F7.8 | PID上限限幅 | 20 | 20 | PID限幅20 |
F8.0 | 启动延时增益 | 10 | 8 | 启动延迟为8 |
F8.1 | 起始动作频率 | 6 | 3.5 | 等待主机频率3.5HZ后启动 |
F8.8 | 线速度输入源 | 0 | 4 | 脉冲输入 |
F8.9 | 最大线速度 | 2500 | 2000 | 最大线速度2500m/s |
F8.12 | 断线检测方式 | 0 | 1 | 根据反馈杆接近开关检测 |
F8.13 | 断线检测最低频率 | 10 | 12 | 从机超过15HZ开始检测 |
F8.14 | 断线检测下限值 | 10％ | 20％ | 摆杆下限20％检测 |
F8.16 | 断线检测判断延时 | 2 | 0.5 | 断线延时判断时间0.5S |
F8.17 | 断线故障自动复位 | 0 | 1 | 故障自动复位有效 |
F8.18 | 断线故障自动复位 | 15 | 7 | 断线故障自动复位时间 |
F8.20 | 刹车时间 | 3 | 7 | 刹车保持时间 |
1：摆杆反馈位置调试
四方变频器启动过程不需要人为参与，因此，必须保证几个先决条件：（1）、启动初始时，摆杆位置反馈值处于最小。（2）、启动过程完成后，摆杆的平衡稳定点处于反馈中间位置。可以通过监测参数D－9，调节参数F2.2,F2.3实现（即保证摆杆最低位置D-9=0,摆杆最高位置D-9=100，摆杆平衡位置D-9=50）。
2：启动停机过程调试
四方变频器使用独特的启动算法，最大限度保持卷绕机摆杆启动过程的平稳，实现启停不断线。影响起停的关键的参数有：
（1）、主机的加减速时间。主机加减速时间越长，启停稳定度越高，一般推荐使用50S以上。
（2）、从机的加减速时间。从机加减速时间有加减速时间1，加减速时间4，其中加减速时间1为变频器的输出频率加减速，加减速时间4为前馈PID的PID环输出加减速时间。为了保证变频器启动停机以及平稳运行时的快速响应，在保证变频器无故障输出时，应该尽量减少此两个加减速时间。
（3）启动平滑时间。平滑时间是指启动过程中摆杆被拉起的时间，时间越长，摆杆启动平稳度越好，时间越短，摆杆启动越快，需要折中选择。
（4）机械传动比。四方变频器具有自动识别机械传动比功能，在第一次使用时，如果没有正确设置机械传动比，则可能出现启停不稳定的情况。可以通过人为调节正确的机械传动比实现启动停机稳定，也可以通过第一次启动，使变频器自动识别，在第二次及以后的启动过程，均可以保证变频器正常启停。
3：摆杆平稳度调试
摆杆的平稳度是检验变频器性能的标准，四方变频器使用的是前馈PID功能算法，最大限度保证了摆杆平稳运行。四方变频器可以选择单一参数组，也可以选择根据运行频率实际自动调节PID参数组。以下论述PID参数组基本调试方法：
（1）、比例增益。比例增益影响PID环节的快速响应。当摆杆在启停或者稳定运行时出现较大超调时，可适当增加此参数值。
（2）、积分时间。积分时间常数使保证PID环节稳定的关键参数，增加积分时间，可以减少在稳定运行时的摆杆振幅。过大的积分时间常数容易形成摆杆的大幅超调。
（3）、微分时间。微分时间常数可使PID环节做出预先判断，抑制摆杆超调，但是此参数值设置过大，容易出现振荡。
七、拉丝专用监控参数及说明：
d-0: 变频器输出频率
d-6: 前馈叠加频率
d-8: 摆杆位置设定值
d-9: 摆杆位置反馈值
d-10: 从机运行线速度
d-11: 累计卷绕线长
d-20: 卷径当前值
d-21: PID环输出频率
d-22: 自适应同步增益