易驅(qū)變頻器在拉絲機(jī)上的應(yīng)用
摘要: <p> 一, 引言<br /> 隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展,對汽車輪胎的需求也快速增長。同時(shí),由于我國高等級公路的快速發(fā)展,汽車的運(yùn)行速度也大大提高了,這就對汽車輪胎的質(zhì)量提出了更高的要求。而鋼聯(lián)線作為輪胎的重要組成部分,對輪胎的強(qiáng)度起著重要作用。鋼聯(lián)線的質(zhì)量直接影響著輪胎的質(zhì)量、品質(zhì)、等級。作為鋼聯(lián)線的主要生產(chǎn)設(shè)備直進(jìn)式拉絲機(jī),應(yīng)用也越來越廣泛。早期的直進(jìn)式拉絲機(jī),主要以進(jìn)口為主,包括德國、意大利、韓國等地進(jìn)口的拉絲機(jī)為主,這些系統(tǒng)有直流調(diào)速的,也有交流變頻調(diào)速的。現(xiàn)在這些設(shè)備在一些大的鋼聯(lián)線生產(chǎn)廠還在應(yīng)用。近年來,隨著國內(nèi)機(jī)械加工能力的提高,以及自動化控制技術(shù)的發(fā)展,直進(jìn)式拉絲機(jī)已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。在江陰、靖江等地的幾家拉絲機(jī)生產(chǎn)廠,都已生產(chǎn)出交流變頻同步調(diào)速的直進(jìn)式拉絲機(jī)。在這些設(shè)備上,有的應(yīng)用了進(jìn)口的變頻器,如:Danfoss、ABB、以,有的也應(yīng)用了國產(chǎn)的變頻器,如:易驅(qū)等。<br /> 這個(gè)應(yīng)用案例就是易驅(qū)ED5000變頻器在江陰生產(chǎn)的直進(jìn)式拉絲機(jī)上的配套案例。<br /> 二,直進(jìn)式拉絲機(jī)工作原理簡介<br /> 直進(jìn)式拉絲機(jī)是有多個(gè)拉拔頭組成的小型的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備,通過逐級拉拔,可以一次性地把鋼絲冷拉到所需的規(guī)格,所以工作效率比較高。但是,由于通過每一級的拉拔后,鋼絲的線徑發(fā)生了變化,所以每個(gè)拉拔頭工作線速度也應(yīng)有變化。<br /> 根據(jù)拉模配置的不同,各個(gè)拉拔頭的拉拔速度也要變化。拉拔速度的基準(zhǔn)是每個(gè)時(shí)刻通過拉模的鋼絲的秒流量體積不變,即使以下公式成立:<br /> πR2×V1= πr2×V2<br /> 其中 R:進(jìn)線鋼絲的直徑<br /> V1:進(jìn)線鋼絲的線速度<br /> r: 出線鋼絲的直徑<br /> V2:出線鋼絲的線速度<br /> 直進(jìn)式拉絲機(jī)的各個(gè)拉拔頭的工作速度就是基于以上的公式,保證各個(gè)拉拔頭同步運(yùn)行。但是,以上的說明是基于理想狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)工作過程,由于機(jī)械傳動的誤差以及機(jī)械傳動的間隙,還有在起動、加速、減速、停止等動態(tài)的工作過程中,各個(gè)拉拔頭就無法保持同步,所以,現(xiàn)在大多數(shù)的直進(jìn)式拉絲機(jī)上都有張力傳感器,動態(tài)測量各個(gè)拉拔頭間的鋼絲的張力,再把張力轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(0~20mA或0~10V),用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號反饋給調(diào)速變頻器,變頻器用這個(gè)信號作閉環(huán)PID過程控制,在主速度上疊加上PID計(jì)算的調(diào)整量,保持各個(gè)張力檢測點(diǎn)的張力恒定,也就保證了直進(jìn)式拉絲機(jī)工作在同步恒張力的工作狀態(tài)。<br /> 根據(jù)以上的說明,直進(jìn)式拉絲機(jī)對變頻器的性能提出較高的要求。變頻器應(yīng)具有以下的性能。<br /> 1,低頻起動力矩大,過載能力強(qiáng),速度精度高<br /> 2,有內(nèi)置PID功能,PID的參數(shù)豐富<br /> 3,動態(tài)響應(yīng)快<br /> 所以,我們選用了ED5000高性能電流矢量變頻器作為直進(jìn)式拉絲機(jī)的驅(qū)動裝置,該變頻器在實(shí)際使用中也完全滿足了拉絲機(jī)的要求,響應(yīng)快,起動力矩大,過載能力強(qiáng),在矢量控制時(shí)速度控制精度達(dá)到0.2%(無PG),有內(nèi)置PID,PID參數(shù)豐富,包括PID增益、限幅、偏置等等。<br /> 三,配置及說明<br /> 直進(jìn)式拉絲機(jī)的電氣系統(tǒng)配置如下圖所示,主要包括以下幾個(gè)部分:觸摸屏—西門子TP270,10′真彩,可編程控制器(PLC)—西門子S7-315-2DP,帶Profibus現(xiàn)場總線接口,變頻器—易驅(qū)高性能電流矢量變頻器ED5000,內(nèi)置PID,傳感器—圖爾克線性傳感器,0~10V,或4~20mA。觸摸屏與PLC通過MPI總線連接,PLC與變頻器之間通過Profibus現(xiàn)場總線連接,組成高速的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)的傳輸速率達(dá)到1.5M,極大地提高了變頻器的響應(yīng)速度,提高了同步精度,基本上做到了正常工作時(shí)不斷絲。這對提高工作效率非常有效。<br /> 系統(tǒng)的領(lǐng)航速度是由最后一臺拉拔變頻器決定的,再根據(jù)每道拉模的壓縮比與減速比,計(jì)算其它每個(gè)機(jī)臺的主給定速度,由于機(jī)械上的誤差和拉模的磨損,使得給定的參數(shù)與實(shí)際的數(shù)值有一定的差異,這個(gè)差異就通過張力臂來糾正。事實(shí)上,張力臂下面連接著一只位置傳感器,該傳感器測量出張力臂的轉(zhuǎn)動角度,輸出一個(gè)0~10V的模擬量信號給變頻器,變頻器再根據(jù)設(shè)定的位置值(一個(gè)相對與10V的百分比值),經(jīng)過PID計(jì)算,在輸出頻率上疊加上一個(gè)糾偏量,消除上述的差異。<br /> 系統(tǒng)中,觸模屏作為人機(jī)界面,起著人機(jī)接口的作用,每道拉模的壓縮比,就是通過觸模屏輸入的,并且,觸模屏還能存儲若干套不同的拉模參數(shù),方便用戶快速選擇成套拉模參數(shù),而不必每次都要輸入?yún)?shù),方便了用戶,提高了效率。觸模屏還顯示工作中各道拉模的實(shí)際工作參數(shù),包括電壓、電流、速度等等,在系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí),觸模屏上及時(shí)顯示系統(tǒng)故障的內(nèi)容,方便用戶及時(shí)診斷,排除一些簡單的故障。觸模屏與PLC是通過MPI連接的,速率為:187.5K。<br /> PLC是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心,控制著整個(gè)系統(tǒng)的工作流程。通過按鈕的操作,控制每個(gè)機(jī)臺的前聯(lián)動、后聯(lián)動、點(diǎn)動及整個(gè)系統(tǒng)點(diǎn)動、自動運(yùn)行。根據(jù)觸模屏輸入的拉模壓縮比參數(shù),計(jì)算每個(gè)機(jī)臺的同步速度,并通過Profibus總線傳輸給變頻器,由變頻器直接驅(qū)動機(jī)臺電機(jī)工作。PLC還通過Profibus總線,從變頻器中讀取變頻器的工作參數(shù),對變頻器的各種工作異常作出處理,并及時(shí)通過觸模屏顯示。<br /> 四,結(jié)語<br /> 該變頻器在直進(jìn)式拉絲機(jī)上使用一段時(shí)間來,客戶反映設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn),起動、停止、加速、減速平滑穩(wěn)定,同步精度高,起動電流小,噪音低,已獲得了最終使用客戶的廣泛認(rèn)可。<br />
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