Qma變頻器在直進式拉絲機上的應用
一、引言
汽車工業快速發展，對汽車輪胎需求也快速增長。同時， 我國高等級公路快速發展，汽車運行速度也大大提高了，這就對汽車輪胎質量提出了更高要求。而鋼聯線作為輪胎重要組成部分，對輪胎強度起著重要作用。鋼聯線質量直接影響著輪胎質量、品質、等級。作為鋼聯線主要生產設備直進式拉絲機，應用也越來越廣泛。早期直進式拉絲機，主要以進口為主，包括德國、意大利、韓國等進口拉絲機為主，這些系統有直流調速，也有交流變頻調速。現這些設備一些大鋼聯線生產廠還應用。近年來， 國內機械加工能力提高，以及自動化控制技術發展，直進式拉絲機已基本實現國產化。江陰、靖江等幾家拉絲機生產廠，都已生產出交流變頻同步調速直進式拉絲機。
這個應用案例就是酷馬Q9000高性能矢量變頻器江陰生產直進式拉絲機上配套案例。
二、直進式拉絲機工作原理簡介
直進式拉絲機是有多個拉拔頭組成小型連續生產設備，逐級拉拔，可以一次性把鋼絲冷拉到所需規格，工作效率比較高，每一級拉拔後，鋼絲線徑發生了變化，每個拉拔頭工作線速度也應有變化。
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：
πR2×V1= πr2×V2
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（0～20mA或0～10V），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。
- 低频起动力矩大，过载能力强，速度精度高
- 有内置PID功能，PID 参数丰富
- 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。
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，0～10V，或4～20mA。触摸屏与PLC MPI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。
| 参数 | 名称 | 出厂设定 | 设定 |
| 21-01 | 频率指令选择 | 1 | 1 |
| 21-02 | 运行指令选择 | 1 | 1 |
| 21-03 | 停止方法选择 | 0 | 1 |
| 31-01 | 加速时间1 | 10.0 | 8 |
| 31-02 | 减速时间2 | 10.0 | 8 |
| 36-01 | 载波频率的上极限 | 12.5 | 2 |
| 41-01 | 频率指令1 | 0.00 | 50 |
| 51-01 | 输入电压的设定 | 200 | 380 |
| 51-04 | 最高输出频率 | 60.0 | 80 |
| 51-05 | 最大电压 | 200.0 | 380 |
| 51-06 | 基础频率 | 60.0 | 50 |
| 51-08 | 中输出频率电压 | 11.0 | 25.1 |
| 51-13 | 基础电压 | 0.0 | 380 |
| 52-01 | 电机额定电流 | 1.90 | 29.6 |
| 52-02 | 电机额定滑差 | 2.90 | 0.82 |
| 52-03 | 电机空载电流 | 1.20 | 13.8 |
| 52-05 | 电机的线间电阻 | 9.842 | 0.675 |
| 52-07 | 电机的铁心饱和系数1 | 0.50 | 0.42 |
| 52-08 | 电机的铁心饱和系数2 | 0.75 | 0.68 |
| T2-01 | 端子RA-RC的功能选择 | 0 | E |
| T3-12 | 滤波常数 | 0.00 | 1 |
| T5-01 | 传送地址 | 1F | 3 |
| T5-02 | 传送速度的选择 | 3 | 4 |
| P3-04 | 减速中失速防止功能选择 | 1 | 0 |
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0～10V 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，从变频器中读取变频器 工作参数，对变频器 各种工作异常作出处理，并及时 触模屏显示。
四，结语
该变频器直进式拉丝机上使用一段时间来，客户反映设备运行平稳，起动、停止、加速、减速平滑稳定，同步精度高，起动电流小，噪音低，已获了最终使用客户广泛认可。
View: Create:08/10/15