直进式拉丝机电气传动控制系统
直进式拉丝机工作原理
直进式拉丝机工作原理直进式拉丝机是一种常用于金属加工的设备，其工作原理是通过拉伸金属材料，使其截面积减小，同时延长材料的长度。
本文将详细介绍直进式拉丝机的工作原理和相关应用。
一、工作原理直进式拉丝机主要由进料机构、拉伸区、收线机构、控制系统等组成。
其工作原理如下：1. 进料机构：将金属材料送入拉丝机的拉伸区。
进料机构通常由进料辊和导向装置组成，其作用是将金属材料引导到拉伸区并保持材料的稳定进给。
2. 拉伸区：是直进式拉丝机的核心部分。
拉伸区通常由多组拉伸辊组成，辊与辊之间的间距逐渐减小。
当金属材料通过拉伸区时，受到辊的挤压和牵拉，使其截面积减小，同时延长材料的长度。
3. 收线机构：将拉伸后的金属材料收取并卷绕起来。
收线机构通常由收线辊和收线盘组成，其作用是将拉伸后的材料收纳起来，并保持材料的整齐卷绕。
4. 控制系统：控制直进式拉丝机的运行和参数调节。
通过控制系统，可以实现对进给速度、拉伸力、辊的间距等参数的精确控制，以满足不同材料的加工要求。
二、应用领域直进式拉丝机广泛应用于金属加工领域，特别是钢铁、铝合金、铜合金等材料的加工和生产过程中。
其主要应用领域包括以下几个方面：1. 金属丝材生产：直进式拉丝机可以将金属坯料加工成各种规格和精度要求的金属丝材，用于制造电线、电缆、弹簧、紧固件等产品。
2. 金属管材生产：直进式拉丝机可以将金属管坯料加工成各种直径和壁厚的金属管材，广泛应用于建筑、机械、汽车等领域。
3. 金属棒材生产：直进式拉丝机可以将金属坯料加工成各种精度要求的金属棒材，用于制造轴承、零件、刀具等产品。
4. 表面处理：直进式拉丝机可以通过调整拉伸辊的参数，实现对金属材料表面的拉丝处理，提高材料的表面质量和光洁度。
5. 材料改性：直进式拉丝机可以通过拉伸过程中的冷加工，改变金属材料的晶粒结构和力学性能，提高其强度、硬度和韧性。
三、优势和发展趋势直进式拉丝机具有以下优势和发展趋势：1. 高效节能：直进式拉丝机采用连续拉伸的方式，具有高效能耗低的特点，可以有效提高生产效率和能源利用率。
北京科技大学科技成果——直进式拉丝机控制系统
北京科技大学科技成果——直进式拉丝机控制系统成果简介
金属制品是冶金工业中的重要一环，但在我国该行业却是一个薄弱环节，机械、电气设备陈旧，阻碍了行业的发展。
该系统是以笼型异步电动机变频调速代替发电机-电动机组，用一台PC机实现拉拔品种设定、操作自动化、生产过程控制、实时闭环控制、自动计米等功能。
系统动、静态数字模型的建立及按专家系统研制的品种设定器为本项目最突出的创新点。
系统的技术先进，节能显著。
调速范围在正常工作时为30:1；在5%的额定转速时有1.5倍的额定转矩；设备效率为90-95%；节电率为41%。
自94年第一套投产以来，已有从三卷筒到八卷筒的五套电控系统投入运行，至今工作良好。
技术水平
97年通过省级技术鉴定，评定为“国内领先”水平，在无张力检测的直进式拉丝机上应用变频调速，实现反拉力恒定、秒流量相等的实时控制；应用专家系统研制的品种设定器及自行研制的急停装置等属国内首创。
获宁夏自治区科技进步二等奖，北京市科技进步三等奖。
应用范围
本系统适用于拉丝机电控系统的技术改造，更可与新制造的直进式拉丝机机械设备配套使用。
PLC控制的变频调速直线式拉丝机电控系统
PLC控制的变频调速直线式拉丝机电控系统。
使用说明书。
河南鹤壁民生科技开发有限公司一、概述直进式拉丝机是目前较先进且有发展前途的拉丝设备，其传统的电控系统以直流电机拖动，继电器.接触器控制为基础，无任何过程控制环节，生产效率低.经济效率差；由于直流电机整流子磨损严重，使得设备损毁率高，维护工作繁重。
为了克服上述缺点，本工司在原有变频调速集线式拉丝机的基础上，开发了PLC控制的变频调速直线式拉丝机电控系统。
该系统是我公司科研人员经多次试验，以精心设计.简化结构.降低成本的设计思想最心新推出的机电一体化高科技产品。
该机使用PLC承担中心控制，变频调速器和异步交流电机为被控对象。
用PLC代替传统的复杂继电逻辑和开关量控制，使整机电器电路大为简化，因此本机故障率低，使用寿命长：交流变频调速器在PLC控制下可对通用异步交流电机进,行平滑无级调速。
实现了拉丝机工作过程中的多种动作与功能。
利用感应式传感器检测各路拉丝过程中的张力大小，与各路调速信号叠加用于自动控制变频器的输出频率，用此种方法生产的PLC自线式拉丝机电控系统，经试用效果很好：它克服了集线式拉丝机在拉拔过程中存在有不规则的旋转扭力，这种不规则的内应扭力经多级校直处理后，仍不尽人意，因而直接影响了丝的质量，在产品升级换代时更显得力不从心。
本直线式拉丝机电控系统的研制成功，给国内使用与生产拉丝机行业的技术改造和新产品开发闯出了一条新路，尤其是焊丝行业，不但在工艺上得到了保证，与以往的直线式拉丝机相比，成本大为下降，虽然出丝速度最高可达600米/分，根据国内钢材及相关材料的水平来看，本速度完全可以满足工艺要求，适合中国国情，是拉丝机行业的首选机型。
二、工作原理本直线式拉丝机是利用传统的集线式拉丝机作为改造对象，在各级拉丝模前安装了感应式张力检测装置，配合汽缸的动作来精确地控制电机转速。
本文以6/400直线式拉丝机为例对该机控制原理加以阐述。
6/400直拉式变频调速直动控制系统如图一所示。
基于模糊PID的直进式拉丝机控制系统设计
模 、 卷 筒 、张 力 杆 以及 排 线 和 收 线 设 备 等 部 分 组
成 。金 属条 通 过 放 线 设 备 进 入 第 一 道 拉 丝 模 ，然 后 缠 绕 在 第 一 个 卷 筒 上 ，再 经 过 张 力 杆 上 的 滑 轮 ，进 入 第 二道 拉 丝模 和 第 二 个 拉 拔 卷 筒 ， 以此
结 构 、表 面 光 洁 度 和矫 直 度 都 达 到 标 准 件 等 金 属
拉 丝 机 在 拉 丝 的 过 程 中遵 循 的 基 本 原 则 是 金 属丝 经 过 拉 丝 模 后 体 积保 持 不 变 ，根 据 这 一 原 则
放 线 设 备
收线 装 置
图 ｌ 拉 丝机 工艺 流 程
收稿日期：２ ０ １ ２ －１ ０ － ２ ９ 作者简介：陈林 （ １ ９ ８ ２ 一 ），男，江苏连云港人 ，助教 ，研究方 向为工业设备 自动化 。
陈 林
ＣＨＥＮ Ｌ ｉ ｎ
（ 无锡职业技术学院 机 电技 术学 院，无锡 ２ １ ４ １ ２ １ ）
摘
要 ：针对国内拉丝机设备出现的拉丝过程中 张力不稳定 、容易 断丝的现 象 ，本文设计了一种基于模 糊Ｐ Ｉ Ｄ 算法的 控制系统 ， 该控制 系统由Ｐ Ｌ Ｏ 、触摸屏 、变频 器等主要 电气部件组 成。首 先解决 了前后道工序之间张力杆波动引起的断丝控制问题 ，其次采用模糊控制算法整定Ｐ Ｉ Ｄ 参数 ，解 决 了直进式拉 丝机出现 的经 常变动Ｐ Ｉ Ｄ 参 数的问题 。该系统经试运 行证明 ， 该控 制系统运行 良好，拉丝产量有显 著的提高。 关键词 ：ＰＬ Ｃ；触摸屏 ；模糊 Ｐ Ｉ Ｄ ；拉丝机 中圈分类号 ：Ｔ Ｐ２ ７ ３ 文献标识码 ：Ｂ 文章编 号 ；１ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ （ 上） － ｏ ｉ １ ６ －０ ４
LZ8-700拉丝机电气控制说明书
L Z8-700拉丝机电气控制说明书一、简介我公司生产的L Z8-700拉丝机电控系统吸取了国内外同类产品的先进经验,具有系统相对简单、便于维修和操作的特点。
该系统主要由控制器(西门子S7-300)、传动（ABB驱动器）、人机界面（西门子MP277）、执行元件等组成。
二、系统原理详见电控设备附图。
三、安装环境的要求本控制装置应在室内可控制的环境下使用：1、必须防止控制柜被外来物体侵入，以保证其功能和安全。
2、安装环境必须干燥无尘、无腐蚀性气体或液体、无导电的污染物（凝露、金属颗粒、炭粉等），以保证控制器和驱动器的安全。
3、系统运行地点海拔小于1000m，环境气候不超过40℃。
在其温度大于40℃或海拔大于1000m时，必须降容使用。
四、安装、布线1、设备在开箱后应进行外观检查，检查是否存在因运输、存放过程中造成的紧固件松动、脱焊、电接点接触不良、易损件损坏等现象。
2、由于该系统主要部分由驱动器、PLC、MP277操作面板组成，为了抑制电磁干扰，要求有独立接地装置，并且接地电阻小于4欧姆(最好有角铁地桩，深度大于2.5米)；电机与设备壳体应可靠接地，电机电缆必须采用铠装电缆、屏蔽电缆或穿铁管，若采用铠装电缆，铠甲应在柜内可靠接地。
控制电缆采用RVVP（铜芯聚氯乙烯绝缘屏蔽聚氯乙烯护套）电缆，电机风机采用KVV（铜芯聚氯乙烯绝缘屏蔽聚氯乙烯护套）电缆。
3、主电机电缆、输入电源电缆、控制电缆、通讯电缆四类电缆必须相互隔离。
a 电机电缆应独立于其它电缆走线，建议与其他电缆最小距离20cm。
b 在信号电缆和动力电缆之间采用隔离板，隔离板需要接地。
c 备用电缆/导线两端接地，从而达到附加的屏蔽作用。
d 电缆应紧贴接地板敷设，这样可以减少干扰信号的侵入。
e 避免不需要的电缆长度，因为他产生不必要的藕合电感。
f 使用带纺织层屏蔽的电缆。
4、驱动器G7驱动器装置以高压运行。
所有工作须在无电压状态下（不接电源）进行！必须注意传动变频器上相应的标识警告。
直进式拉丝机电气传动控制系统设计
1．2 直进式拉丝机介绍
图 1-1： 直进式拉丝机实例图 Fig.1-1: photo of direct forward drawing machine
直进式拉丝机应用于金属制品行业中前道工艺里对粗口径的钢丝（直径大 于 3mm）进行直接多道次的拉拔处理成细口径的钢丝（直径小于 3mm）的拉
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上海交通大学工程硕士学位论文
绪论
随着这些年金属制品行业突飞猛进的发展，各个金属制品细分行业对直进 式拉丝机有着巨大的需求，市场增长非常快。在引进国外的直进式拉丝机设备 后，国内的金属制品设备企业对其进行了艰苦的国产化过程，经过十多年的技 术发展，对直进式拉丝机的机械和电控已经完全消化，现在国产的直进式拉丝 机完全达到了进口的各项工艺数据，完全实现了进口替代，现在在这个行业中， 已经很少再进口国外的直进式拉丝机设备。同时，也出现了大量专注于直进式 拉丝机的企业如无锡常欣、杭州汉邦等，也出现了对金属制品行业前后道设备 都具备制作能力的企业如贵州贵阳南海机电、江苏泰兴金泰隆、江苏江阴南菁 等。
1．4 本论文的工作
直进式拉丝机是一种控制精度高、多机构高速精密协调工作的机电一体化 设备，控制算法原理比较复杂，调试精度要求较高，涉及到 PLC、现场总线通 讯、交流传动等现代工业自动化中先进的技术应用。在做论文的前几年，作者 到了许多金属制品设备应用现场对直进式拉丝机设备做了大量的学习，同时与 许多设备厂家的工程师做了详细的沟通交流，较为完整系统的掌握了该设备的 工艺原理和电气核心控制算法。
基于智能控制的直进式拉丝机控制系统
基于智能控制的直进式拉丝机控制系统来源：无线测温 直进式拉丝机是世界上较有发展前途的拉丝设备，传统的普通直进式拉丝机均为直流驱动，且无过程控制环节，存在维护困难、控制精度差、反拉力波动严重等问题，难以实现高速及细丝拉拔，断丝堆丝现象经常发生。
基于当前电气传动的发展趋势，结合宁夏石咀山钢铁厂改造项目，我们为一分厂6＃8-550型直进式拉丝机变频调速自动控制系统，按照智能控制原理结合现场的经验设计出专家控制器，并采用异步自学习控制的原理对其中的参数进行优化，以保证拉拔过程中金属秒流量相等，维持反拉力的恒定。
应用结果表明，该控制器能有效抑制反拉力的波动，较好地满足了生产工艺的要求。
1 控制系统的构成6＃直进式拉丝机是由原1＃机(3卷筒)、6＃机(5卷筒)合并组合改造而成的，因而其机械配比并不规则，其不规则部分要由电气系统来进行补偿及调节，这给电气系统的调节控制增加了不少难度。
我们采用工控机＋可编程序控制器的两级控制模式，对拉拔过程进行控制。
选用8台变频器用于控制8台电机。
在不增加机械装置的情况下，决定通过检测变频器直流侧电流的方法来反映反拉力的变化。
按照专家控制的方法设计出针对本系统的专家智能控制器。
2 电控系统由于直进式拉丝机本身是一个强耦和、非线性、时变的运动控制系统，我们采用定量和定性相结合的方法，利用人们的定性经验、逻辑推理能力和自学习的优点，构成基于智能控制器的直进式拉丝机控制系统。
本系统的智能控制器由数据库、知识库、推理机和学习环节组成。
(1)数据库的建立本系统采用速度匹配、反拉力微调的控制思想。
在拉拔过程中保持金属秒流量相等，即S1v1=S2v2=…=S8v8 (1) 式中vi——第i道次钢丝的前进速度；Si——第i道次钢丝的截面积。
令ni为对应异步电机的转速，则vi与ni之间存在比例关系：vi=gini (2)式中gi——第i道次vi与ni之间的比例系数。
此外，在稳定拉拔时，(2)式中ni与相应变频器的速度给定信号Ugdi间成一定的比例关系，即ni=KciUgdi (3)式中Kci——比例常数。
直进式拉丝机技术方案
~ 1.50mm 。
本1#拉模和6#＃机台都设有,这样顺序中央控制器，丹佛斯的ＶＬＴ５０００系列变频器作为传动装置。
人机界面和ＰＬＣ之间采用西门子的ＭＰＩ网络联接方式,ＰＬＣ和变频器之间采用ＲＳ４８５通讯进行数据交换。
反馈信号由张力辊的张力大小提供。
在设计本系统时考虑到如下几点：供带前馈功能的高级ＰＩＤ过程控制。
从整卷到芯的拆卷过程或反过来的卷绕过程，由于带前馈功能的高级ＰＩＤ控制器的作用，可获得稳定的张力.即使在拼接（换卷）和紧急停车时，由于张力反馈补偿了系统有惯性，仍具有稳定的张力。
由于零点位置是可调节的，所以调节辊位置可任意设定。
由于Ｄ增益极限，ＰＩＤ低通滤波器和ＰＩＤ调节范围调整,降低了调节辊的摆动幅度。
由于可标定的Ｐ增益，能够适应不同应用的调节辊反馈。
它是正向还是反向。
给PID控制器的反馈信号是可标定的，其极性亦是可选择的。
PID调节器允许限制D增益，PID调节器的低通滤波器使反馈的振动得以衰减。
在达到输出频率极限时，PID的抗超界功能将冻结积分器。
PID的限位功能使得当频率超出限位范围时，关闭PID 调节器.比例增益范围使P增益依赖于当前的线速度。
这些特征在具有多个调节辊的串联系统中,以振动衰减是相当有用的。
正因为VLT5000变频器拥有这些功能，故在系统设计过程决定使用它。
在拉拔过程中，就很好的解决了在启动和停车时经常断丝的现象,甚至在大多数快停(2秒内停车)的情况下，也能很好的保证钢丝不被拉断。
通过速度微调，可以有效的克服诸多外界的干扰因素使得转筒间的金属流量相等、速度平稳,不仅提高了产品的质量和产量,也降低了设备的维护费用和延长了设备的使用寿命。
２．在生产过程中由于原料和产品的规格不断发生变化，需要不断调整变频器的相关参数以适应其变化。
为了了解生产过程中各拉模的状况,需要知道各变频器的输出功率、输出频率和输出电流，故在系统设计过程中采用了经济实用的ＲＳ４８５通讯方式，完成人机界面和变频器之间的数据交换.RS-485标准物理接口：数据的传递使用电压差信号。
和利时LM系列PLC在直线式拉丝机上的应用
和利时LM系列PLC在直线式拉丝机上的应用拉丝机是金属加工行业主要加工设备之一，主要是将粗线加工成各种规格细线，普通由放线、水冷、收线等部分组成，其中电气传动部份主要由拉线电机和收线电机实现。
通过来实现拉拔速度设定、操作、生产过程控制、实时闭环控制、自动计米等功能。
通过变频器来控制电机的转速。
2 直进式拉丝机变频控制系统
该直进式拉丝机主要对精轧出来的不锈钢丝举行牵伸，设计的工艺要求为：（1）最高拉丝速度18m/s；（2）加工品种主要是进线Ф6mm→出线Ф2mm（3）停车不能有断头（紧张停车除外）。
直进式拉丝机是拉丝机中最难控制的一种，因为它是多台电机同时对金属丝举行拉伸，作业的效率很高。
不像以前常常碰到的水箱拉丝机和活套式拉丝机，允许金属丝在各道模具之间打滑。
因为比较简单在作业过程中拉断，它对电机的同步性以及动态响应的迅速性都有较高的要求。
本系统共有六个的转鼓，每个转鼓由一台变频器控制并带有机械制动装置，和一个收线电机。
每个转鼓之间安装实用于检测位置的气缸摆臂，采纳位移可以检测出摆臂的位置，当丝拉得紧的时候，丝会在摆臂的气缸上面产生压力使得摆臂内移。
3 控制工艺原理
该直线式拉丝机控制系统主要分为：点动、联动、加速启动、自动工作和刹车五部分组成。
1）点动：点动分为前转和后转。
当踩下点动脚踏开关时，所选控电机以固定的转速运行，使每个转鼓上的线绕紧。
2）联动：联动分为前联和后联。
第一台转鼓没有前联，第六台转鼓没有后联，中间四台转鼓前联和后联都有。
当踩下前联开关时，所选控电机及之前的电机一起转动绕丝；当踩下后联开关时，所选控电机
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PLC在直线式拉丝机控制系统中的应用_詹昌义
2012.0263PLC 在直线式拉丝机控制系统中的应用詹昌义（安徽工业职业技术学院，安徽 铜陵 244000）摘要：文章在直线式拉丝机工艺原理的基础上，介绍PLC 在控制系统中的应用，辅以触摸屏以及变频器，为直线拉丝机设备提供了机电一体化的系统解决方案，实际效果达到预期设计，提高了拉丝机的可靠性和自动化程度。
文章主要介绍用PLC 构成拉丝机控制系统的设计方法和设计思路。
关键词：拉丝机；PLC 变频器；触摸屏中图分类号：TG355 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）06-0063-02拉丝机也叫拔丝机、拉线机，是一种在工业中应用很广泛的机械设备，主要功能是将粗线径的金属材料加工成各种规格的细线。
直线式拉丝机的电气传动部分主要由放线电机、拉线电机和收线电动机实现。
本文将分析PLC在直进式拉丝机自动控制系统中的应用，通过PLC和变频器可以实现拉拔速度的设定、电动机转速的调节、系统操作的自动化、生产过程控制、实时PID闭环控制、定长控制等功能。
一、控制工艺原理拉丝机的种类很多，一般工具产品的物料、规格选择不同的拉丝机，直线式拉丝机的精度和拉拔稳定性好，是金属线缆制造行业的主要加工设备。
直线式拉丝机的工作工程基本上可以划分成放线、拉丝、收线等三部分工艺过程，如图1所示。
金属线缆的放线对于整个拉丝机环节来说，其控制没有过高的精度要求，拉丝环节是拉丝机最为重要的工作环节，不同金属物料，不同的丝质品种和要求，拉丝环节有很大的不同。
收线环节的工作速度决定了整个拉丝机械的生产效率，常用的控制技术有同步控制与张力控制实现金属制品的收卷。
图1 拉丝机的基本工作工程二、拉丝机PLC 控制系统介绍直线式拉丝机主要由放线电机与收线电机及拉丝电机构成驱动部分，系统组成框图如图2所示。
放线电机的操作通过变频器驱动放线电机，配合拉丝环节的丝线张力牵伸送进拉丝机达到自由放线。
拉丝环节由多台电机同时对金属线缆进行拉伸，对电机的同步性要求较高，该环节有多个装有检测拉丝过程中张力大小的张力传感器的转鼓，最后通过导轮送至收线电机。
直进式拉丝机控制系统[实用新型专利]
![直进式拉丝机控制系统[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/7ef8be29fe00bed5b9f3f90f76c66137ee064f07.png)
(10)授权公告号 (45)授权公告日 2015.01.28C N 204129495U (21)申请号 201420670455.X(22)申请日 2014.11.12G05B 19/05(2006.01)(73)专利权人江阴鼎天科技有限公司地址214433 江苏省无锡市江阴市蟠龙山路28-1号专利权人江苏法尔胜泓昇集团有限公司(72)发明人王晖 杨琳 王军(74)专利代理机构无锡大扬专利事务所(普通合伙) 32248代理人何军(54)实用新型名称直进式拉丝机控制系统(57)摘要本实用新型涉及一种直进式拉丝机控制系统，包括可编程序控制器、变频器、人机界面、电机、现场总线Ⅰ、开关元件、检测元件和执行机构；其特征在于它还包括Pro fibus-DP 总线和若干分布式I/O 站点；可编程序控制器通过Pro fibus-DP总线与变频器通信，变频器与电机连接；每个分布式I/O 站点包括一个通讯接口模块、一个数字量输入模块、一个数字量输出模块和一个模拟量输入模块；通讯接口模块通过Pro fibus-DP 总线连接到可编程序控制器，并作为Pro fibus-DP 总线的从站将数字量输入模块、数字量输出模块和模拟量输入模块连到Pro fibus-DP 总线上。
本实用新型具有能降低电缆线束和电线线束的使用成本、便于线束的维护和能增加控制系统的稳定性与可靠性的优点。
(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书3页 附图3页(10)授权公告号CN 204129495 U1.一种直进式拉丝机控制系统，包括可编程序控制器、变频器、人机界面、电机、现场总线Ⅰ、开关元件、检测元件和执行机构；可编程序控制器通过现场总线Ⅰ与人机界面通信；其特征在于它还包括Profibus-DP总线和若干分布式I/O站点；可编程序控制器通过Profibus-DP总线与变频器通信，变频器与电机连接；每个分布式I/O站点包括一个通讯接口模块、一个数字量输入模块、一个数字量输出模块和一个模拟量输入模块；通讯接口模块通过Profibus-DP总线连接到可编程序控制器，并作为Profibus-DP总线的从站将数字量输入模块、数字量输出模块和模拟量输入模块连到Profibus-DP总线上；数字量输入模块连接开关元件；数字量输出模块连接执行机构；模拟量输入模块连接检测元件。
基于PROFIBUS-DP的直进式拉丝机控制系统设计
基于PROFIBUS-DP的直进式拉丝机控制系统设计摘要：本文设计了一种采用PROFIBUS-DP现场总线构成主从结构的直进式拉丝机交流变频同步调速控制系统，论述了其硬件结构和控制过程，详细介绍了PROFIBUS-DP总线通信接口的实现方法。
关键词：变频器；同步调速；PROFIBUS-DP；直进式拉丝机；C200HW-PRM21 直进式拉丝机是生产钢联线的主要设备。
随着国内加工工艺和自动化技术的提高，拉丝设备的生产正逐步实现国产化。
对多头拉丝设备进行变频同步调速的控制方式，正逐步由采用模拟量控制转向采用现场总线技术控制。
某钢丝厂当前使用的直进式拉丝设备，变频同步调速的控制方式采用模拟量控制，本文针对原系统现场布线复杂、模拟量控制模块故障率高、维护成本高、控制精度低，提出了基于PROFIBUS-DP的拉丝机交流同步调速系统。
1 系统组成结构与控制原理控制系统以OMRON公司制造的C200HG型PLC系统作为主控单元、汇川公司MD320系列矢量变频调速装置控制交流电机作为系统的主传动装置来构成拉丝机控制系统，完成系统的各项控制任务。
1.1 系统的硬件配置控制系统硬件配置如图1所示。
该系统由PROFIBUS-DP现场总线构成主从结构，OMRON C200HG型PLC系统作为主站，13个汇川MD320系列矢量变频器作为从站。
图 1系统硬件配置图Fig.1 Hardware configuration of the system系统主站的主要部件包括一块提供系统总线和模块插槽的母板、C200HW-PA204S型电源模块、OMRON C200HG型CPU、C200HW-PRM21型PROFIBUS-DP主站单元，以及5个直流输入模块、1个直流输出模块。
系统主站的控制对象为13台变频器，它负责在预定的周期循环内通过PROFIBUS-DP网络与从站进行信息交换，将控制数据传送到各从站，实现系统的复杂过程及逻辑控制。
直进式拉丝机控制系统的设计与研究
直进式拉丝机控制系统的设计与研究发布时间：2023-04-27T01:55:35.797Z 来源：《新型城镇化》2023年7期作者：张召兵[导读] 在金属线材的生产中，拉丝机是最重要的一种机器，它又名拉线机、牵伸机。
简单描述：天津六0九电缆有限公司天津市 301700摘要：拉丝工艺是冶金生产中的重要环节之一，拉丝机是实现拉丝过程的主要设备。
传统的拉丝机控制方式通常采用直流调速与模拟量控制方式。
但是这种控制方式存在着抗干扰性差，动态性能不理想，多电机协调性不足等缺点，特别是当超调量过大的时候很难进行自我调节，从而导致丝线粗细不均，甚至断丝。
调谐辊式拉丝机是近代拉丝设备中较先进的一种，本文介绍了由人机界面、S7-400PLC、变频器构成的拉丝机控制系统的构成及设计，采用辅助给定限幅跟随实际需要限幅值同步变化的限幅方式，克服了系统运行的稳定性与自适应性相互矛盾的难题。
上位机与PLC及变频器之间采用PROFIBUS网通讯方式，减少了接线增加了灵活性。
实践证明，运用变频调速技术升级改造的拉丝机，操作更方便，自动化控制水平更高，可靠性更强。
关键词：调谐辊式拉丝机；S7-400PLC；变频器；PROFIBUS1拉丝机概述在金属线材的生产中，拉丝机是最重要的一种机器，它又名拉线机、牵伸机。
简单描述：将不同直径的原始金属盘条，如钢丝、不锈钢丝等通过拉丝模的层层逐步拉拔后，强制形变成直径较小的指定规格线材成品，然后将成品卷绕在特定工字轮上。
一般由送线部分、拉拔部分、接线部分构成^。
拉丝机由于特殊的工艺属性被广泛应用在金属网、工地建材、电缆电线等金属制品的生产加工过程中。
比如，单次拉丝机该种拉丝机主要用于拉制异型丝和粗丝，只经过一次拉拔过程，成本低廉，结构简单。
其设备结构主要分为立式、卧式两种。
目前立式单次拉丝机主要有以下几种类型：直立式单次拉丝机、直立式双层卷筒拉丝机、倒卷筒单次拉丝机、差动式双卷筒拉丝机等。
又如，滑轮式拉丝机滑轮式拉丝机，属于上文提到的非滑动式拉丝机，是目前国内使用最为广泛的一类拉丝设备。
直进式拉丝机控制系统用户手册
第一章 概述
1.1 直进式拉丝机控制系统工作原理简介 1.1.1 直进式拉丝机的示意如下图 线架
牵引塔轮2
位移传 感器 4-20mA
牵引塔轮1
收线轮
减速机 减速机 电机 变频器2 减速机 电机 电机 收卷变频器 变频器1
1.1.2
图1：直进式拉丝机示意 直进式拉丝机是拉丝机中较难控制的一种，它是多台电机同时对金属丝进行拉 伸，因此作业的效率很高。由于它是多台电机同时对金属丝进行拉伸，钢丝在 前一卷筒上缠绕几圈后，经过摆杆然后进入下一拉丝模并缠绕在下一卷筒上， 中间不通过任何能产生储线效果的过线导轮，两卷筒间金属丝基本呈直线状， 因此对电机的同步性以及动态响应的快速性都有较高的要求。 直进式拉丝机控制的核心问题，是在线材通过每级拉模时，线材的直径发生变 化，为保证线材上的张力，后级的速度需要与前级呈一定的比例。在已知前级 速度的情况下，由于单位时间内，通过拉模的材料体积是固定的，也即材料的 “流量”是固定的，且可以通过前级线速度、拉模的直径等计算得出，如此可 得出后级需要的速度。 理论上来说，实现各级速度的精确匹配即可顺利完成拉丝作业，但因存在电机 速度会变化、线材在塔轮上打滑、模具磨损等问题，会引起速度匹配发生变化 进而产生张力波动，这些扰动通过当前级的张力反馈传感器检出，作为 PID 控 制器的反馈量，PID 进行运算后调节变频器的输出频率来消除扰动造成的张力 变化。即针对每一级来说，系统控制结构为：
端子号功能说明0v公共端plc输入信号的公共端x0计数脉冲外部测数装置的脉冲信号输入端脉冲频率最高20kx1整机运行接整机运行开关端子有效时整机运行x2正常停车接停车开关端子有效时整机减速停车x3紧急停车接急停开关端子有效时整机紧急停车x4变频器故障接各变频器故障继电器端子端子有效时整机紧急停车x5故障复位接故障复位按钮端子有效时系统复位故障x6断线故障接断线检测开关端子有效时系统急停并进入故障状态x7防护罩信号接接防护罩开关端子有效时根据设定执行系统急停或低速运行x10计米复位快速停车接计米复位和快速停车按钮
基于PLC的拉丝机控制系统设计
2.1 基本工艺流程 .................................................................................................. 5 2.2 卷筒速度控制 .................................................................................................. 6 2.3 直进式拉丝机各卷筒转速比的确定.................................................................. 9 2.4 力矩的计算 .................................................................................................... 11
3 关于设备型号选择 ............................................ 14
3.1 设备选型原则介绍.......................................................................................... 14 3.2 可编程逻辑控制器选择................................................................................... 15
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山东科技大学工程硕士学位论文
LZ8／600直进式拉丝机电气系统设计
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第３ 卷 ７
Ｖ０． ７ １３
第４ 期
Ｎｏ ４ ．
金
属 制 品
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直进式拉丝机电气传动控制系统
SINE309系列张力控制专用变频器
两种控制方式可选择：开环转矩控制方式和闭环速度控制方式
开环转矩控制方式：
开环是指不需要张力反馈信号，变频器直接控制电机的输出转矩，
输出频率跟随工材料的线速度自动变化。
SINE311系列拉丝机专用变频器
傻瓜型拉丝机专用变频器, 不用设定变频器参数，
出厂值即最佳参数，只需要按说明书正确接线，就可以开机正常工作。
低速穿模、高速拉丝相互独立，拉丝过程节能、高效；
设备简介
1.直进式拉丝机是由多个拉拔头组成的连续生产设备，通过逐级拉拔，一次性地把钢丝、铜丝、电焊丝等冷拉到所需的规格，并将成品线材收卷，工作效率比较高，设备占地面积小。
2.通过每一级的拉拔后，线材的线径发生了变化，所以每个拉拔头工作线速度也发生变化。
根据拉模配置的不同，各个拉拔头的拉拔速度也要变化。
拉拔速度的基准是，每个时刻通过拉模的金属线材秒流量体积不变，直进式拉丝机的各个拉拔头的工作速度就是基于以上原理，保证各个拉拔头线速度按比例同步运行。
3.直进式拉丝机各个拉拔头变频器的速度是由主速度和PID微调量相叠加，各个拉拔头在张力平衡杆上安装有位移传感器，用于动态测量各个拉拔头间金属线材的张力，位移传感器输出(4-20mA 或0-10V)标准信号，作为变频器张力闭环PID控制的反馈，通过调整各级电机转速，系统保证各个张力检测点的张力恒定。
只有在整个拉拔过程中保持每一个点的张力恒定，才能保证多级连续拉拔顺利进行和拉出金属线材的品质。
4.低速点动穿模，运行速度稳定。
电机满载起动，起动转矩要达到150%额定转矩，最高线速度20米/秒。
直进式拉丝机机台
直进式拉丝机拉拔头直进式拉丝机原理图
系统配置
1.拉丝主机：选用SINE311系列拉丝机专用变频器，一台，电流矢量控制，低频高转矩输出，低速穿模速度稳定，启动过程平滑，高速运行稳定。
2.N级拉丝从机：选用SINE309系列张力控制专用变频器，N台，张力闭环控制，逐级跟踪运行，电流矢量控制，低频高转矩输出，根据电机功率加装制动电阻。
3.收卷机：选用SINE309系列张力控制专用变频器，一台，张力闭环控制，跟踪拉丝机输出线速度运行。
电流矢量控制，内置制动单元和断线保护功能，根据电机功率加装制动电阻。
4.以上均为专用变频器，基本不用重新设定参数，出厂值可以满足工艺要求。
5.PLC作为系统操作控制单元，控制各机台的输入、输出、启动、停车、点动以及其他相应的逻辑关系，主速度由PLC的D/A模块输出，作为拉丝主机和从机的主频率给定，各个部分的张力反馈信号直接接到变频器上，由变频器本身作PID闭环张力控制。
6.主速度也可以不通过PLC的D/A模块输出，直接用485通讯接口，发送给每一级拉丝变频器。
系统特点
1.复杂的张力控制全部由变频器本身完成，PLC只做逻辑控制和主速度控制，极大地减少了PLC 程序和系统硬件的开发难度。
2.系统结构更简洁，相互关联度低，操作、维护更方便，同时，控制效果更佳，设备运行更稳定。
3.减少了很多A/D、D/A模块，对PLC的性能指标要求低，是优化的低成本方案。
4.均采用电流矢量控制变频器，低频转矩大，无转速死区，低速1Hz额定转矩平稳输出，穿模、试机没有材料损耗。
5.张力平衡杆在下限位、中间位或上限位，都可开机运行。
自动跟踪拉丝线速度，张力平衡杆基本维持在中点位置，摆动幅度小。