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：

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。

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，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。

Q9000 Q9000 Q9000

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。