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BD1000变频器在直进式拉丝机上的应用

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...

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),这些系统有直流调速,也有交流变频调速。近年来,随着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。
       本应用案例就是BD1000高性能矢量变频器江阴生产直进式拉丝机上配套案例。

 

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,因而每个拉拔头工作线速度也应有变化。

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       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,以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,而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
      所以 ,我们选用了BD1000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-TPC1062K、可编程控制器(PLC)—DVP32-EH、变频器—BD1000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 RS232电缆连接,PLC与变频器之间485通讯,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。

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功能码设定值描述
F0.034速度控制方式,无PG矢量控制
F0.041主频率来源
F0.061运行指令来源
F0.08120最大输出频率
F0.10120上限频率
F0.120.1加速时间0.1S
F0.130.2减速时间0.2S
F9.01电机极数电机极数
F9.02电机转速
F9.03额定功率
F9.04额定电流
F9.15电机自学习1:静态自学习  2:旋转自学习
Fd.011低频时,速度环比例系数
Fd.020.5低频时,速度环积分时间
Fd.031高频时,速度环比例系数
Fd.041高频时,速度环积分时间

       整个系统领航速度是由最后一台拉拔变频器决定,再由每道拉模压缩比与减速比,计算其它每个机台主给定速度。而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,这个差异要由张力臂来纠正。事实上,张力臂下面连接着一个位置传感器,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:187.5kbit。
  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,并由485传输给变频器,由变频器直接驱动机台电机工作。PLC再通过485,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。

 

结束语
  自BD1000系列变频器在直进式拉丝机上使用的一段时间以来,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,已获了使用客户的广泛认可。


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