直进式拉丝机技术实施方案

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1、无锡市安宏工业自动化设备有限公司工程部关于LZ8-400直进式拉丝机学术报告时间：2002年10月报告人员：朱健共5页第5页无锡市安宏工业自动化设备有限公司工程部前言在金属制品行业中，直进式拉丝机是一种重要的机械设备，以其拉拔效率高、工艺性能好、磨耗小等优点而得以广泛应用。在电气传动方面，由于拔丝工艺要求拉丝机启动平稳，能无级调速，低速时启动力矩大，过去一直采用直流拖动。但直流电机拖动由于生产环境十分恶劣，使电机整流子磨损严重、维护困难、故障率高，因此，近年来直流电机拖动已被交流变频调速拖动所代替。在电气控制部分，由于拉丝机是一种多台联动拖动系统，各机台在启动、停车以及运行过程中同步的

2、问题也是不可忽略的；在拉拔过程中，由于钢丝抗拉强度、拉模的磨损等因素会造成电机力矩的变化，从而影响电机转速的波动，需要自动调整转速，以保证每个转筒之间的金属丝秒流量相等，实现正常拉拔。一、设备概况本设备设计使用的原料：冷拔钢丝2.00~3.50mm，产品：0.5~1.50mm。本设备设计使用放线架一个、八个卷筒（机台）、七个张力辊、一个收线机组、及九个防护罩。卷筒采用风冷和水冷，拉模采用水冷并前置润滑粉，在1#拉模和6#拉模处使用旋转模。收线机组包括收线机和收线张力架。在8#卷筒后设有纵矫直器、横矫直器和计米器，在收线机前也设有纵、横矫直器。2#~7#机台都设有跳头装置。放线机采用从动

3、方式工作，收线机通过张力架控制转速。在进行拉拔时，钢丝坯通过1#拉模到1#卷筒，经1#张力辊，穿过2#模到2#卷筒，这样顺序穿丝，至到收线机。如有跳头，则在相应的机台使用跳头装置。拉模的冷却水采用低进高出的方式，水的流量通过阀门的开度调节。卷筒的冷却水由手动阀控制，冷却风机提供固定的冷却风。放线处设有乱丝和放线尽的检测装置，机台上设有断丝报警装置。张力辊的张力通过气压调节大小。收线机组放线机拉模转筒电动机张力辊图1-1直进式拉丝机工艺流程二、电气设备本系统设计使用西门子ＴＰ２７０－１０的作为人机界面，Ｓ７－３００的ＰＬＣ作为中央控制器，丹佛斯的ＶＬＴ５０００系列变频器作为传动装置。人机

4、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：控制器控制屏MPIRS485变频器图1-2电气控制系统图共5页第5页无锡市安宏工业自动化设备有限公司工程部１．由于在钢丝冷拔过程中，考虑到产品的质量和系统的要求，选用了丹佛斯ＶＬＴ５０００系列的变频器。丹佛斯为ＶＬＴ５０００系列开发了内置的张力控制选件，它可以提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

5、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。张力转筒张力辊变频器变频器变频器速度微调张力基准线速度基准图1-3张力控制系统示意图+PID正/反向基准信号处理和标定线速度基准++调节辊零基准PID限位器过程PID控制器PID偏差正/反向给定/反馈范围增益比例+调节辊反馈模拟（反馈）信号处理和标定积分器停抗越界频率输出斜坡及极限图1-4PID控制系统原理图张力控制系统设计成带前馈功能的PID控制器，线速度给定信号是可

6、标定的，并且可选择它是正向还是反向。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

7、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。共5页第5页无锡市安宏工业自动化设备有限公司工程部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