一、系統(tǒng)介紹

直進式拉絲機可實現(xiàn)對銅線或者鋼線逐級拉伸并將成品快速收卷，一般常用于1mm以上線材的加工。直進式拉絲機通常采用被動放線，原材料經(jīng)過放線架逐級纏繞在多個拉伸的轉(zhuǎn)鼓上,同時經(jīng)過多個模具后，線徑被拉細至預(yù)先設(shè)定的粗細，然后經(jīng)過排線工藝后再層繞到工字輪上。要指出的是，與雙變頻拉絲機拉伸部分無論多少個模具都只有一個電機牽引所不同，直進式拉絲機每一級拉伸的轉(zhuǎn)鼓都會有一個獨立的電機驅(qū)動。

圖1

二、工藝介紹

穿模。實現(xiàn)整機啟動工作之前，必須通過手工將原材料前端打磨并逐級通過模具。一般通過腳踏開關(guān)實現(xiàn)電機點動低速轉(zhuǎn)動，同時采用工具將絲線從模具的前端牽拉到后端，通過模具后的絲線為了能夠通過下一級模具，先要將其前端打磨或拉細，后才可以通過下一級模具。在這個工藝環(huán)節(jié)里，要求電機在啟動和低速運行時力矩大且穩(wěn)定，運行轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，而且在減速停機時電機沒有反轉(zhuǎn)。

拉伸。手工完成穿模以后就可以通過逐漸加大電機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)連續(xù)的拉伸過程。注意直進式拉絲機的拉伸通常是由5臺以上的電機逐級同步運行實現(xiàn)的。在實際運行過程中，電機的運行速度范圍會比較大，甚至電機會在恒功率區(qū)工作。在這個工藝環(huán)節(jié)里，要求無論負載大小，電機速度波動小，低速或弱磁區(qū)工作時轉(zhuǎn)矩輸出大且穩(wěn)定。特別要注意的是，用于拉伸的電機運行必須時刻保持彼此同步；而每臺電機所驅(qū)動的轉(zhuǎn)鼓附近都有一個氣臂，氣臂的上下行程位置反饋當前電機轉(zhuǎn)速是否和前后級同步的0~10V模擬量，通常變頻器引入該模擬量作為PID調(diào)節(jié)的反饋，給定即為5V平衡位置；這也就要求經(jīng)過PID調(diào)整后的電機運行必須響應(yīng)快速且穩(wěn)定。

收卷。收卷部分是一臺獨立的電機驅(qū)動，和拉伸電機之間沒有任何的機械連動關(guān)系。經(jīng)過拉伸后的成品需要同步地纏繞在工字輪上，在整個工藝過程中，無論啟動加速、停機減速，任何線速度下的恒速運行均要求收卷電機和拉伸電機的運行轉(zhuǎn)速同步，否則就會出現(xiàn)絲線拉斷或者纏繞亂線等異常。在這個工藝環(huán)節(jié)里，要求收卷電機調(diào)速響應(yīng)快，速度控制精確。

排線。通常成品線材是層繞在工字輪上的，在工字輪的橫軸上，線材應(yīng)該一圈一圈平行緊密地從橫軸的一段到另一段排列在一起，實現(xiàn)一層；再逐層地加厚最后實現(xiàn)一卷成品。這就要求有一個排線裝置來完成線材在橫軸上端到下端往復(fù)的排列成品線材。根據(jù)機械設(shè)計的要求，排線的實現(xiàn)有很多種方案，比如機械，變頻，或伺服等。

急停。當設(shè)備運行過程中，若出現(xiàn)緊急情況，要求整個設(shè)備盡可能快地停下來。這時候拉伸和收卷電機處于快減速的狀態(tài)，要求停機過程結(jié)束后絲線不會被拉斷，這樣才可以保證下次可以順利啟動。

三、藍海華騰產(chǎn)品的特點

拉伸電機同步性能優(yōu)良。多臺用于拉伸的電機在啟動，加速，低速和高速運行，減速以及停車時運行同步，每級模具間的線材無打滑，在整個調(diào)速范圍內(nèi)張力穩(wěn)定。

收卷部分的同步控制優(yōu)良。在實際應(yīng)用中，收卷部分一般采用兩種方式：有張力架收卷和無張力架收卷。在有張力架的收卷方式下，張力架上的動滑輪的位置反應(yīng)了拉伸部分和收卷部分同步運行的一致性和保持線上張力大小的穩(wěn)定性。一般當收卷速度快于拉伸速度時動滑輪會上移，反之會下移。由于藍海華騰拉絲機專用變頻器內(nèi)置速度同步的專用算法，并發(fā)揮了變頻器轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快，穩(wěn)速精度高的優(yōu)點，保證了啟動時無論動滑輪當前位置如何，可一次到達平衡位置無擺動；運行時無論當前線速度和工字輪卷徑大小，動滑輪均穩(wěn)定無擺動。在無張力架的收卷方式下，收卷變頻器通過高性能的轉(zhuǎn)矩控制，直接控制線上的張力大小為設(shè)定張力，并且可以不安裝速度反饋編碼器和PG卡實現(xiàn)開環(huán)恒張力控制，安裝方便，降低成本，維護簡單。

點動穿模時操作更順暢。由于穿模時需要頻繁點動，所以拉伸電機處于靜止、加速、低速運行、減速、靜止等狀態(tài)下的反復(fù)切換；在拉伸線徑較大的情況下，啟動瞬間的電流可能非常大，此時藍海華騰變頻器低速下大力矩輸出以及優(yōu)良的電流限定能力可以使得走線平穩(wěn)、不跳閘；在拉伸線徑較小的情況下，啟動不平穩(wěn)或停機電機有倒轉(zhuǎn)均會導致絲線斷，此時藍海華騰變頻器根據(jù)實際應(yīng)用經(jīng)驗設(shè)計的起停專用特性可保證手工穿模的成功率大大提高。

對該行業(yè)的特殊要求有豐富的經(jīng)驗。比如急停時要求拉伸和收卷要同步快速減速，此時收卷部分是一個大慣量負載的特性，一般要通過能耗制動的辦法快速停車。藍海華騰變頻器可以在整個系列內(nèi)置制動單元，還可以提供整個系列共直流母線的解決方案；再比如由于材料或機械的原因突然斷絲，藍海華騰變頻器可以檢測到斷絲并自動停機，發(fā)出告警信號等待檢修，排除故障后可繼續(xù)運行，變頻器的內(nèi)部控制參數(shù)可保持穩(wěn)定連續(xù)，不會受到以前斷線的影響，從而保證前后控制特性的一貫良好性（在該行業(yè)大量使用的國內(nèi)某知名品牌的產(chǎn)品就存在上述問題）。

同步速度給定方式靈活多樣?？梢蕴峁┒喾N用于拉伸前后級同步速度給定方式：模擬量級聯(lián)，高速脈沖級聯(lián)，MODBUS模式下的上位機通訊，帶PROFIBUS總線適配器的上位機通訊。

四、總體方案概述

?拉伸部分選型：V5?T?4T**

?收卷部分選型：V5?T?4T**S0(有張力架方式)

V6?H?4T**(無張力架方式，無需卷徑計算)

V6?T?4T**(無張力架方式，需要卷徑計算)

?拉伸部分的同步實現(xiàn)基本原理如下：后一級跟隨前一級的速度變化，后一級拉伸電機的運行速度給定采用復(fù)合控制;主速度給定是由前后級的線材流量計算確定的，氣臂運動的當前位置的模擬量反饋和平衡位置做PID調(diào)整后的輸出作為輔助給定；最前一級的運行速度直接為設(shè)備運行的線速度給定。

?有張力架方式的收卷部分采用速度控制，其速度給定采用復(fù)合控制，主速度給定是前級運行的當前線速度，張力架上的動滑輪的當前位置的模擬量反饋和平衡位置做PID調(diào)整后的輸出作為輔助給定；

無張力架方式的收卷部分采用轉(zhuǎn)矩控制，若只做線上的恒轉(zhuǎn)矩控制時，通過模擬量給定目標轉(zhuǎn)矩即可實現(xiàn)；若考慮到隨著工字輪上的收卷卷徑不斷變化而線上的轉(zhuǎn)矩給定自動變化，還需要做線上恒張力控制，需要送入前級運行的當前線速度，變頻器機內(nèi)可自動計算當前卷徑，這樣模擬量可直接給定目標張力。

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