1  引言

直進式拉絲機是常見的金屬線材加工設備中的一種，可對高、中、低碳鋼絲，不銹鋼絲，合金銅絲等進行伸線加工，廣泛應用于機械制造、五金加工、石油化工、電線電纜等工業(yè)領域。隨著工藝技術水平的日益提升，變頻器控制在直進式拉絲機得到了大量應用，采用變頻調速系統(tǒng)使拉絲機設備運行更穩(wěn)定，節(jié)能效果更顯著。上海麥孚電器有限公司推出的安達VCD1000系列無感矢量變頻器就是在拉絲機應用中的專用產(chǎn)品，它優(yōu)越的性能以及完善的功能得到了業(yè)內的一致好評。如圖1為直進式拉絲機一體總線變頻柜。

圖1  直進式拉絲機一體總線變頻柜

2  設備簡介

直進式拉絲機各個拉拔頭變頻器的速度是由主速度和PID微調量相疊加，各個拉拔頭在張力平衡桿上安裝有位移傳感器，用于動態(tài)測量各個拉拔頭間金屬線材的張力，位移傳感器輸出（4mA～20mA或0V～10V）標準信號，作為變頻器張力閉環(huán)PID控制的反饋，通過調整各級電機轉速，系統(tǒng)保證各個張力檢測點的張力恒定。只有在整個拉拔過程中保持每一個點的張力恒定，才能保證多級連續(xù)拉拔順利進行和拉出金屬線材的品質。低速點動穿模，運行速度穩(wěn)定。電機滿載啟動，起動轉矩達到150%額定轉矩，最高線速度20m/s。圖2為拉絲機生產(chǎn)現(xiàn)場圖。

圖2  天津靜海某工廠拉絲機生產(chǎn)現(xiàn)場圖

3  系統(tǒng)配置

（1）拉絲機主機：選用VCD1000系列拉絲機專用變頻器一臺，電流矢量控制，啟動過程平滑，高速運行穩(wěn)定。

（2）N級拉絲從機：選用VCD1000系列張力控制專用變頻器N臺，張力閉環(huán)控制，逐級跟蹤運行，電流矢量控制，低頻高轉矩輸出。

（3）收卷機：選用VCD1000系列張力控制專用變頻器一臺，張力閉環(huán)控制，跟蹤拉絲機輸出線速度運行。電流矢量控制，內置制動單元與斷線保護功能，根據(jù)電機功率加裝制動電阻。

4  系統(tǒng)特點

（1）復雜的張力控制全部由變頻器完成，PLC只做邏輯控制和主速度控制，減少PLC程序和系統(tǒng)硬件的開發(fā)難度。

（2）系統(tǒng)結構簡潔，相互關聯(lián)度低，操作、維護方便。同時，控制效果更佳，設備運行更穩(wěn)定。

（3）減少了A/D、D/A模塊，對PLC的性能指標要求低，是優(yōu)化的低成本方案。

（4）均采用電流矢量控制變頻器，低頻轉矩大、無轉速死區(qū)，低速0.5Hz額定轉矩平穩(wěn)輸出，穿模、試機沒有材料損耗。

（5）張力平衡桿在下限位、中間位或上限位，都可開機運行。自動跟蹤拉絲速度，張力平衡桿基本維持在中點位置，擺動幅度小。