摘要：本文簡單介紹了海浦蒙特HD50變頻器在直進式拉絲機上的應用。闡述了直進式拉絲機的工作原理及其工作過程，從實際應用出發介紹了直進式拉絲機變頻控制系統的配置、簡單調試過程及優點。

1 引言

直進式拉絲機是一種高速、高效、無彎曲、無扭轉、強冷卻、性價比非常卓越的無滑動連續式拉絲機，在歐美等發達國家或地區早已經得到廣泛的應用。但在我國該行業卻是一個薄弱環節，機械、電氣設備陳舊，阻礙了行業的發展。盡管直進式拉絲機較滑輪式拉絲機在生產效率、生產成本、產品質量等方面存在絕對的優越性，但其昂貴的一次性投資，使許許多多國內金屬制品企業望而卻步。現在隨著工藝技術的進步和變頻器的大量普及，變頻控制開始在直進式拉絲機中大量使用，并可通過PLC來實現拉拔品種設定、操作自動化、生產過程控制、實時閉環控制、自動計米等功能。

2 海浦蒙特變頻器特點

 海浦蒙特變頻器采用磁場定向電流閉環矢量控制方式，采用美國TI公司先進的32bit電機控制專用DSP，主頻達到150M，能夠更高速更精確的完成復雜的矢量控制算法。

過載能力：150%額定輸出電流2分鐘；180%額定輸出電流10秒

驅動電機類型：交流異步電機、同步電機

控制方式：V/f控制；開環矢量控制（SVC）；閉環矢量控制（VC）

運行命令設定方式：操作面板設定；外部端子設定；通過SCI通訊口由上位機設定

速度設定方式：數字設定、模擬設定、SCI通訊設定 

速度設定分辨率：數字設定：0.01Hz 

模擬設定：0.1%×最大頻率

速度控制精度：±0.5%（SVC）；±0.05%（VC）

速度控制范圍：1:100（SVC）；1:1000（VC）

轉矩控制響應：<200ms（svc）；<50ms（vc）< span="">

起動轉矩：180%額定轉矩/0.5Hz（SVC）；180%額定轉矩/0Hz（VC）

轉矩控制精度：±5%

3 工作原理

直進式拉絲機是有多個拉拔頭組成的小型的連續生產設備，通過逐級拉拔，可以一次性把鋼絲冷拉到所需的規格，所以工作效率比較高。但是，由于通過每一級的拉拔后，鋼絲的線徑發生了變化，所以每個拉拔頭工作線速度也應有變化。 根據拉模配置的不同，各個拉拔頭的拉拔速度也要變化。拉拔速度的基準是每個時刻通過拉模的鋼絲的秒流量體積不變，即使公式成立：πR2×V1=πr2×V2，其中：

R：進線鋼絲的直徑；R：出線鋼絲的直徑；V1：進線鋼絲的線速度；V2：出線鋼絲的線速度

 直進式拉絲機的各個拉拔頭的工作速度就是基于以上的公式，保證各個拉拔頭同步運行。但是以上說明僅是基于理想狀態的穩態工作過程，由于機械傳動的誤差以及機械傳動的間隙，還有在起動、加速、減速、停止等動態的工作過程中，各個拉拔頭就無法保持同步，所以我們在直進式拉絲機上采用了位移傳感器，動態測量各個拉拔頭間的鋼絲的張力，然后把張力轉換成標準信號(0/4－20mA或0－10V)，反饋給調速變頻器，變頻器接收到該信號后用作閉環PID過程控制，在主速度上疊加上PID計算的調整量，保持各個張力檢測點的張力恒定，也就保證直進式拉絲機工作在同步恒張力的工作狀態。

4 直進式拉絲機變頻控制系統配置

直進式拉絲機的系統邏輯控制較為復雜，有各種聯動關系由PLC實現，同步方面的控制則全部在海浦蒙特HD50變頻器內部實現。系統配置如圖1所示：

 機臺上有11個塔輪，其中1#－10#采用海浦蒙特HD50拉絲機專用變頻器，分別對應位移傳感器。位移傳感器反饋給變頻器4－20mA的電流信號，變頻器以此保證線材的恒張力。

11#采用海浦蒙特HD50拉絲機專用變頻器，沒有張力機構。

 12#同樣采用海浦蒙特HD50拉絲機專用變頻器控制收線輪，與1#－10#不同的是，收線工字輪的卷徑在不斷的變化，同時還要保持線材恒張力，以免張力過大斷線或太松亂線。

工作過程：根據在觸摸屏設定的作業速度，該速度信號進入PLC，PLC考慮加減速度的時間之后按照一定的斜率輸出該模擬信號。這樣主要是滿足點動、穿絲等一些作業的需要。PLC輸出的模擬電壓信號同時接到所有變頻器的AI1輸入端，作為速度的主給定信號。各擺臂位移傳感器的信號接入到對應的轉鼓驅動變頻器的AI2作為PID控制的反饋信號。根據擺臂在中間的位置設定一個PID的給定值。該系統是非常典型的帶前饋的PID控制系統，一級串一級，PID作為微調量。

圖1  直進式拉絲機系統示意圖

拉絲參數設置：

5 結語

 本系統在優化參數值之后，設備試機時速度650米/min非常穩定，完全解決了原來采用同步板高速度下面不穩的問題。通過各種工況下的對比測試，和采用進口直流驅動器的拉絲機性能一樣，同時設備效率以及節電率明顯提高。而且本系統電氣器件配置簡練、邏輯清晰，成本與原來相比還有較大的降低，是個性價比非常高的方案。

已發表于《控制與傳動》2014年第七期