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迈凯诺KE300A-10变频器在拉丝机的应用

迈凯诺KE300A-10变频器在拉丝机的应用

一、引言


       高速拉丝机是金属线材加工的主要设备之一, 主要是将金属线材加工成各种规格细线。从产品规格来区分拉丝机可以分为大拉机,中拉机,小拉机,微拉机;从生产工艺来区分可以分为水箱式,滑轮式,直进式等主要的几种。


       为提高金属线材加工的产量、质量和降低成本,拉丝机一般改为变频恒张力控制,而目前大多数变频同步控制一般是采用外接PID控制器的控制方式,此方式的缺点有:PID控制器的控制参数调试困难, PID响应速度慢,造成张力摆杆不停的在上下摆动大,这样,将不可避免地影响金属线材加工质量,这也是目前众多变频器在拉丝机普遍存在又难以解决的问题。


       目前,拉丝机采用变频器进行张力恒定控制已是一种发展趋势,一般要求变频器含有PID快速调节的功能,目前在行业应用中,只有少数的几个牌子的变频器可以不加任何辅助配件就可实现这样的要求。


二、拉丝机的工艺要求


       对于不同的要求、不同的精度规格、不同的金属物料,可选择不同形式的拉丝机。尽管拉丝工艺不同,但其工作过程基本相同,一般分成放线、拉伸、收线等三大步骤,拉伸电机驱动伸线轮运转,多级伸线轮经皮带联动,实现金属拉伸及放线,收卷电机实现收卷。

迈凯诺KE300A-10变频器在拉丝机的应用1.jpg

拉丝机工艺流程图


       对于整个拉丝过程来说,放线和拉伸环节,其控制没有过高的精度要求,金属丝直接通过拉伸驱动送进拉丝机,实现自由放线。收线环节的工作速度决定了整个拉丝机械的生产效率,也是整个系统最难控制的部分。收线张力的大小直接影响到产品的品质,张力过大,收线过紧,易变形或拉断。张力过小,收卷时会产生轴向滑动而错位,形成收线不整齐。因此,对拉丝收卷的要求有以下几点:


       1、在收线过程中,保持线材张力恒定;

       2、能根据收线轮直径变化,自动跟踪快速调整收线速度,并且保持同步不断线。

       4、 当稳定运行在某个速度时,张力摆杆要稳定;不允许摆杆碰撞上下限位。

       5、拉伸电机起停时绝不允许发生断线的现象,如出现断线故障应迅速报警且紧急停车。


三、迈凯诺KE300A-10变频器特点


       KE300A-10软件主要针对水箱式双变频拉丝机及直进式拉丝机张力控制进行优化,已取消卷径计算,用户可根据工况进行单独 PID 或主+PID 方式进行张力控制。(单独  PID  控制仅支持收卷应用)

           根据不同用户习惯设置几组参数宏,尽量减少用户设置参数的工作量。

           FP-01 功能参数值 5-恢复为收线参数 1(单独PID 控制,故障自动复位,PID 检测断线有效)

           FP-01 功能参数值 6-恢复为放线参数 1(故障自动复位)

           FP-01 功能参数值 7-恢复为收线参数 2(默认主+PID 控制)

           FP-01 功能参数值 8-恢复为放线参数 2

           FP-01 功能参数值 9-恢复为直进式拉丝机进行参数。

           (1)、易于安装,设备调试简单:只须正确调整好张力检测电位器位置,开机即可自动跟踪引取的速度,无需其他外部信号控制,直接构成一个独立的整体,节约设备成本;

           (2)、无论粗线、细线,无论高速、低速,张力始终恒定,只由张力动滑轮的配重确定;

           (3)、可在张力摆杆的下限位、中点零位或上限位等任意位置开机运行;

           (4)、自动识别收放线的转速,自动跟踪收放线的线速度,张力摆杆基本维持在设定中点位置。

           (5)、采用模块化设计,配置非常灵活;

           (6)、高启动转矩:无PG矢量控制模式下,在0.5Hz时,可提供150%的启动转矩;

           (7)、优良的鲁棒性能,可以确保负载能快速起停;

           (8)、快速动态响应:无PG矢量控制模式下,动态响应时间小于20ms;

           (9)、快速限流功能:可以快速将电流限制在保护点以内,减少频繁过流报警故障概率;



四、系统控制方案


       主回路接线十分简单,将三相电源接至变频器输入R、S、T端,将变频器输出U、V、W接至相应电机的三相端子即可。在接线时需注意端子标识,杜绝误接或反接。详情如下图所示:

迈凯诺KE300A-10变频器在拉丝机的应用2.jpg

高速拉丝机接线示意图


       1、控制系统给拉伸变频器开关量信号,当D1端与COM端闭合,则启动变频器,断开则停止变频器。

            当D3端与COM端闭合,则也点动变频器,断开则停止变频器。

       2、当拉伸变频器开始运行后输出继电器信号(T2A、T2C)给收卷变频器,即是收卷变频器D1端与COM端闭合,则启动变频器,断开则停止变频器,使拉伸变机和收卷机形成同步控制。

       3、当拉伸变频器开始运行从0HZ加速时,其模拟输出信号(A01)发出相应的0—10V模拟信号,做为收卷变频器给定频率。使拉伸机和收卷机形成速度同步控制。

       4、在拉丝机出线端与收线端之间安装有张力摆杆,用来检测输出金属丝的张力,作为拉丝收线张力信号反馈输入收卷变频器,即是收卷变频器模拟输入AI1接摆杆位置反馈信号(0~10V),将期望摆杆稳定运行的位置点设定为PID给定值。 系统运行过程中始终将反馈信号与给定值做比较,PID控制器根据其差值自动运算后,再与收卷的当前同步速度(模拟量AI2输入)进行叠加,调节变频器的输出频率,从而控制收卷电机转速相对拉伸机线速度达到同步,同时,也使线材张力保持了恒定。




五、调试运行


       1、自学习参数设置

       由于需要采用无PG矢量控制,变频器控制性能的优劣基于电机模型的精确程度,因此在首次运行电机前,需要对电机参数进行自学习:请尽量让电机和负载完全脱开(空载运行),这样自学习后,在无PG矢量控制性能更好。

       第一步:把PP-01 = 1 恢复出厂值。

       第二步:请按电机铭牌参数输入下面的参数,其他参数请按出厂参数。

       P1-01=XXX    电机额定功率            P1-02=XXX   电机额定电压        

       P1-03=XXX    电机额定电流            P1-04= XXX  电机额定频率          

       P1-05=XXXX   电机额定转速

       第三步:将功能参数P1-37设置为2(电机参数全面自学习),当变频器P1-37设置为“2”确定后,键盘面板显示“FUNE”表示进入自学习状态了,然后按键盘面板上RUN键,键盘面板上“RUN”指示灯亮,表示在自学习中(P1-37设置为“2”时电机会转动),当键盘面板上“RUN”指示灯灭了,键盘显示“50.00”时,表示自学习已完成。

Ø  如果在“全面自学习(P1-37=2)”过程中报故障,再将功能参数P1-37设置为1(电机参数静止自学习)。


        2、参数设置


       KE300A-10拉丝机专用变频器内部根据不同用户习惯设置出厂参数,主要为收线参数,放线参数。注意:出厂参数只是尽量减少用户设置参数的工作量,实际使用时仍有一些参数需要根据使用需求进行调整或设置。具体的参数设置如下表:


       Ø  拉伸变频器参数设置


功能码

设定值

功能

P0-02

1

端子命令通道

P0-03

2

模拟量AI1设定

P0-17

30

加速时间1

P0-18

30

减速时间1

P4-00

1

D1端子功能:正转运行

P4-02

4

D3端子功能:正点动运行

P4-03

9

D4端子功能:故障复位

P4-04

8

D5端子功能:自由停车

P5-02

2

继电器T1输出:故障输出

P5-03

1

继电器T2输出:运行输出

P5-07

0

模拟输出信号:运行频率

P8-00

5

正点动运行频率设置

P8-27

1

点动运行优先有效


       Ø  收卷变频器参数设置


功能码

设定值

功能

PP-01

7

调出参数组 2 默认主+辅 PID 模式

P4-00

1

D1端子功能:正转运行

P4-02

9

D3端子功能:故障复位

P4-03

8

D4端子功能:自由停车

P8-13

1

禁止反转控制使能

PA-04

100

PID反馈量程值

PA-08

80

PID反转截止频率


       3、调试过程:


       3.1、将功能参数设置好,如控制方式、频率给定方式,加减速时间等。

       3.2、将摆杆调至下限位和上限位时,查看U0-09监视参数,最小值做为P4-13参数设定值(下限位置是收线速越快),最大值做为P4-15参数设定值(上限位置是收线速越快慢);

P4-13

XXX

AI1模拟量最小输入

P4-15

XXX

AI1模拟量最大输入

       3.3、查看U0-10监视参数,该值做为P4-18参数设定值;

P4-18

XXX

AI2模拟量最小输入

       3.4、将摆杆调至中点位置(该位置可调的),调出U0-16(PID反馈)监视参数做为PA-01参数设定值;

PA-01

XXXX

PID键盘给定量

       3.5、上电运行, 若摆杆启动太快,通过延长PA-11 可使摆杆缓慢启动。若摆杆启动太慢,可逐步减小 PA-11 的值直到为 0。


六、使用效果


       经过对该拉丝机的测试,均能很好的满足客户的要求,从而也得到了客户的认可。并且使用了KE300A-10变频器的拉丝机调速范围宽、稳态精度高、加减速快、操作灵活方便、可靠性高,在PID快速速度跟踪方面表现非常出色,大大提高了拉丝机的效率完全满足客户的需求。在节省企业成本的同时增加了产品的产量和产品的品质。应用现场图片如下所示:

           

七、结束语


       迈凯诺(Micno)KE300A-10变频器在拉丝机的应用,实际上很好地解决了拉丝机的电气控制问题。其优越的性能(如快速响应的PID功能,调速范围宽,稳态精度高,加减速快,操作灵活方便,功能保护全)以及可靠性高得到了充分的验证,由于接线简单,变频器内自带的PID,省去了以前必须外接PID控制器的控制方式,节省了客户成本,让客户更具竞争力。