迈凯诺KE300A-13变频器在直线无摆杆拉丝机的应用

迈凯诺KE300A-13变频器在直线无摆杆拉丝机的应用

一、引言

        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。直进式拉丝机也是最难控制的一种,由于它是多台电机同时对金属丝进行拉伸,可对高、中、低碳钢丝、不锈钢丝、铜丝、合金铜丝、铝合金丝等进行伸线加工。


        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,在以前通常都采用直流发电机来实现,但直流电机拖动由于生产环境十分恶劣,使电机碳刷磨损严重、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。


        现在随着工艺技术的进步和变频器的大量普及,变频控制开始在直进式拉丝机中大量使用,并可通过PLC来实现拉拔品种设定、操作自动化、生产过程控制、实时闭环控制、自动计米等功能。大大降低了原电气部分的成本,使直进式拉丝机已基本实现国产化,使其在国内广泛使用。

001.jpg


二、  直进式拉丝机的工艺要求

        直线式拉丝机组工艺流程如下图所示,较粗的钢丝从放线机放出,经过1#拉丝模后缠绕在1#卷筒上,再依次经过2#至N#拉丝机模及卷筒,后被拉拔成较细的钢丝卷绕再收线机的工字轮上。在两个相邻的卷筒之间设有张力调谐辊,用于调整两卷筒间钢丝的张力,保证钢丝在拉拔时不断丝。由于卷筒间钢丝在拉拔时近似一条直线,故称其为直线式拉丝机组。


        直进式拉丝机是拉丝机中较难控制的一种,它是多台电机同时对金属丝进行拉伸,钢丝在前一卷筒上缠绕几圈后,经过摆杆然后进入下一拉丝模并缠绕在下一卷筒上,中间不通过任何能产生储线效果的过线导轮,两卷筒间金属丝基本呈直线状,因此对电机的同步性以及动态响应的快速性都有较高的要求。

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        直进式拉丝机是有多个拉拔头组成的小型的连续生产设备,通过逐级拉拔,可以一次性地把钢丝冷拉到所需的规格,所以工作效率比较高。但是,由于通过每一级的拉拔后,钢丝的线径发生了变化,所以每个拉拔头工作线速度也应有变化。


        由于机械传动的误差以及机械传动的间隙,还有在起动、加速、减速、停止等动态的工作过程中,各个拉拔头就无法保持同步,所以,我们采用在直进式拉丝机上装上精度灵敏的位移式张力传感器,动态测量各个拉拔头间的钢丝的张力,再把张力转换成标准信号(0~20mA或0~10V),用这个标准信号反馈给调速变频器,变频器用这个信号作闭环PID过程控制,在主速度上叠加上PID计算的调整量,保持各个张力检测点的张力恒定,也就保证了直进式拉丝机工作在同步恒张力的工作状态。


三、迈凯诺KE300A-13变频器特点

        KE300A-13软件主要针对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 9-恢复为直进式拉丝机进行参数。

        (1)、运行平稳,张力臂调整幅度小。线速度可达 300-450米 / 分 (根据机械性能)
         (2)、由交流变频器对交流异步电机的平滑无级变频调速。采用开关量逻辑组合功能,操作使用灵活方便。(3)、 安全自动停机功能 ,断丝保护自动停机功能。瞬间停机时间可缩短至1-3秒(机械带刹车)

        (4)、各拉丝头可独立启动、停止调速,各拔丝头可自由组合使用。

        (5)、 傻瓜式智能模糊控制方式,跳模自动跟踪,不需要重新输入模具配比。

        (6)、 各头设有低速点动开关,可实现正反方向点动。有正向联动和反向联动功能,退丝联动功能。

        (7)、 无启动冲击电流,不会对电网造成负载电压波动,且电流、 电压可随时观察。

        (8)、具有过压、欠压、缺相、过载保护等多项功能。

        (9)、短线急停不断线功能,每拉丝头紧急刹车功

       (10)、采用模块化设计,配置非常灵活;


四、  系统控制方案

        1、    接线

003.jpg


        2、主机和从机参数设置


        Ø  自学习流程:

        (1)、请按电机铭牌参数输入下面的参数:

参数码

功能说明

参数码

功能说明

PP-01=1

恢复出厂设置,等5秒后,再设置下面参数。

A9-01=0

脉冲计数断线检测时间(断线时间为0时断线检测无效)

P0-01=0

矢量控制

P1-01

电机额定功率

P1-02

电机额定电压

P1-03

电机额定电流

P1-04

电机额定频率

P1-05

电机额定转速

说明

以上参数请按照电机铭牌如实设定。

        (2)、如果电机和负载完全脱开,则将功能参数P1-37设置为2(电机参数全面自学习)。如果电机和负载不能脱开,则将功能参数P1-37设置为1(电机参数静止自学习)。


        当变频器P1-37设置为“2”或“1”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  变频器参数设置

功能码

设定值

功能

主机75KW参数设置

P0-02

1

端子控制。

P0-03

2

AI1模拟输入。

P4-02

26

D3端子功能选择:计数清零。

P4-03

48

D4端子功能选择:脉冲计数到达停机

P4-06

25

HDI端子功能选:脉冲计数输入

P5-02

8

T1继电器输出:脉冲计数到达设定值。

P5-03

1

T2继电器输出:控制从机同步启动。

P8-08

5

脉冲计数到达停机减速时间

Pd-08

1000

设定脉冲计数值。

A9-00

10

脉冲计数断线检测频率

当运行频率大于“断线检测频率”超过“断线检测时间”没有检测到脉冲时,停车,报E-13故障代码。

注:断线时间为0时断线检测无效。

A9-01

10

脉冲计数断线检测时间

U0-12

XXXX

查看脉冲计数

从机18KW参数设置

P0-02

1

端子控制。

P0-03

2

AI1模拟输入。

P0-04

0

0:递增递减掉电不保存;1:递增递减掉电保存。

P0-07

01

A、B频率源叠加方式

P0-10

XX

现场最大运行频率,以现场为准。

P0-12

XX

与P0-10一致

P0-23

0

0:递增递减停机不保存;1:递增递减停机保存。

P0-26

0

递增递减频率基准:0运行频率,1设定频率。

P4-02

6

D3端子功能选择:递增频率。

P4-03

7

D4端子功能选择:递减频率。

P4-12

1

递增递减变化率

P4-16

XX

与P0-10一致

P5-03

1

T2继电器输出:控制从机同步启动。

A9-01

0

断线时间为0时断线检测无效。

        3、收卷15KW参数设置


        Ø  自学习流程:

        (1)、请按电机铭牌参数输入下面的参数:

参数码

功能说明

参数码

功能说明

PP-01=1

恢复出厂设置,等5秒后,再设置下面参数。

P0-01=0

矢量控制

P1-01

电机额定功率

P1-02

电机额定电压

P1-03

电机额定电流

P1-04

电机额定频率

P1-05

电机额定转速

说明

以上参数请按照电机铭牌如实设定。


       (2)、将功能参数P1-37设置为3(电机参数静止全面自学习)。当变频器P1-37设置为“3”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,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  变频器参数设置


收卷15KW参数设置

PP-02

11

调出A0参数组(转矩控制参数组)

P0-02

1

端子控制

P0-10

100

最大输出频率

P0-11

0

上限频率源选择

P0-12

100

上限频率

A0-00

1

设置转矩控制

A0-01

1

采用AI1指令做为转矩给定,采用一个多圈手调电位器做速度给定

A0-03

100

AI1给定100%对应变频器额定转矩100%

A0-05

100

转矩控制正向最大频率

A0-06

100

转矩控制反向最大频率

A9-15

1

收放卷选择:1,收卷

A9-16

0

收卷模式选择:

P8-07

1

转矩控制频率加速时间。

启动加减速响应时间,数值越小,速度响应越快,可以设置为0。但加减速越快容易报过流或拉断线。

P8-08

1

转矩控制频率减速时间。



五、使用效果

        该套变频器在直进式拉丝机上使用一段时间来,无论是低述,中速,还是高速,设备运行平稳,起动、停止、加速、减速平滑稳定,同步精度高,起动电流小,噪音低,已获得了最终使用客户的认可。


        并且使用了KE300A-13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:

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六、结束语

        随着变频技术的快速发展,变频器在拉丝机上的应用也越来越广泛。作为专业生产的迈凯诺(Micno)开发KE300A-13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。