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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。直进式拉丝机也是很难控制的一种，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。

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。

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

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，已获得了终端客户的认可。

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：

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、可靠性高等性能得到了充分的验证，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。

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