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                                PLC控制的變頻調速直線式拉絲機電控系統

                                專利號:ZL03245785.5
                                PLC控制的變頻調速直線式拉絲機電控系統實物圖
                                PLC控制的變頻調速直線式拉絲機電控系統圖 PLC控制的變頻調速直線式拉絲機電控系統圖

                                PLC控制的變頻調速直線式拉絲機電控系統 拉絲機電控系統圖

                                該機使用PLC承擔中心控制,變頻調速器和異步交流電機為被控對象,交流變頻調速器在PLC控制下可對異步交流電機進行平滑無級調速,實現了拉絲機工作過程中的多種動作與動能,利用感應式傳感器檢測各路拉絲過程中的張力大小,與各路調速信號疊加用于自動控制變頻器的輸出頻率,用此種方法生產的PLC直線式拉絲機電控系統,經試用效果很好。
                                采用PLC工業可編程控制器實現各種開并邏輯組合,操作使用靈活、方便。
                                具有斷絲保護,自動停機功能。
                                各拉絲頭可獨立啟動、停止、調速、也可同時啟動和停止。
                                在運行中可調節整機轉速升和降,并在必要時可單獨微調各頭速度,使之與整機相匹配。
                                各頭都有過載自動停機保護,無啟動沖擊電流,不會對電網造成負載電壓波動,且電流、電壓可隨時觀察。

                                PLC 控制的變頻調速直線式拉絲機電控系統使用說明書

                                一、概述 :

                                直進式拉絲機是目前較先進且有發展前途的拉絲設備,其傳統的電控系統以直流電機拖動,繼電器 . 接觸器控制為基礎,無任何過程控制環節,生產效率低 . 經濟效率差;由于直流電機整流子磨損嚴重,使得設備損毀率高,維護工作繁重。為了克服上述缺點,本工司在原有變頻調速集線式拉絲機的基礎上,開發了 PLC 控制的變頻調速直線式拉絲機電控系統。該系統是我公司科研人員經多次試驗,以精心設計 . 簡化結構 . 降低成本的設計思想最心新推出的機電一體化高科技產品。

                                該機使用 PLC 承擔中心控制,變頻調速器和異步交流電機為被控對象。用 PLC 代替傳統的復雜繼電邏輯和開關量控制,使整機電器電路大為簡化,因此本機故障率低,使用壽命長:交流變頻調速器在 PLC 控制下可對通用異步交流電機進 , 行平滑無級調速。實現了拉絲機工作過程中的多種動作與功能。

                                利用感應式傳感器檢測各路拉絲過程中的張力大小,與各路調速信號疊加用于自動控制變頻器的輸出頻率,用此種方法生產的 PLC 自線式拉絲機電控系統,經試用效果很好:它克服了集線式拉絲機在拉拔過程中存在有不規則的旋轉扭力,這種不規則的內應扭力經多級校直處理后,仍不盡人意,因而直接影響了絲的質量,在產品升級換代時更顯得力不從心。本直線式拉絲機電控系統的研制成功,給國內使用與生產拉絲機行業的技術改造和新產品開發闖出了一條新路,尤其是焊絲行業,不但在工藝上得到了保證,與以往的直線式拉絲機相比,成本大為下降,雖然出絲速度最高可達 600 米 / 分,根據國內鋼材及相關材料的水平來看,本速度完全可以滿足工藝要求,適合中國國情,是拉絲機行業的首選機型。

                                二、工作原理 :

                                本直線式拉絲機是利用傳統的集線式拉絲機作為改造對象,在各級拉絲模前安裝了感應式張力檢測裝置,配合汽缸的動作來精確地控制電機轉速。

                                本文以 6/400 直線式拉絲機為例對該機控制原理加以闡述。 6/400 直拉式變頻調速直動控制系統如圖一所示。其中 PLC 采用日本三菱公司的小型機做為控制系統核心,用 6 臺變頻器分別控制 6 臺交流電動機,將感應式傳感器用于 5 個卷筒拉拔絲的張力涉取裝置。

                                在充分分析了拉絲機工藝的基礎上,著中考慮了以下幾個方面對系統的影響:

                                1. 影響拉拔關系的因素很多,有工藝上的,也有電氣上的,由于磨損,模具的出口直徑會隨時間而變大,拉拔卷筒上也可能出現凹槽磨損,這就意味著拉拔力和拉拔關系的變化。

                                2. 拉絲機啟動時,拉拔力較大,隨著速度的逐漸增加拉拔力迅速減小,在達到一定的轉速后,拉拔力便只有微小增加。

                                直線式拉絲機電控系統圖

                                3. 原料進絲時,本身會有一些缺陷,表面處理不完全等,這些都將影響拉絲機的穩定性。

                                4. 電機的轉差率會由于負載的變化而變化。

                                5. 拉絲過程中最重要的被控量是絲的張力,而斷絲和積線是張力變化的兩種極端情況,所以只要保證張力在某一范圍內變化,就可保證拉絲機的穩定運行。

                                為保證拉拔過程中不出現脫套 . 斷絲現象,對相鄰兩卷筒間要做以下分析,見圖二。

                                PLC控制的直線式拉絲機電控系統圖

                                考慮主動卷筒 1 帶動被動卷筒 2 運行,假設要使兩筒之間配工作,一是要減小動電機頻率給定值。二是增加被動電機頻率給定值,才能使兩卷筒達到平衡點,這個平衡點是在 F2 與 F1 之間的某個范圍內動態平衡下工作的。那么我們就可以得出下面的基本控制方案:即實時地監測各級張力的參數,由各級處理器對兩級參數處了理后,去實時動態地控制變頻器的參數,從而達到控制電機轉速的目的。

                                在具體實施方案的過程中,首先要測得張力的值,在不考慮卷筒的磨損時,可以認為轉矩和張力成線性比例關系。

                                當我們有傳感器測得張力后,可與調速基準值進行比較,調校出最佳張力參比量,張力參比量過大工作不穩定,參比量過小,容易斷絲,那么由處理器對張力信號與基準信號進行閉環處理后,便可對變頻器進行實時調速。

                                從調試結果看,我們的方案是正確的,系統能夠運行在一個穩定狀態,而對系統的簡化使整體結構簡單,故障少,參比量與基準量的閉環處理是保證系統穩定工作的關鍵。

                                三、操作方法 :

                                1•  各調速鈕基本定好位后,(頻率設定)用總調速鈕將 1 號筒頻率下調至 6HZ.

                                2•  把各路打向手動狀態。

                                3•  把各路設定為點動。

                                4•  從壹頭開始點動上絲,當壹筒上絲 10 ~ 12 圈時,停機從壹筒下絲 3 ~ 4 圈 , 去給貳筒上絲,注意貳筒上絲時要把絲拉緊,不要在松絲狀態下點動貳路。(因點動貳筒上絲時壹筒同時轉動),上絲 10 ~ 12 圈時停機,按以上方法給三筒點動上絲。筒七上絲量要夠給收絲機掛絲剩十圈。

                                5•  各筒點動上絲完成后,把各路點動開關恢復運行狀態。

                                6•  把總調速旋鈕設置在 3 ~ 5HZ 左右,手動與自動總開關設在手動狀態。

                                7•  將收絲機開啟,給收絲機掛上絲,調試收絲機使之在預拉緊狀態。

                                8•  按第七路啟動鍵,這時整機全部慢啟動,至 3 ~ 5HZ ,觀察各路張力大小,應在 200 ~ 400 之間,如有超范圍時,細調各路手動微調電位器至要求數值。然后調總調速電位器使各路 HZ 上升 5HZ 左右,再觀察細調各路張力,再提總速 5HZ 左右,再觀察各路張力,細調各路張力后,再總提速 5HZ 左右,依次類推,至到某一路升至 48HZ 左右即停(緩速狀態)

                                9•  在滿速穩定工作狀態下,調整速電位器使之依次下降 5HZ ,觀察張力變化,直至停機。

                                四、功能與性能指標

                                功能:

                                1• 在 PLC 控制下,實現由交流變頻器對交流異步電機的平滑無級變頻調速。

                                2• 采用 PLC 工業可編程控制器實現各種開關量邏輯組合,改變程序便可變更邏輯功能。操作使用靈活 . 方便。

                                3• 具備安全自動停機功能。

                                4• 斷 2 絲保護 . 自動停機。

                                5• 各拉絲頭可獨立啟動 . 停止 . 調速。

                                6• 低速軟啟動。啟動速度與時間可調。

                                7• 各頭設有低速點動開關。

                                8• 整機有聯動功能,可同時啟動和停止。

                                9• 設備控制收線機接口 . 收線機與尾頭同步工作,也可單獨開啟。

                                10•在運行中可調節整機轉速升和降。并在必要時,可單獨微調各頭速度,使之與整機速度相匹配。該過程可重復進行,每次調節后速度狀態便被記憶。

                                11•拉絲記具備單控與聯動轉換功能。

                                12•整記運轉中,任何某頭轉換為點動操作狀態時,都可使整機停車。

                                13•各頭電機都另配有冷卻風扇,以防主電機低速時升溫過高。

                                14•各頭都有過載自動停機保護,該功能有變頻器參數設定完成。

                                15•操作臺裝有與變頻器相對應的各頭電機運轉頻率指示儀表,使調頻自觀,操作方便。

                                16•無啟動沖擊電流,不會對電網造成負載電壓波動。且電流 . 電壓可隨時觀察。

                                17•在恒功率運轉態(大于 50HZ/S )最高工作頻率達 60HZ/S 。

                                性能:

                                1•進線直徑 2.2 , 出線直徑最小 0.8

                                2•出線速度可達 600 米 / 分

                                3•穩定性 ≤ 1HZ

                                五、注意事項

                                1•在開始上絲之前,各探頭要伸出到位,用手推動探頭時,應活動自如,不應出現阻力不暢的現象,應檢查原因,是否機械活動部分有阻力。

                                2•絲在運行的過程中,如無緊急情況需要無條件停車時,一般不要用杠杠或停車按鈕操作,因本變頻器未加裝再生系統,急停容易造成過載保護,過載保護太多時,容易引起變頻器故障。

                                3•上絲時從低速逐漸向高速調試過程中,要用總調速鈕慢升,停機時也要用總調速鈕慢降速,防止調速過快,超負載保護。

                                4•在運轉過程中,觀察頻率表應穩定工作,如果發生頻率變化,檢查各部是否都發生了變化,還是某路發生了變化?變化了多少 HZ ?引起變化的原因是探頭給定電壓變化呢,還是調速電位器輸出發生了變化?用數字表可直接測試。

                                5•速度調節時,要慢轉調速旋鈕,不要調速過快。

                                6•空頻器控制柜所在環境溫度不得超過 50 ℃。

                                7•控制回路聯結要用 0.5 ~ 0.75mm 2 屏蔽線。

                                8•變頻器外殼要可靠接地,接地電阻 <10 歐。

                                9•環境溫度過大時,要對一些外接觸點采取密封措施。

                                10•柜體及操作臺,安裝在遠離灰塵、油霧、導電雜物及腐蝕性混合體的場所。

                                11•禁止在 PLC 空端子上接線。

                                12•禁止輸入控制線與輸出控制線安排在同一電壓內,不允許輸入 , 輸出線在同一導管內通過或捆扎在一起。

                                13.輸入。輸出控制線一般在 20m 內為宜。

                                14.柜體及操作臺。不要安裝在直接受振動和受沖擊的場所。

                                15.定期用清除操作臺和柜體內包括 plc 及變頻器等主要電氣部件的灰塵。

                                16 .每次開機前,先送上操作臺電源,視其工作正常后,再將各路變頻器電源送上。

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