深圳市四方电气技术有限公司

一   前言

       在冶金行业拉丝机是金属线材生产的重要设备，主要功能是将各种线材拉成所需各种规格的细丝。从工作形式和机械结构上分为直进式、活套式、水箱式（也称双变频拉丝机）等。对于不同精度不同规格的产品，不同的金属种类，可选择不同规格的拉丝机械。对于铜铝基材的电线电缆生产企业，双变频控制的细拉机应用比较广泛，而对于大部分钢丝生产企业，针对钢材特性，使用直进式拉丝机较多。其中双变频拉丝机应用最广泛，也最具有代表性，下面就双变频拉丝机工艺及电气控制原理加以介绍。

二  工艺介绍

1   工艺流程图

2   工艺说明

（1）放线: 拉丝机线材的放线过程，对于整个拉丝机环节来说，其控制没有过高精度要求，双变频控制的拉丝机械，利用拉丝环节的丝线张力通圆盘拉伸，也就是通过后道工序拉丝的张力自动放线。

（2）拉丝:不同金属物料，不同的产品精度和要求，拉丝环节有很大的不同，拉丝部分由一台主电机控制（称为主机），金属线材通过内部塔轮的导引，经过各级模具而逐步拉伸，以达到所要求规格的线材。同时在拉丝时，开启冷却液对模具冷却。

（3）收卷：收卷为双变频拉丝机最为关键的环节，对拉丝机的性能起决定性的影响，也是考验拉丝机电气系统性能的重要依据。收卷由一收卷电机带动收卷盘进行收卷，线材由拉丝部分出来经过张力摆杆，张力摆杆的作用是反馈当前的张力信号给从机，从机根据反馈信号的偏差调节输出频率，以此来保证在收卷过程中恒定的张力。

线材通过张力摆杆上升到一个导轮，然后被牵引到一个排线机的导轮，排线机由单独小型电机驱动作往返运动，功能是把线材匀称的排在收卷盘上；收卷电机带动收卷盘旋转，把由排线机引导的线材自动的卷绕到收卷盘上。到此完成整个收卷过程。当收卷出现异常断线时，系统需自动停机并打开抱闸使收卷盘快速停车。

三   线路图

1   变频器接线图

                               图（一）

2   控制回路图

图（二）

3    线路图说明

     在图一中为主机与收卷变频的接线图，主机的速度由操作面台上的电位器通过端子VC2给定，启动由启动继电器KA2给定信号，与别的变频器不同的是，从机的启动，停机及速度给定通过与主机RS485通讯给定，无需单独给出信号。摆杆的反馈信号输入到VC2，主机的频率给定与反馈信号的偏差作为从机的输出频率。

     在穿线材过程中，主机的点动控制由脚踏开关来控制，但这时主机点动从机不能动，所以点动信号只送到主机，同时在参数设置时要设置主机点动不同步。

     图二为控制回路图，按下 SB3启动主机，SB2为停止控钮，主机启动后在正常的升速的过程中，当主机速度升到从机设定的起始频率时，（从机的起始频率一般设成2HZ，最小可设成1HZ。）通过RS485通讯控制从机输出频率运行。

排线机的启动由从机参数FDT设定，如果FDT设定2HZ，从机频率达到2HZ时，OC1输出信号启动排线机。行程开关SQ1，SQ2控制接触器KM2的通断来改变排线机的正反转。

     在主机或从机的主轴上装有一传感器，主轴转一圈输出一脉冲信号到计米器，计米器的功能是用户根据要求设定每卷产品的大小，当计米到设定值时，计米器的输出信号串在主机的启动线路上，系统从而自动停机，下次启动时需先把计米器复位再启动主机。

     抱闸信号的输出有两个方式给出，一个是由控制面台上的急停按钮直接输出，另一个是从机根据参数F8.12-F8.16设定，当条件达到时OC2就输出一个抱闸信号。当抱闸信号有效时，主机与从机同时停机，抱闸线圈把收卷盘刹车。

四  调试

1     摆杆反馈位置校正：

通过监测参数D－9，调节参数F2.2,F2.3实现摆杆的实际位置对应反馈值。（即保证摆杆最低位置D-9=0,摆杆最高位置D-9=100。且成线性变化）。启动初始时，摆杆位置反馈值要处于最小。启动过程完成后，摆杆的平衡稳定点处于设定的PID目标位置。

2     启动停机过程调试：

（1）、主机的加减速时间：主机加减速时间越长，启停稳定度越高，一般推荐使用50S以上。

（2）、从机的加减速时间：从机加减速时间有加减速时间1，加减速时间4，其中加减速时间1为变频器的输出频率加减速，加减速时间4为前馈PID的PID环输出加减速时间。为了保证变频器启动停机以及平稳运行时的快速响应，在保证变频器无报警输出时，应该尽量减少此两个加减速时间。

（3）摆杆的启动：摆杆的启动时间是指从机启动后摆杆被拉起到目标位置的时间，时间越长，可能会造成从机输出断线报警，时间越短，可能会引起摆杆上下震荡。摆杆最好的拉起方式是成线性的启动，根据不同的线材规格，参数F8.0设置合理的数值。

（4）联动比例值：四方变频器具有自动矫正联动比例功能（FC.6百位设1，出厂值），在初次调试或更改线材时，无需设置联动比例，从机启动后通过摆杆反馈位置就自动跟踪联动比例值。监控D-22可以看到联动比例值。                                                          

3     摆杆平稳度调试：

        摆杆的平稳度是检验变频器性能的标准。PID参数可以选择单一参数组，也可以选择根据运行频率用两组参数进行自动调节。以下说明PID参数组调试方法：

        （1）、比例增益：比例增益影响PID环节的快速响应，当摆杆在启停或者稳定运行时出现较大超调时，可适当增加此参数值。

        （2）、积分时间：积分时间常数使保证PID环节稳定的关键参数，增加积分时间，可以减少在稳定运行时的摆杆振幅。过大的积分时间常数容易形成摆杆的大幅超调。

        （3）、微分时间：微分时间常数可使PID环节做出预先判断，抑制摆杆超调，但是此参数值设置过大，容易出现振荡。

         具体的参数值要根据现场来调试。

     五  参数设置

主机参数设置：

 从机参数设置：

六   调试过程中注意的几点问题

1  摆杆的位置一定要成线性关系与反馈通道相对应，也就是在最低位D-9的值为0，最高位是100，如果不是就得调整反馈通道的最大值与最小值。

2  从机启动时，如果长时间摆杆拉起的速度过慢，当达到断线条件时，有可能系统认为断线，出现断线报警（FU24）。这就要适当的减少参数F8.0的值，同时查看与断线检测相关的几个参数设置的是否合适。

3  正常运行中，张力杆的摆动过大，而调节PID的参数不能起到很好的效果时，这时要检查反馈电位器与摆杆之间的一大一小两个齿轮的配合间隙，在现场经常因为两个齿轮配合间隙过大引起张力杆波动大。

4  系统在低速运行时，张力非常的平稳，但高速运行时张力杆出现波动，那就得启用两组PID参数进，把F7.1改成（0021）根据运行频率调节。同时以原来调节好的那组参数为依据调节第二组参数。

5   当运行在正常的过程中，如果出现周期性的突然波动，这时就得注意排线机行程开关的位置，行程开关位置不在最佳位置时，会出现卷盘两边不平导致卷取直径变化。进一步影响张力杆的平稳度。

七   拉丝机专用变频器的特点及监控参数说明

     1   可以自动矫正联动比例值，无需考虑联动比例值或设定，在启动后自动跟踪线速度及卷取盘直径。

     2   在任何位置停机或启动不会因为卷径的变化影响启停的质量。

     3   主机与从机通过RS485通讯控制，非常方便实现从机的启停与频率给定，减少了模拟干扰及简化了控制线路。

d-0:    变频器输出频率

d-6:    前馈叠加频率

d-8:    摆杆位置设定值

d-9:    摆杆位置反馈值

d-21:   PID环输出频率

d-22:   自适应同步增益

八   附加说明

     有的设备上主机是别的品牌变频器，四方变频器当从机组成拉丝机变频系统，这种情况以改造为主。下面说明以四方变频当从机在改造时注意的事项：

（1）主从不能通讯控制，从机的启动与停机以及主频的给定与主从通讯控制有所不同。从机的启动信号由主机输出一个FDT信号给出。主机输出一个频率相对应的模似量作为从机的主频率给定。

（2）老的拉丝机系统很大一部分排线机的启动与停机，是由主机的输出频率为依据来控制，这样就会出现如果联动比例改变过大，排线机不能很好的跟踪收卷盘在合适的频率启停，导致收卷盘的排线不匀称。尽量不改变原有外部电路的基础上，排线的启动改由从机控制。

（3）抱闸信号的控制在原来的系统中也是由主机来控制，有的抱闸时间由时间继电器来控制。改造时如果还是由主机控制抱闸信号，就会出现从机还没停机的情况下抱闸信号打开，引起从机堵转报警。所以抱闸信号改由从机控制，原来的时间继电器时间尽量调短。

（4）改变原有的电路时要特别注意各条线路的电压以及继电器的线圈电压，分清是直流还是交流。