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雙變頻拉絲機(jī)系統(tǒng)解決方案
2021/5/19 20:10:27
摘要   在雙變頻拉絲機(jī)控制中采用變頻調(diào)速具有配置簡(jiǎn)練、邏輯清晰、成本下降的特點(diǎn)，同時(shí)本文還詳細(xì)介紹了匯川MD330拉絲機(jī)專用變頻器在雙變頻拉絲機(jī)上的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞   雙變頻拉絲機(jī)   高速同步   卷徑計(jì)算   矢量控制

1、前言
雙變頻拉絲機(jī)經(jīng)歷了兩個(gè)階段：前期是伸線電機(jī)用一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)，收線電機(jī)用一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)，伸線與收線的同步采用PID同步控制板控制，隨著拉絲行業(yè)的發(fā)展，客戶對(duì)拉絲機(jī)的要求也越來越高，之前拉絲機(jī)采用PID控制系統(tǒng)的弊端逐漸暴露出來，如低頻力矩不夠、高速時(shí)張力不穩(wěn)、線盤直徑變化大時(shí)擺桿擺動(dòng)幅度大導(dǎo)致停車等；由于同步控制板的多種弊端，新一代的拉絲機(jī)控制系統(tǒng)隨之誕生，就是直接雙變頻控制，系統(tǒng)中取消同步控制板，直接利用高端變頻器強(qiáng)大的功能和性能直接進(jìn)行同步控制。深圳市匯川技術(shù)有限公司首先推出MD330拉絲機(jī)專用變頻器，其優(yōu)越的性能和強(qiáng)大的功能在拉絲機(jī)領(lǐng)域得以廣泛的應(yīng)用。

2、雙變頻拉絲機(jī)的基本工作原理：


主機(jī)運(yùn)行時(shí)將運(yùn)轉(zhuǎn)頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)0﹏10V的模擬信號(hào)，由模擬量通道傳給從機(jī)（收線變頻器），作為從機(jī)的同步線速度信號(hào)（F=V），由（F=ω*R）計(jì)算出收線同步的頻率信號(hào)，然后疊加一個(gè)PID作用的頻率信號(hào)，合成從機(jī)的最終運(yùn)行頻率。運(yùn)行過程中從機(jī)的同步頻率始終根據(jù)ω=F/R做調(diào)整，這樣就保證同步頻率的誤差始終很小， PID作用效果就一直穩(wěn)定，因此拉絲機(jī)在整個(gè)運(yùn)行過程中的張力和擺桿就一直很平穩(wěn)，即使在啟動(dòng)和停車是也無明顯變化，而且也克服了采用PID同步控制板系統(tǒng)的在拉絲機(jī)應(yīng)用的種種缺陷。

3、匯川拉絲機(jī)專用變頻器的優(yōu)勢(shì)：
匯川公司推出MD系列矢量型變頻器，由于采用矢量控制技術(shù)，其功能和性能比通用型變頻器更優(yōu)越、更強(qiáng)大，主要體現(xiàn)在：
a、矢量控制技術(shù)，穩(wěn)速精度高：  開環(huán)無速度傳感器矢量控制：±0.5%
閉環(huán)有速度傳感器矢量控制：±0.02%
b、低頻轉(zhuǎn)矩大，0.5HZ 滿轉(zhuǎn)矩輸出；
c、功能強(qiáng)大：

特有頻率源選擇模式及給定模式，X、Y模式。

d：內(nèi)置過程PID控制系統(tǒng)（兩組PID參數(shù)，運(yùn)行過程中柔性切換。MD330拉絲機(jī)專用變頻器中提供了三種切換方式的依據(jù)：A根據(jù)卷徑變化調(diào)整；B根據(jù)運(yùn)行頻率調(diào)整；C根據(jù)線速度調(diào)整。用戶可根據(jù)實(shí)際情況選擇。）

圖一  過程PID控制原理

e：卷徑自動(dòng)計(jì)算功能：
匯川拉絲機(jī)專用變頻器中設(shè)計(jì)了卷徑自動(dòng)計(jì)算功能，因?yàn)樵诶z過程中收線盤的當(dāng)前直徑隨著收線的增加而不斷變化，如果收線盤的直徑是一個(gè)不變的理論值，那么根據(jù)ω=F/R就可以知道ω會(huì)隨著收線的過程而逐漸產(chǎn)生偏移，這樣將導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性就會(huì)慢慢的變差，因此在匯川拉絲機(jī)專用變頻器中專門設(shè)計(jì)了卷徑自動(dòng)計(jì)算功能，根據(jù)ω=F/R計(jì)算出當(dāng)前的一個(gè)同步角速度ω1然后疊加一個(gè)PID作用的頻率信號(hào)得到從機(jī)運(yùn)行的頻率信號(hào)ω2（ω2則是非常精確的同步頻率信號(hào)），然后由根據(jù)F=ω*R推導(dǎo)出R=F/ω計(jì)算出當(dāng)前收線盤的直徑，這樣引入卷徑自動(dòng)計(jì)算就讓拉絲機(jī)在工作過程中的任一時(shí)刻計(jì)算的從機(jī)同步頻率的誤差基本一致，從而保證了拉絲機(jī)整個(gè)收線過程近乎完美；

4、參數(shù)配置：
4.1參數(shù)辯識(shí)，由于是矢量型變頻器，就必須要求電機(jī)參數(shù)必須準(zhǔn)確，因此要求進(jìn)行完整；
4.2主機(jī)配置參數(shù)如下：
F0-01=1：端子控制方式
F0-02=3：頻率源選擇AI1
F0-05=80：主機(jī)加速時(shí)間
F0-06=80：主機(jī)減速時(shí)間
F0-09=1：主機(jī)啟動(dòng)
F0-10=4：主機(jī)點(diǎn)動(dòng)
F0-11=9：故障復(fù)位
F0-12=11：外部故障輸入
F0-13=4：FDT電平
F1組以電機(jī)實(shí)際參數(shù)為準(zhǔn)，進(jìn)行完整辯識(shí)
F3-06=4：FDT電平值
F3-07=10：FDT電平滯后百分比
F6-00=70：主機(jī)最大輸出頻率
F6-01=70：主機(jī)上限頻率
F6-04=3.5：主機(jī)點(diǎn)動(dòng)頻率
4.3從機(jī)配置參數(shù)如下：
F1組以電機(jī)實(shí)際參數(shù)為準(zhǔn)，進(jìn)行完整辯識(shí)；
辯識(shí)之前先將F0-02=0、F0-17=20、F0-18=20、FH-00=0，辯識(shí)完成后進(jìn)行參數(shù)初始化，
F0-02=1：端子控制方式
F4-13=？擺桿電位器低電位值
F4-15=？擺桿電位器高電位值
FA-01=63：PID給定值（調(diào)節(jié)擺桿平衡的位置）
F4組的多功能輸入端子根據(jù)端子的定義
F4-00=01：?jiǎn)?dòng)
F4-01=09：故障復(fù)位
F4-02=11：外部故障輸入
F4-03=08：自由停車
F4-04=26：指定記數(shù)輸入
F4-05=25：記數(shù)復(fù)位
F4-06=31：卷徑復(fù)位
F5-02=9：指定記數(shù)到達(dá)

F5-03=2：故障輸出


5、調(diào)試過程中的幾個(gè)關(guān)鍵的地方：
  • 主機(jī)最大頻率與最大線速度之間的關(guān)系的確認(rèn)，一般來說最大線速度是機(jī)械設(shè)計(jì)決定的，根據(jù)最大線速度與最高轉(zhuǎn)速的關(guān)系確定主機(jī)的最大頻率；
  • 收線電機(jī)與卷軸之間的機(jī)械傳動(dòng)比，即收線電機(jī)的轉(zhuǎn)速與卷軸的轉(zhuǎn)速比；
  • 適當(dāng)調(diào)整速度環(huán)矢量參數(shù)和過程PID的P、I、D參數(shù)就會(huì)得到拉絲機(jī)伸線的最佳效果；
  • 適當(dāng)調(diào)整PID限幅和同步速度增益就可以明顯的改善滿盤啟動(dòng)的效果。
結(jié)束語
本系統(tǒng)在優(yōu)化參數(shù)值之后，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)最高線速度為2400米/min非常穩(wěn)定，完全解決了原來采用同步板高速時(shí)不穩(wěn)和低頻抖動(dòng)的問題。通過各種工況下的對(duì)比測(cè)試，無PID同步控制板雙變頻拉絲機(jī)在整個(gè)運(yùn)行過程中的張力和擺桿就一直很平穩(wěn)，即使在啟動(dòng)和停車是也無明顯變化，同時(shí)設(shè)備效率為90-95%、節(jié)電率為40%左右。而且本系統(tǒng)電氣器件配置簡(jiǎn)練、邏輯清晰，成本與原來相比還有較大的降低，是個(gè)性價(jià)比優(yōu)良的方案。本系統(tǒng)已被華東、華南許多大、中型拉絲機(jī)客戶成功應(yīng)用。

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