一 前言
在冶金行業(yè)拉絲機(jī)是金屬線材生產(chǎn)的重要設(shè)備，主要功能是將各種線材拉成所需各種規(guī)格的細(xì)絲。從工作形式和機(jī)械結(jié)構(gòu)上分為直進(jìn)式、活套式、水箱式（也稱雙變頻拉絲機(jī)）等。對(duì)于不同精度不同規(guī)格的產(chǎn)品，不同的金屬種類，可選擇不同規(guī)格的拉絲機(jī)械。對(duì)于銅鋁基材的電線電纜生產(chǎn)企業(yè)，雙變頻控制的細(xì)拉機(jī)應(yīng)用比較廣泛，而對(duì)于大部分鋼絲生產(chǎn)企業(yè)，針對(duì)鋼材特性，使用直進(jìn)式拉絲機(jī)較多。其中雙變頻拉絲機(jī)應(yīng)用最廣泛，也最具有代表性，下面就雙變頻拉絲機(jī)工藝及電氣控制原理加以介紹。
二 工藝介紹
1 工藝流程圖
2 工藝說明
（1）放線: 拉絲機(jī)線材的放線過程，對(duì)于整個(gè)拉絲機(jī)環(huán)節(jié)來說，其控制沒有過高精度要求，雙變頻控制的拉絲機(jī)械，利用拉絲環(huán)節(jié)的絲線張力通圓盤拉伸，也就是通過后道工序拉絲的張力自動(dòng)放線。
（2）拉絲:不同金屬物料，不同的產(chǎn)品精度和要求，拉絲環(huán)節(jié)有很大的不同，拉絲部分由一臺(tái)主電機(jī)控制（稱為主機(jī)），金屬線材通過內(nèi)部塔輪的導(dǎo)引，經(jīng)過各級(jí)模具而逐步拉伸，以達(dá)到所要求規(guī)格的線材。同時(shí)在拉絲時(shí)，開啟冷卻液對(duì)模具冷卻。
（3）收卷：收卷為雙變頻拉絲機(jī)最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，對(duì)拉絲機(jī)的性能起決定性的影響，也是考驗(yàn)拉絲機(jī)電氣系統(tǒng)性能的重要依據(jù)。收卷由一收卷電機(jī)帶動(dòng)收卷盤進(jìn)行收卷，線材由拉絲部分出來經(jīng)過張力擺桿，張力擺桿的作用是反饋當(dāng)前的張力信號(hào)給從機(jī)，從機(jī)根據(jù)反饋信號(hào)的偏差調(diào)節(jié)輸出頻率，以此來保證在收卷過程中恒定的張力。
線材通過張力擺桿上升到一個(gè)導(dǎo)輪，然后被牽引到一個(gè)排線機(jī)的導(dǎo)輪，排線機(jī)由單獨(dú)小型電機(jī)驅(qū)動(dòng)作往返運(yùn)動(dòng)，功能是把線材勻稱的排在收卷盤上；收卷電機(jī)帶動(dòng)收卷盤旋轉(zhuǎn)，把由排線機(jī)引導(dǎo)的線材自動(dòng)的卷繞到收卷盤上。到此完成整個(gè)收卷過程。當(dāng)收卷出現(xiàn)異常斷線時(shí)，系統(tǒng)需自動(dòng)停機(jī)并打開抱閘使收卷盤快速停車。
三 線路圖
1 變頻器接線圖
圖（一）
2 控制回路圖
圖（二）
3 線路圖說明
在圖一中為主機(jī)與收卷變頻的接線圖，主機(jī)的速度由操作面臺(tái)上的電位器通過端子VC2給定，啟動(dòng)由啟動(dòng)繼電器KA2給定信號(hào)，與別的變頻器不同的是，從機(jī)的啟動(dòng)，停機(jī)及速度給定通過與主機(jī)RS485通訊給定，無需單獨(dú)給出信號(hào)。擺桿的反饋信號(hào)輸入到VC2，主機(jī)的頻率給定與反饋信號(hào)的偏差作為從機(jī)的輸出頻率。
在穿線材過程中，主機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制由腳踏開關(guān)來控制，但這時(shí)主機(jī)點(diǎn)動(dòng)從機(jī)不能動(dòng)，所以點(diǎn)動(dòng)信號(hào)只送到主機(jī)，同時(shí)在參數(shù)設(shè)置時(shí)要設(shè)置主機(jī)點(diǎn)動(dòng)不同步。
圖二為控制回路圖，按下 SB3啟動(dòng)主機(jī)，SB2為停止控鈕，主機(jī)啟動(dòng)后在正常的升速的過程中，當(dāng)主機(jī)速度升到從機(jī)設(shè)定的起始頻率時(shí)，（從機(jī)的起始頻率一般設(shè)成2HZ，最小可設(shè)成1HZ。）通過RS485通訊控制從機(jī)輸出頻率運(yùn)行。
排線機(jī)的啟動(dòng)由從機(jī)參數(shù)FDT設(shè)定，如果FDT設(shè)定2HZ，從機(jī)頻率達(dá)到2HZ時(shí)，OC1輸出信號(hào)啟動(dòng)排線機(jī)。行程開關(guān)SQ1，SQ2控制接觸器KM2的通斷來改變排線機(jī)的正反轉(zhuǎn)。
在主機(jī)或從機(jī)的主軸上裝有一傳感器，主軸轉(zhuǎn)一圈輸出一脈沖信號(hào)到計(jì)米器，計(jì)米器的功能是用戶根據(jù)要求設(shè)定每卷產(chǎn)品的大小，當(dāng)計(jì)米到設(shè)定值時(shí)，計(jì)米器的輸出信號(hào)串在主機(jī)的啟動(dòng)線路上，系統(tǒng)從而自動(dòng)停機(jī)，下次啟動(dòng)時(shí)需先把計(jì)米器復(fù)位再啟動(dòng)主機(jī)。
抱閘信號(hào)的輸出有兩個(gè)方式給出，一個(gè)是由控制面臺(tái)上的急停按鈕直接輸出，另一個(gè)是從機(jī)根據(jù)參數(shù)F8.12-F8.16設(shè)定，當(dāng)條件達(dá)到時(shí)OC2就輸出一個(gè)抱閘信號(hào)。當(dāng)抱閘信號(hào)有效時(shí)，主機(jī)與從機(jī)同時(shí)停機(jī)，抱閘線圈把收卷盤剎車。
四 調(diào)試
1 擺桿反饋位置校正：
通過監(jiān)測(cè)參數(shù)D－9，調(diào)節(jié)參數(shù)F2.2,F2.3實(shí)現(xiàn)擺桿的實(shí)際位置對(duì)應(yīng)反饋值。（即保證擺桿最低位置D-9=0,擺桿最高位置D-9=100。且成線性變化）。啟動(dòng)初始時(shí)，擺桿位置反饋值要處于最小。啟動(dòng)過程完成后，擺桿的平衡穩(wěn)定點(diǎn)處于設(shè)定的PID目標(biāo)位置。
2 啟動(dòng)停機(jī)過程調(diào)試：
（1）、主機(jī)的加減速時(shí)間：主機(jī)加減速時(shí)間越長(zhǎng)，啟停穩(wěn)定度越高，一般推薦使用50S以上。
（2）、從機(jī)的加減速時(shí)間：從機(jī)加減速時(shí)間有加減速時(shí)間1，加減速時(shí)間4，其中加減速時(shí)間1為變頻器的輸出頻率加減速，加減速時(shí)間4為前饋PID的PID環(huán)輸出加減速時(shí)間。為了保證變頻器啟動(dòng)停機(jī)以及平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的快速響應(yīng)，在保證變頻器無報(bào)警輸出時(shí)，應(yīng)該盡量減少此兩個(gè)加減速時(shí)間。
（3）擺桿的啟動(dòng)：擺桿的啟動(dòng)時(shí)間是指從機(jī)啟動(dòng)后擺桿被拉起到目標(biāo)位置的時(shí)間，時(shí)間越長(zhǎng)，可能會(huì)造成從機(jī)輸出斷線報(bào)警，時(shí)間越短，可能會(huì)引起擺桿上下震蕩。擺桿最好的拉起方式是成線性的啟動(dòng)，根據(jù)不同的線材規(guī)格，參數(shù)F8.0設(shè)置合理的數(shù)值。
（4）聯(lián)動(dòng)比例值：四方變頻器具有自動(dòng)矯正聯(lián)動(dòng)比例功能（FC.6百位設(shè)1，出廠值），在初次調(diào)試或更改線材時(shí)，無需設(shè)置聯(lián)動(dòng)比例，從機(jī)啟動(dòng)后通過擺桿反饋位置就自動(dòng)跟蹤聯(lián)動(dòng)比例值。監(jiān)控D-22可以看到聯(lián)動(dòng)比例值。
3 擺桿平穩(wěn)度調(diào)試：
擺桿的平穩(wěn)度是檢驗(yàn)變頻器性能的標(biāo)準(zhǔn)。PID參數(shù)可以選擇單一參數(shù)組，也可以選擇根據(jù)運(yùn)行頻率用兩組參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。以下說明PID參數(shù)組調(diào)試方法：
（1）、比例增益：比例增益影響PID環(huán)節(jié)的快速響應(yīng)，當(dāng)擺桿在啟?；蛘叻€(wěn)定運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)較大超調(diào)時(shí)，可適當(dāng)增加此參數(shù)值。
（2）、積分時(shí)間：積分時(shí)間常數(shù)使保證PID環(huán)節(jié)穩(wěn)定的關(guān)鍵參數(shù)，增加積分時(shí)間，可以減少在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的擺桿振幅。過大的積分時(shí)間常數(shù)容易形成擺桿的大幅超調(diào)。
（3）、微分時(shí)間：微分時(shí)間常數(shù)可使PID環(huán)節(jié)做出預(yù)先判斷，抑制擺桿超調(diào)，但是此參數(shù)值設(shè)置過大，容易出現(xiàn)振蕩。
具體的參數(shù)值要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)來調(diào)試。
五 參數(shù)設(shè)置
主機(jī)參數(shù)設(shè)置：
從機(jī)參數(shù)設(shè)置：
六 調(diào)試過程中注意的幾點(diǎn)問題
1 擺桿的位置一定要成線性關(guān)系與反饋通道相對(duì)應(yīng)，也就是在最低位D-9的值為0，最高位是100，如果不是就得調(diào)整反饋通道的最大值與最小值。
2 從機(jī)啟動(dòng)時(shí)，如果長(zhǎng)時(shí)間擺桿拉起的速度過慢，當(dāng)達(dá)到斷線條件時(shí)，有可能系統(tǒng)認(rèn)為斷線，出現(xiàn)斷線報(bào)警（FU24）。這就要適當(dāng)?shù)臏p少參數(shù)F8.0的值，同時(shí)查看與斷線檢測(cè)相關(guān)的幾個(gè)參數(shù)設(shè)置的是否合適。
3 正常運(yùn)行中，張力桿的擺動(dòng)過大，而調(diào)節(jié)PID的參數(shù)不能起到很好的效果時(shí)，這時(shí)要檢查反饋電位器與擺桿之間的一大一小兩個(gè)齒輪的配合間隙，在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常因?yàn)閮蓚€(gè)齒輪配合間隙過大引起張力桿波動(dòng)大。
4 系統(tǒng)在低速運(yùn)行時(shí)，張力非常的平穩(wěn)，但高速運(yùn)行時(shí)張力桿出現(xiàn)波動(dòng)，那就得啟用兩組PID參數(shù)進(jìn)，把F7.1改成（0021）根據(jù)運(yùn)行頻率調(diào)節(jié)。同時(shí)以原來調(diào)節(jié)好的那組參數(shù)為依據(jù)調(diào)節(jié)第二組參數(shù)。
5 當(dāng)運(yùn)行在正常的過程中，如果出現(xiàn)周期性的突然波動(dòng)，這時(shí)就得注意排線機(jī)行程開關(guān)的位置，行程開關(guān)位置不在最佳位置時(shí)，會(huì)出現(xiàn)卷盤兩邊不平導(dǎo)致卷取直徑變化。進(jìn)一步影響張力桿的平穩(wěn)度。
七 拉絲機(jī)專用變頻器的特點(diǎn)及監(jiān)控參數(shù)說明
1 可以自動(dòng)矯正聯(lián)動(dòng)比例值，無需考慮聯(lián)動(dòng)比例值或設(shè)定，在啟動(dòng)后自動(dòng)跟蹤線速度及卷取盤直徑。
2 在任何位置停機(jī)或啟動(dòng)不會(huì)因?yàn)榫韽降淖兓绊憜⑼５馁|(zhì)量。
3 主機(jī)與從機(jī)通過RS485通訊控制，非常方便實(shí)現(xiàn)從機(jī)的啟停與頻率給定，減少了模擬干擾及簡(jiǎn)化了控制線路。
d-0: 變頻器輸出頻率
d-6: 前饋疊加頻率
d-8: 擺桿位置設(shè)定值
d-9: 擺桿位置反饋值
d-21: PID環(huán)輸出頻率
d-22: 自適應(yīng)同步增益
八 附加說明
有的設(shè)備上主機(jī)是別的品牌變頻器，四方變頻器當(dāng)從機(jī)組成拉絲機(jī)變頻系統(tǒng)，這種情況以改造為主。下面說明以四方變頻當(dāng)從機(jī)在改造時(shí)注意的事項(xiàng)：
（1）主從不能通訊控制，從機(jī)的啟動(dòng)與停機(jī)以及主頻的給定與主從通訊控制有所不同。從機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)由主機(jī)輸出一個(gè)FDT信號(hào)給出。主機(jī)輸出一個(gè)頻率相對(duì)應(yīng)的模似量作為從機(jī)的主頻率給定。
（2）老的拉絲機(jī)系統(tǒng)很大一部分排線機(jī)的啟動(dòng)與停機(jī)，是由主機(jī)的輸出頻率為依據(jù)來控制，這樣就會(huì)出現(xiàn)如果聯(lián)動(dòng)比例改變過大，排線機(jī)不能很好的跟蹤收卷盤在合適的頻率啟停，導(dǎo)致收卷盤的排線不勻稱。盡量不改變?cè)型獠侩娐返幕A(chǔ)上，排線的啟動(dòng)改由從機(jī)控制。
（3）抱閘信號(hào)的控制在原來的系統(tǒng)中也是由主機(jī)來控制，有的抱閘時(shí)間由時(shí)間繼電器來控制。改造時(shí)如果還是由主機(jī)控制抱閘信號(hào)，就會(huì)出現(xiàn)從機(jī)還沒停機(jī)的情況下抱閘信號(hào)打開，引起從機(jī)堵轉(zhuǎn)報(bào)警。所以抱閘信號(hào)改由從機(jī)控制，原來的時(shí)間繼電器時(shí)間盡量調(diào)短。
（4）改變?cè)械碾娐窌r(shí)要特別注意各條線路的電壓以及繼電器的線圈電壓，分清是直流還是交流。