摘要：闡述了在電線電纜行業(yè)設(shè)備制造及設(shè)備更新過程中，利用艾默生" title="艾默生">艾默生非標(biāo)EV-1000變頻器的特有功能來降低設(shè)備成本、減少故障、減輕設(shè)計(jì)任務(wù)的幾個(gè)工程實(shí)例。
關(guān)鍵詞：閉環(huán)控制" title="閉環(huán)控制">閉環(huán)控制 PID 低成本 少故障
1 引言：
在電線電纜行來中，許多工藝流程都是從放線開始到收線結(jié)束，其中放線環(huán)節(jié)中，怎樣克服放線過程中的放線張力不均勻的現(xiàn)象，是許多設(shè)備設(shè)計(jì)工程師與產(chǎn)品控制工程師所迫切解決的問題。在以往的電氣設(shè)計(jì)過程中，電氣設(shè)計(jì)工程師常采用PLC的A/D、D/A" title="D/A">D/A模塊、張力控制工藝PCB板，通過讀起張力擺桿電位器" title="電位器">電位器的電位來獲得所需求的放線快慢程度，這種保持張力恒定的方法，由于一般情況下采取張力擺桿電位器的信號(hào)線及從D/A模塊發(fā)出的控制變頻器速度的模擬信號(hào)線過長(zhǎng)容易造成信號(hào)的失真，再加上不同軸徑的收線輪對(duì)應(yīng)著不同的PLC的PID內(nèi)部調(diào)節(jié)參數(shù)，如PID設(shè)定不合適，容易讓電氣控制下的放線輪處于不穩(wěn)定狀態(tài)，最終讓張力處于難于恒定的狀態(tài)，從而影響產(chǎn)品的品質(zhì)。
2 艾默生非標(biāo)EV-1000變頻器在倒軸機(jī)中控制放線輪的運(yùn)行原理
相關(guān)的參數(shù)通過人機(jī)界面來設(shè)定。人機(jī)界面如圖一：
（ 圖一）
倒軸機(jī)的電氣控制整體如圖二：
（ 圖二）
倒軸機(jī)開機(jī)的工作流程：
1） 調(diào)整張力擺桿在平衡位，保障張力擺桿沒有在上下限位位置；
2） 在人機(jī)界面的“品質(zhì)異常畫面”中，將“上次計(jì)米”，“不良計(jì)米”，“不良計(jì)米次數(shù)”清零；
3） 查看人機(jī)界面的“異常報(bào)警畫面”是否有報(bào)警信息，如有，請(qǐng)按“報(bào)警復(fù)位”按紐復(fù)位，或排除相關(guān)故障；
4） 在“數(shù)據(jù)顯示畫面”中，按工作的需要設(shè)定“卷取計(jì)米”“放線計(jì)米”“到米停機(jī)”這些必要的工藝參數(shù)，其中“到米停機(jī)”要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來設(shè)定；
5） 在“運(yùn)轉(zhuǎn)畫面”中，按工藝要求選擇接頭儀、凹凸儀的開與關(guān)，以及設(shè)備的“自動(dòng)”和“手動(dòng)”狀態(tài)，在“手動(dòng)”狀態(tài)，接頭儀等不報(bào)警；
6） 在“運(yùn)轉(zhuǎn)畫面”中，選擇按下“放線啟/停”面板開關(guān)，讓放線馬達(dá)處在放線狀態(tài)；
7） 啟動(dòng)控制面板" title="控制面板">控制面板上的“啟動(dòng)”按紐，啟動(dòng)整個(gè)控制系統(tǒng)，在控制面板上旋轉(zhuǎn)電位器設(shè)定收線速度，收線機(jī)自動(dòng)加速到設(shè)定線速范圍，設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行；
8） 當(dāng)計(jì)米到達(dá)設(shè)定到米停機(jī)，收線馬達(dá)減速停機(jī)至計(jì)米數(shù)剎車，系統(tǒng)停機(jī)；
當(dāng)裝入新的收線輪，請(qǐng)重復(fù)上述工作流程。
2．1放線輪與收線輪的控制
放線輪的放線速度取決于收線輪的收線速度，由于收線輪總是有一個(gè)起始與減速停止的過程，這樣給放線輪一個(gè)不恒定的速度，同時(shí)由于電線電纜在線輪上的變化，在轉(zhuǎn)速一定的情況下，線速也是不斷變化的。收線張力的大不小直接影響到產(chǎn)品的品質(zhì)。張力過大，收線過緊，對(duì)于小徑線易變形或拉斷內(nèi)蕊；張力過小，收線輪在收線時(shí)會(huì)在卷芯上產(chǎn)生軸向滑動(dòng)而錯(cuò)位，形成收線不整齊。所有這些，這就要求放線輪能根據(jù)張力擺桿的平衡位置對(duì)自己的速度作出修正。
2．2 PLC的輸入輸出控制電氣原理圖如圖三、圖四
（ 圖三）
（ 圖三）
從圖三圖四看出，PLC輸入輸出的只是簡(jiǎn)單的控制信號(hào)，很是簡(jiǎn)便。
2．3放線變頻器（采用非標(biāo)艾默生EV-1000系列）的電氣原理圖如圖五：
依上圖將張力擺桿電位器接入EV-1000的相應(yīng)接線端子，調(diào)整變頻器參數(shù)中的相關(guān)參數(shù)如下：
2．4收線變頻器（采用普通艾默生EV-1000系列）的電氣原理圖如圖六：
（圖五）
（ 圖六）
參數(shù)設(shè)置情況如下：
F7。00 X1=12
F7。01 X2=13
F7。02 X3=35
F7。03 X4=25
X1、X2的加速與減速是通過人機(jī)界面來調(diào)整的。
2．5 斷線檢測(cè)的處理：
斷線檢測(cè)是根據(jù)張力擺桿的下限位置來檢測(cè)的。當(dāng)張力擺桿下降到下限位置，下限位置感應(yīng)器作出斷線的判斷，從而讓系統(tǒng)停下來，同樣方式，當(dāng)張力擺桿升到擺桿上限位置，系統(tǒng)作出收線過速的判斷，從面讓系統(tǒng)作出調(diào)整。
在正常情況下，收線電機(jī)只作收線的正轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)火花機(jī)與結(jié)頭儀檢測(cè)到異常時(shí)，電氣系統(tǒng)的報(bào)警器會(huì)報(bào)警提醒操作人員，同時(shí)收線電機(jī)會(huì)自動(dòng)馬上減速并以R2設(shè)定的轉(zhuǎn)速反轉(zhuǎn)，直到將已卷入的含故障部分的電線電纜倒入到放線輪為止，在這一過程中，由于張力擺桿的平衡作用，放線輪也會(huì)反轉(zhuǎn)而收回放出的全部含異常點(diǎn)的電線電纜，從而達(dá)到檢測(cè)的目。
3 艾默生非標(biāo)EV-1000變頻器在自動(dòng)打餅機(jī)中控制收線輪的運(yùn)行原理
一般情況下，押合機(jī)的收線輪常是很大輪徑的，因?yàn)檠汉蠙C(jī)的押出速度比較的快，故輪徑大有轉(zhuǎn)速慢的優(yōu)點(diǎn)。隨著工藝的不斷提高，以及電氣技術(shù)的更新進(jìn)步，自動(dòng)打餅機(jī)愈來愈多地出現(xiàn)在押合機(jī)的收線連續(xù)工作的場(chǎng)合。
作者將艾默生非標(biāo)EV-1000變頻器應(yīng)用在自動(dòng)打餅機(jī)的收線輪上，取得了很好的性價(jià)比效果，原理如下：將張力錘的電位器如圖五方法并聯(lián)引入控制二個(gè)收線輪的變頻器中，收線輪的收線速度由押合機(jī)的押出速度來控制，押合機(jī)的押出速度由控制面板來設(shè)定。當(dāng)一個(gè)收線輪達(dá)到預(yù)定收線的米數(shù)，則PLC啟動(dòng)另一個(gè)收線輪，并按張力錘的電位器反應(yīng)出的張力要求來運(yùn)行到將達(dá)到預(yù)定米數(shù)的那個(gè)收線輪的速度，用來實(shí)現(xiàn)平滑的自動(dòng)換輪。到了設(shè)定收線米數(shù)，由機(jī)械導(dǎo)入到空的收線輪上，達(dá)到收線米數(shù)的收線輪減速停止，以讓工作人員更換上另一個(gè)空的收線輪。
上述艾默生非標(biāo)的EV-1000變頻器的應(yīng)用，實(shí)際上很好地解決了電線電纜行來中電動(dòng)放線架及收線輪的電氣控制問題。由于接線簡(jiǎn)單，變頻器內(nèi)自帶的PID與閉環(huán)控制功能，省去了以前必須由A/D、D/A模塊來轉(zhuǎn)換的工作及PLC的編程工作。這一切，讓一個(gè)普通的電氣維修人員都可以做到。因此，艾默生非標(biāo)的EV-1000變頻器是改造現(xiàn)有電線電纜行業(yè)中原來機(jī)械式的放線架的一個(gè)首選，當(dāng)然也是新添置電氣控制下的放線架與收線輪的一個(gè)很好方案。
艾默生非標(biāo)EV-1000變頻器在電線電纜行業(yè)中的應(yīng)用，對(duì)設(shè)備制造的供應(yīng)商來講，由于該變頻器集成了PLC范疇的D/A模塊、A/D模塊及 PID，故在成本上有一定的降低，而在設(shè)計(jì)上的難度也相應(yīng)下降；對(duì)生產(chǎn)電線電纜的廠家來講，減少了因自動(dòng)化硬件與軟件所帶來的故障，降低了對(duì)設(shè)備供應(yīng)商在設(shè)備維護(hù)技術(shù)上的依賴性，同時(shí)由于技術(shù)門檻的降低，令電線電纜生產(chǎn)的廠家利用自身能力改造設(shè)備的能力得到顯著提高。再加上艾默生遍布的服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)及免費(fèi)的技術(shù)支持熱線，相信這一款非標(biāo)的變頻器能得到廣泛的推廣應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：《EV1000系列變頻器用戶手冊(cè)》