一、引言

汽車工業快速發(fà)展(zhǎn)，对(duì)汽車輪胎需求也(yě)快速增长(cháng)。同(tóng)时(shí)，我(wǒ)國(guó)高(gāo)等級公(gōng)路(lù)快速發(fà)展(zhǎn)，汽車運行速度(dù)也(yě)大(dà)大(dà)提(tí)高(gāo)了(le)，这(zhè)就(jiù)对(duì)汽車輪胎質(zhì)量提(tí)出(chū)了(le)更(gèng)高(gāo)要(yào)求。而(ér)鋼(gāng)聯線(xiàn)作(zuò)为輪胎重要(yào)組成(chéng)部(bù)分(fēn)，对(duì)輪胎强度(dù)起(qǐ)着重要(yào)作(zuò)用(yòng)。鋼(gāng)聯線(xiàn)質(zhì)量直接影響着輪胎質(zhì)量、品質(zhì)、等級。作(zuò)为鋼(gāng)聯線(xiàn)主(zhǔ)要(yào)生(shēng)産設備直進(jìn)式拉丝(sī)機(jī)，应用(yòng)也(yě)越来(lái)越廣泛。早(zǎo)期(qī)直進(jìn)式拉丝(sī)機(jī)，主(zhǔ)要(yào)以(yǐ)進(jìn)口(kǒu)为主(zhǔ)，包(bāo)括德國(guó)、意(yì)大(dà)利、韓國(guó)等進(jìn)口(kǒu)拉丝(sī)機(jī)为主(zhǔ)，这(zhè)些(xiē)系(xì)統有(yǒu)直流調速，也(yě)有(yǒu)交流變(biàn)頻調速。現(xiàn)这(zhè)些(xiē)設備一些(xiē)大(dà)鋼(gāng)聯線(xiàn)生(shēng)産廠(chǎng)還(huán)应用(yòng)。近(jìn)年(nián)来(lái)，國(guó)內(nèi)機(jī)械加工能(néng)力提(tí)高(gāo)，以(yǐ)及(jí)自(zì)動(dòng)化(huà)控制技术發(fà)展(zhǎn)，直進(jìn)式拉丝(sī)機(jī)已基本(běn)實(shí)現(xiàn)國(guó)産化(huà)。江陰、靖江等幾(jǐ)家(jiā)拉丝(sī)機(jī)生(shēng)産廠(chǎng)，都已生(shēng)産出(chū)交流變(biàn)頻同(tóng)步調速直進(jìn)式拉丝(sī)機(jī)。

这(zhè)个(gè)应用(yòng)案(àn)例就(jiù)是(shì)酷馬Q9000高(gāo)性(xìng)能(néng)矢量變(biàn)頻器江陰生(shēng)産直進(jìn)式拉丝(sī)機(jī)上(shàng)配套(tào)案(àn)例。

二(èr)、直進(jìn)式拉丝(sī)機(jī)工作(zuò)原理(lǐ)简介

直進(jìn)式拉丝(sī)機(jī)是(shì)有(yǒu)多(duō)个(gè)拉拔头組成(chéng)小型連(lián)续生(shēng)産設備，逐級拉拔，可(kě)以(yǐ)一次(cì)性(xìng)把鋼(gāng)丝(sī)冷(lěng)拉到(dào)所(suǒ)需規格，工作(zuò)效率比較高(gāo)。，每一級拉拔後(hòu)，鋼(gāng)丝(sī)線(xiàn)徑發(fà)生(shēng)了(le)變(biàn)化(huà)，每个(gè)拉拔头工作(zuò)線(xiàn)速度(dù)也(yě)应有(yǒu)變(biàn)化(huà)。

拉模配置不(bù)同(tóng)，各(gè)个(gè)拉拔头拉拔速度(dù)也(yě)要(yào)變(biàn)化(huà)。拉拔速度(dù)基準是(shì)每个(gè)时(shí)刻(kè)拉模鋼(gāng)丝(sī)秒(miǎo)流量體(tǐ)積不(bù)變(biàn)，以(yǐ)下(xià)公(gōng)式成(chéng)立：

πR2×V1= πr2×V2

其(qí)中(zhōng) R：進(jìn)線(xiàn)鋼(gāng)丝(sī)直徑

V1：進(jìn)線(xiàn)鋼(gāng)丝(sī)線(xiàn)速度(dù)

r： 出(chū)線(xiàn)鋼(gāng)丝(sī)直徑

V2：出(chū)線(xiàn)鋼(gāng)丝(sī)線(xiàn)速度(dù)

直進(jìn)式拉丝(sī)機(jī)各(gè)个(gè)拉拔头工作(zuò)速度(dù)就(jiù)是(shì)基于(yú)以(yǐ)上(shàng)公(gōng)式，保證各(gè)个(gè)拉拔头同(tóng)步運行。，以(yǐ)上(shàng)说(shuō)明(míng)是(shì)基于(yú)理(lǐ)想(xiǎng)狀态穩态工作(zuò)过(guò)程，機(jī)械傳動(dòng)误差以(yǐ)及(jí)機(jī)械傳動(dòng)間(jiān)隙，還(huán)有(yǒu)起(qǐ)動(dòng)、加速、減速、停止等動(dòng)态工作(zuò)过(guò)程中(zhōng)，各(gè)个(gè)拉拔头就(jiù)无法(fǎ)保持(chí)同(tóng)步，，現(xiàn)大(dà)多(duō)數直進(jìn)式拉丝(sī)機(jī)上(shàng)都有(yǒu)张力傳感(gǎn)器，動(dòng)态测量各(gè)个(gè)拉拔头間(jiān)鋼(gāng)丝(sī)张力，再把张力轉(zhuǎn)換成(chéng)标(biāo)準信(xìn)号（0～20mA或(huò)0～10V），用(yòng)这(zhè)个(gè)标(biāo)準信(xìn)号反(fǎn)饋給(gěi)調速變(biàn)頻器，變(biàn)頻器用(yòng)这(zhè)个(gè)信(xìn)号作(zuò)閉环(huán)PID过(guò)程控制，主(zhǔ)速度(dù)上(shàng)疊加上(shàng)PID計(jì)算調整量，保持(chí)各(gè)个(gè)张力檢测點(diǎn)张力恒定(dìng)，也(yě)就(jiù)保證了(le)直進(jìn)式拉丝(sī)機(jī)工作(zuò)同(tóng)步恒张力工作(zuò)狀态。

以(yǐ)上(shàng)说(shuō)明(míng)，直進(jìn)式拉丝(sī)機(jī)对(duì)變(biàn)頻器性(xìng)能(néng)提(tí)出(chū)較高(gāo)要(yào)求。變(biàn)頻器应具有(yǒu)以(yǐ)下(xià)性(xìng)能(néng)。

1，低頻起(qǐ)動(dòng)力矩大(dà)，过(guò)载(zài)能(néng)力强，速度(dù)精度(dù)高(gāo)

2，有(yǒu)內(nèi)置PID功能(néng)，PID參數豐富

3，動(dòng)态響应快

我(wǒ)们(men)選用(yòng)了(le)酷馬Q9000系(xì)列高(gāo)性(xìng)能(néng)矢量變(biàn)頻器作(zuò)为直進(jìn)式拉丝(sī)機(jī)驅動(dòng)裝(zhuāng)置，該變(biàn)頻器實(shí)際使用(yòng)中(zhōng)也(yě)完全(quán)滿足了(le)拉丝(sī)機(jī)要(yào)求，響应快，起(qǐ)動(dòng)力矩大(dà)，过(guò)载(zài)能(néng)力强，矢量控制时(shí)速度(dù)控制精度(dù)达(dá)到(dào)0.2%（无PG），有(yǒu)內(nèi)置PID，PID參數豐富，包(bāo)括PID增益、限幅、偏置等等。

三(sān)、配置及(jí)说(shuō)明(míng)

直進(jìn)式拉丝(sī)機(jī)電(diàn)气(qì)系(xì)統配置如下(xià)图(tú)所(suǒ)示，主(zhǔ)要(yào)包(bāo)括以(yǐ)下(xià)幾(jǐ)个(gè)部(bù)分(fēn)：觸摸屏—西(xī)門(mén)子TP270，10′真(zhēn)彩，可(kě)编程控制器（PLC）—西(xī)門(mén)子S7-315-2DP，带(dài)Profibus現(xiàn)场(chǎng)總(zǒng)線(xiàn)接口(kǒu)，變(biàn)頻器—酷馬Q9000系(xì)列高(gāo)性(xìng)能(néng)矢量變(biàn)頻器，內(nèi)置PID，傳感(gǎn)器—图(tú)爾克(kè)線(xiàn)性(xìng)傳感(gǎn)器，0～10V，或(huò)4～20mA。觸摸屏與(yǔ)PLCMPI總(zǒng)線(xiàn)連(lián)接，PLC與(yǔ)變(biàn)頻器之(zhī)間(jiān)Profibus現(xiàn)场(chǎng)總(zǒng)線(xiàn)連(lián)接，組成(chéng)高(gāo)速現(xiàn)场(chǎng)總(zǒng)線(xiàn)网(wǎng)絡，數據(jù)傳輸速率达(dá)到(dào)1.5M，极(jí)大(dà)提(tí)高(gāo)了(le)變(biàn)頻器響应速度(dù)，提(tí)高(gāo)了(le)同(tóng)步精度(dù)，基本(běn)上(shàng)做到(dào)了(le)正(zhèng)常工作(zuò)时(shí)不(bù)斷丝(sī)。这(zhè)对(duì)提(tí)高(gāo)工作(zuò)效率非(fēi)常有(yǒu)效。

整个(gè)系(xì)統領航速度(dù)是(shì)由最(zuì)後(hòu)一台(tái)拉拔變(biàn)頻器決定(dìng)，再每道(dào)拉模壓縮比與(yǔ)減速比，計(jì)算其(qí)它(tā)每个(gè)機(jī)台(tái)主(zhǔ)給(gěi)定(dìng)速度(dù)，機(jī)械上(shàng)误差和(hé)拉模磨损，使給(gěi)定(dìng)參數與(yǔ)實(shí)際數值有(yǒu)一定(dìng)差异(yì)，这(zhè)个(gè)差异(yì)就(jiù)张力臂来(lái)糾正(zhèng)。事實(shí)上(shàng)，张力臂下(xià)面(miàn)連(lián)接着一只位(wèi)置傳感(gǎn)器，該傳感(gǎn)器测量出(chū)张力臂轉(zhuǎn)動(dòng)角(jiǎo)度(dù)，輸出(chū)一个(gè)0～10V模拟量信(xìn)号給(gěi)變(biàn)頻器，變(biàn)頻器再設定(dìng)位(wèi)置值（一个(gè)相对(duì)與(yǔ)10V百(bǎi)分(fēn)比值），PID計(jì)算，輸出(chū)頻率上(shàng)疊加上(shàng)一个(gè)糾偏量，消除上(shàng)述差异(yì)。

系(xì)統中(zhōng)，觸模屏作(zuò)为人(rén)機(jī)界面(miàn)，起(qǐ)着人(rén)機(jī)接口(kǒu)作(zuò)用(yòng)，每道(dào)拉模壓縮比，就(jiù)是(shì)觸模屏輸入(rù)，，觸模屏還(huán)能(néng)存儲若干套(tào)不(bù)同(tóng)拉模參數，方(fāng)便用(yòng)戶快速選擇成(chéng)套(tào)拉模參數，而(ér)不(bù)必每次(cì)都要(yào)輸入(rù)參數，方(fāng)便了(le)用(yòng)戶，提(tí)高(gāo)了(le)效率。觸模屏還(huán)顯示工作(zuò)中(zhōng)各(gè)道(dào)拉模實(shí)際工作(zuò)參數，包(bāo)括電(diàn)壓、電(diàn)流、速度(dù)等等，系(xì)統出(chū)現(xiàn)報警时(shí)，觸模屏上(shàng)及(jí)时(shí)顯示系(xì)統故障內(nèi)容，方(fāng)便用(yòng)戶及(jí)时(shí)診斷，排除一些(xiē)简單故障。觸模屏與(yǔ)PLC是(shì)MPI連(lián)接，速率为：187.5K。

PLC是(shì)整个(gè)系(xì)統控制中(zhōng)心(xīn)，控制着整个(gè)系(xì)統工作(zuò)流程。按鈕操作(zuò)，控制每个(gè)機(jī)台(tái)前(qián)聯動(dòng)、後(hòu)聯動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)及(jí)整个(gè)系(xì)統點(diǎn)動(dòng)、自(zì)動(dòng)運行。觸模屏輸入(rù)拉模壓縮比參數，計(jì)算每个(gè)機(jī)台(tái)同(tóng)步速度(dù)，並(bìng)Profibus總(zǒng)線(xiàn)傳輸給(gěi)變(biàn)頻器，由變(biàn)頻器直接驅動(dòng)機(jī)台(tái)電(diàn)機(jī)工作(zuò)。PLC還(huán)Profibus總(zǒng)線(xiàn)，從變(biàn)頻器中(zhōng)读(dú)取(qǔ)變(biàn)頻器工作(zuò)參數，对(duì)變(biàn)頻器各(gè)種(zhǒng)工作(zuò)异(yì)常作(zuò)出(chū)處(chù)理(lǐ)，並(bìng)及(jí)时(shí)觸模屏顯示。

四(sì)，结語(yǔ)

該變(biàn)頻器直進(jìn)式拉丝(sī)機(jī)上(shàng)使用(yòng)一段(duàn)时(shí)間(jiān)来(lái)，客戶反(fǎn)映設備運行平穩，起(qǐ)動(dòng)、停止、加速、減速平滑穩定(dìng)，同(tóng)步精度(dù)高(gāo)，起(qǐ)動(dòng)電(diàn)流小，噪音低，已獲了(le)最(zuì)終(zhōng)使用(yòng)客戶廣泛認可(kě)。