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AC62-L系列在水箱式(雙變頻)拉絲機上的應用

前言

    拉絲機以拉伸方式可分為直進式、水箱式等,以線徑粗細又可分為大拉機、中拉機、細拉機和微拉機等,都由拉絲伸線和收線兩部分組成。為提高線纜的產(chǎn)量、質(zhì)量和降低成本,拉絲機一般改為雙變頻或多變頻恒張力控制,而目前大多數(shù)變頻同步控制一般是采用外接PID控制器的控制方式,此方式的缺點有:PID控制器的控制參數(shù)調(diào)試困難,價格昂貴,容易損壞,模擬量在傳輸過程中有衰減、漂移的問題存在維修、維護費用較高。

一、水箱式拉絲機工作原理

    以水箱式雙變頻拉絲機為例來說明拉絲收卷機控制原理。該原理也適用于其它恒定張力控制設備,直進式拉絲機與其區(qū)別僅在于減少卷徑計算部分。

   為保證拉絲機特別是微拉機收放線過程張力恒定,收、放線同步不斷線,一般采用拉絲主機頻率作為收卷從機的前饋頻率,隨著收線盤徑的增大,為使收放線恒定張力,收線機的輸出頻率要不斷降低,收線機輸出頻率與卷徑成反比。

     電線電纜收、放卷拉絲機如圖1所示。一般放卷輥、主機、拉伸模、張力輥、收卷輥和排線機等組成。

二、改造工藝要求

1、 低頻力矩要體現(xiàn)。低頻點動穿線時,要有足夠的力矩,響應速度快,無抖動發(fā)顫的現(xiàn)象。

2、主機起停時絕不允許發(fā)生斷線的現(xiàn)象,如出現(xiàn)斷線故障應迅速報警且緊急停車。

3、運行平穩(wěn),在正常運行過程中,不允許擺桿碰撞上下限位。

4、停機時保持同步不斷線。

三、AC62-L型專用拉絲機變頻器之特點

(1) 獨有的卷徑系數(shù)自動計算功能
    隨著收線機卷徑的不斷增大,收線機的輸出頻率需不斷降低。AC62-L系列變頻器內(nèi)部專門設有卷徑計算功能,動態(tài)、實時、自動計算收線機的當前卷徑,以達到最佳的恒張力收線效果。

(2) 卷徑系數(shù)K1增量
    運行過程中,當張力平衡桿偏離中心位置時,卷徑系數(shù)K1自動計算功能開啟。為了保證高、中、低不同速度下的張力穩(wěn)定,擺桿不同的位置偏差對應不同的卷徑系數(shù)K1增量(H-22~H-25)。不同系統(tǒng)卷徑變化速率不同,通過調(diào)整K1增量來實現(xiàn)卷徑的準確計算。

(3)卷徑自動計算死區(qū)范圍
    為保證收線機在擺桿中心位附近平穩(wěn)運行,避免卷徑自動計算對擺桿擺幅的影響,AC62-L系列變頻器在擺桿中心位的上下2.5%范圍設定了死區(qū),該范圍內(nèi)卷徑暫停計算。

(4)卷徑復位(手動/自動)
    相同的線速度下,滿徑和空徑時的收線機輸出頻率相差很大,為使收線機和主機線速度同步,收線機在換卷時需進行卷徑復位。當使用卷徑自動復位功能時,每次停機后卷徑系數(shù)K1自動恢復位。

    當停電或緊急停車后,應使用手動卷徑復位功能,即定義外部多功能端子(X1~X6)為卷徑復位端子;收卷恒張力控制

    E-04設為3時,即為恒張力控制模式,可用于其它卷曲機器設備的恒張力控制的場合。

四、改造方案(見圖示2)

接線說明:

    寸動開關與主機的X1端子(出廠值為點動正轉(zhuǎn))連接。
    外部端子啟動開關與主機FWD連接。
    拉線速度電位器與拉絲機(主機)的+10V、VS1和GND連接。
    主機的模擬輸出A02端子、GND端子與收線機的AS端子、GND端子連接。將控制板上的跳線端子J2短接。
    張力桿的電位器與AC62-L系列變頻器的+10V、VS1、GND端子連接。

五、參數(shù)設置

(1)主機(拉絲機)參數(shù)

功能代碼
功能名稱
設定值
E-01
運行命令給定通道選擇
1
E-02
頻率給定主通道選擇
2
E-04
拉絲收線機類型
1
E-09
最大頻率
根據(jù)系統(tǒng)最大線速度設定
E-10
上限頻率
根據(jù)系統(tǒng)最大線速度設定
E-13
加速時間1
40.0~60.0
E-14
減速時間1
40.0~60.0
E-25
點動速度(寸動)
5.00
E-26
寸動加速時間2
10.0
E-27
寸動加速時間2
10.0
E-34
停機方式
0
E-36
停止時直流制動時間
0
F-30
繼電器輸出端子
1
F-31
輸出端子Y1
4
F-34
輸出頻率水平FDT(收線機啟動控制)
2.00
F-62
輸出端子AO2選擇
2(4-20ma電流信號)
F-66
A01輸出倍率(收、發(fā)頻率同步)
100.0~115.0范圍調(diào)整
(2)收卷機參數(shù)設置
功能代碼
功能名稱
推薦設定值
E-01
運行命令給定通道選擇
1
E-02
頻率給定中通道選擇
8
E-03
前饋通道選擇
3
E-04
拉絲收線機機類型
2
E-09
最大頻率
與主機對應
E-10
上限頻率
與主機對應
E-30
啟動選擇
3
E-34
停機方式
3
F-30
繼電器輸出端子
1
F-31
開路集電極輸出Y1
4
F-32
開路集電極輸出Y2
16
F-34
輸出頻率水平FDT(排線機動作頻率)
2.00
F-41
VS1端子輸入電壓下限
根據(jù)擺桿下限位置設定
F-42
VS1端子輸入電壓上限
根據(jù)擺桿上限位置設定
F-57
輸入上限對應設定頻率
根據(jù)主機最大頻率設定
H-12
PID控制器給定信號源
1
H-13
PID鍵盤數(shù)字設定
50%
H-14
PID控制器反饋信號源
0
H-17
收卷比例增益
3.0~5.0范圍內(nèi)調(diào)整
H-22
PID調(diào)節(jié)1區(qū)K1增量
200.0
H-23
PID調(diào)節(jié)2區(qū)K1增量
600.0
H-24
PID調(diào)節(jié)3區(qū)K1增量
1000
H-25
PID調(diào)節(jié)4區(qū)K1增量
5000
H-26
收卷控制選擇
0010H
H-27
第二比例增益
5.0~8.0范圍內(nèi)調(diào)整
H-27
空盤復位K1值
40%
H-29
啟動平滑時間
2.0~4.0
H-30
啟動平滑時間內(nèi)每秒K1增量
0.1%
H-31
收卷啟動頻率
0.50hz
H-32
收卷停機頻率
2.00hz
H-33
斷線反饋檢測報警選擇
1
H-34
斷線反饋檢測值
1.0%
H-35
斷線反饋報警延時時間
1.000s
H-36
啟動后斷線反饋檢測延時
5.0s
H-37
斷線反饋檢測最低頻率
10.00Hz
H-38
斷線反饋故障復位選擇
1
H-39
斷線反饋故障自動復位時間間隔
5.0s
H-40
停機抱閘信號動作頻率
1.50Hz
H-41
停機抱閘持續(xù)時間
5.0s
五、調(diào)試

(1) 主機、收線機接線
    主機變頻器的輸出頻率由可編程模擬量輸出口A02、GND端子與收線變頻器的電流輸入口AS、GND連接。主機變頻器的輸出頻率作為收線機的前饋頻率,與收線機內(nèi)部計算的PID調(diào)節(jié)量共同作用,保證收放線張力恒定。

(2) 收線機反饋接線
    張力輥電位器的三端與收線變頻器的+10V、VS1、GND連接,根據(jù)擺桿最高位置反饋電壓和最低位置反饋電壓分別設定F-41和F-42,這樣可以保證擺桿在中間位置時PID反饋值為50%。張力反饋電位器應為360°高精度電位器。

(3) 制動電阻接線
    為保證收放線的張力恒定,收線機變頻器需在較短的時間內(nèi)加速和減速,高速減速時,變頻器的直流母線電壓會升高,為保證變頻器的正常工作,需外接制動電阻,制動電阻的阻值及功率參見AC60系列變頻調(diào)速器使用說明書。制動電阻與AC62-L系列拉絲機專用變頻器的(+)、PB連接。

(4)收線變頻器調(diào)試
    設置H-28略低于機械裝置的實際傳動比,出廠值為40%(一般不用改動)可保證啟動時擺桿由低位平穩(wěn)上升到中間位置。調(diào)整H-29和H-30可改變擺桿升起的速度,H-30越大,擺桿升起速度越快。當擺桿過中點位置,收卷機進入PID調(diào)節(jié)狀態(tài)。

    根據(jù)機械系統(tǒng)的快慢調(diào)整H-17、H-22-H-25,得到合適的PID響應速度,使系統(tǒng)運行根平穩(wěn)。一般說來,線徑越粗系統(tǒng)反應越慢,參數(shù)值應調(diào)小;線徑越細系統(tǒng)反應越快,參數(shù)值應調(diào)大。

     收線滿盤停機時,可能因收線盤過重而慣性過大,可增大主機停機時間避免收線機出現(xiàn)過流或過壓故障。換卷時,進行卷徑復位。

(5)斷線檢測功能
    當PID反饋值達到H-34設定的范圍并保持H-35設定的時間后,變頻器自由停機并由設定的輸出端子輸出斷線報警及抱閘信號。H-34參數(shù)定義為距離擺桿上下限的偏移量。若擺桿下限位反饋值為0%,上限位反饋值為100%,反饋值在[H-34]及100-[H-34]范圍內(nèi)為斷線報警區(qū)域。

    為避免啟動或停機過程中誤報,可設置變頻器啟動運行超過H-36設定時間,并且變頻器輸出頻率高于H-37設定頻率后,開啟斷線檢測功能。

    檢測到斷線,變頻器自由停機并報Sen故障。若H-38設為1,則經(jīng)過H-39設定時間后,斷線故障自動復位,同時抱閘信號解除。

(6) 抱閘的控制
    當變頻器檢測到斷線后,由選中的輸出端子輸出抱閘信號,經(jīng)過H-39設定的時間后,斷線故障自動復位,抱閘信號取消。

    正常停機,當變頻器輸出頻率低于H-40時,由選中的輸出端子輸出抱閘信號,經(jīng)過H-41設定的時間后,抱閘信號取消。

    抱閘信號輸出期間,運行命令無效。

(7)由于主機的頻率輸出作為收放線的線速度給定,為保證主機和收線機的頻率輸出之間的線性關系,主機和收線機的最大頻率要相等。收線機的上限頻率等于其最大頻率。

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