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雙變頻拉絲機系統解決方案
2021/5/19 20:10:27
摘要   在雙變頻拉絲機控制中采用變頻調速具有配置簡(jiǎn)練、邏輯清晰、成本下降的特點(diǎn)，同時(shí)本文還詳細介紹了匯川MD330拉絲機專(zhuān)用變頻器在雙變頻拉絲機上的應用。
關(guān)鍵詞   雙變頻拉絲機   高速同步   卷徑計算   矢量控制

1、前言
雙變頻拉絲機經(jīng)歷了兩個(gè)階段：前期是伸線(xiàn)電機用一臺變頻器驅動(dòng)，收線(xiàn)電機用一臺變頻器驅動(dòng)，伸線(xiàn)與收線(xiàn)的同步采用PID同步控制板控制，隨著(zhù)拉絲行業(yè)的發(fā)展，客戶(hù)對拉絲機的要求也越來(lái)越高，之前拉絲機采用PID控制系統的弊端逐漸暴露出來(lái)，如低頻力矩不夠、高速時(shí)張力不穩、線(xiàn)盤(pán)直徑變化大時(shí)擺桿擺動(dòng)幅度大導致停車(chē)等；由于同步控制板的多種弊端，新一代的拉絲機控制系統隨之誕生，就是直接雙變頻控制，系統中取消同步控制板，直接利用高端變頻器強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拉絲機專(zhuān)用變頻器，其優(yōu)越的性能和強大的功能在拉絲機領(lǐng)域得以廣泛的應用。

2、雙變頻拉絲機的基本工作原理：


主機運行時(shí)將運轉頻率信號轉換為一個(gè)0﹏10V的模擬信號，由模擬量通道傳給從機（收線(xiàn)變頻器），作為從機的同步線(xiàn)速度信號（F=V），由（F=ω*R）計算出收線(xiàn)同步的頻率信號，然后疊加一個(gè)PID作用的頻率信號，合成從機的最終運行頻率。運行過(guò)程中從機的同步頻率始終根據ω=F/R做調整，這樣就保證同步頻率的誤差始終很小， PID作用效果就一直穩定，因此拉絲機在整個(gè)運行過(guò)程中的張力和擺桿就一直很平穩，即使在啟動(dòng)和停車(chē)是也無(wú)明顯變化，而且也克服了采用PID同步控制板系統的在拉絲機應用的種種缺陷。

3、匯川拉絲機專(zhuān)用變頻器的優(yōu)勢：
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、更強大，主要體現在：
a、矢量控制技術(shù)，穩速精度高：  開(kāi)環(huán)無(wú)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、低頻轉矩大，0.5HZ 滿(mǎn)轉矩輸出；
c、功能強大：

特有頻率源選擇模式及給定模式，X、Y模式。

d：內置過(guò)程PID控制系統（兩組PID參數，運行過(guò)程中柔性切換。MD330拉絲機專(zhuān)用變頻器中提供了三種切換方式的依據：A根據卷徑變化調整；B根據運行頻率調整；C根據線(xiàn)速度調整。用戶(hù)可根據實(shí)際情況選擇。）

圖一  過(guò)程PID控制原理

e：卷徑自動(dòng)計算功能：
匯川拉絲機專(zhuān)用變頻器中設計了卷徑自動(dòng)計算功能，因為在拉絲過(guò)程中收線(xiàn)盤(pán)的當前直徑隨著(zhù)收線(xiàn)的增加而不斷變化，如果收線(xiàn)盤(pán)的直徑是一個(gè)不變的理論值，那么根據ω=F/R就可以知道ω會(huì )隨著(zhù)收線(xiàn)的過(guò)程而逐漸產(chǎn)生偏移，這樣將導致系統穩定性就會(huì )慢慢的變差，因此在匯川拉絲機專(zhuān)用變頻器中專(zhuān)門(mén)設計了卷徑自動(dòng)計算功能，根據ω=F/R計算出當前的一個(gè)同步角速度ω1然后疊加一個(gè)PID作用的頻率信號得到從機運行的頻率信號ω2（ω2則是非常精確的同步頻率信號），然后由根據F=ω*R推導出R=F/ω計算出當前收線(xiàn)盤(pán)的直徑，這樣引入卷徑自動(dòng)計算就讓拉絲機在工作過(guò)程中的任一時(shí)刻計算的從機同步頻率的誤差基本一致，從而保證了拉絲機整個(gè)收線(xiàn)過(guò)程近乎完美；

4、參數配置：
4.1參數辯識，由于是矢量型變頻器，就必須要求電機參數必須準確，因此要求進(jìn)行完整；
4.2主機配置參數如下：
F0-01=1：端子控制方式
F0-02=3：頻率源選擇AI1
F0-05=80：主機加速時(shí)間
F0-06=80：主機減速時(shí)間
F0-09=1：主機啟動(dòng)
F0-10=4：主機點(diǎn)動(dòng)
F0-11=9：故障復位
F0-12=11：外部故障輸入
F0-13=4：FDT電平
F1組以電機實(shí)際參數為準，進(jìn)行完整辯識
F3-06=4：FDT電平值
F3-07=10：FDT電平滯后百分比
F6-00=70：主機最大輸出頻率
F6-01=70：主機上限頻率
F6-04=3.5：主機點(diǎn)動(dòng)頻率
4.3從機配置參數如下：
F1組以電機實(shí)際參數為準，進(jìn)行完整辯識；
辯識之前先將F0-02=0、F0-17=20、F0-18=20、FH-00=0，辯識完成后進(jìn)行參數初始化，
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（調節擺桿平衡的位置）
F4組的多功能輸入端子根據端子的定義
F4-00=01：?jiǎn)?dòng)
F4-01=09：故障復位
F4-02=11：外部故障輸入
F4-03=08：自由停車(chē)
F4-04=26：指定記數輸入
F4-05=25：記數復位
F4-06=31：卷徑復位
F5-02=9：指定記數到達

F5-03=2：故障輸出


5、調試過(guò)程中的幾個(gè)關(guān)鍵的地方：
  • 主機最大頻率與最大線(xiàn)速度之間的關(guān)系的確認，一般來(lái)說(shuō)最大線(xiàn)速度是機械設計決定的，根據最大線(xiàn)速度與最高轉速的關(guān)系確定主機的最大頻率；
  • 收線(xiàn)電機與卷軸之間的機械傳動(dòng)比，即收線(xiàn)電機的轉速與卷軸的轉速比；
  • 適當調整速度環(huán)矢量參數和過(guò)程PID的P、I、D參數就會(huì )得到拉絲機伸線(xiàn)的最佳效果；
  • 適當調整PID限幅和同步速度增益就可以明顯的改善滿(mǎn)盤(pán)啟動(dòng)的效果。
結束語(yǔ)
本系統在優(yōu)化參數值之后，設備運轉最高線(xiàn)速度為2400米/min非常穩定，完全解決了原來(lái)采用同步板高速時(shí)不穩和低頻抖動(dòng)的問(wèn)題。通過(guò)各種工況下的對比測試，無(wú)PID同步控制板雙變頻拉絲機在整個(gè)運行過(guò)程中的張力和擺桿就一直很平穩，即使在啟動(dòng)和停車(chē)是也無(wú)明顯變化，同時(shí)設備效率為90-95%、節電率為40%左右。而且本系統電氣器件配置簡(jiǎn)練、邏輯清晰，成本與原來(lái)相比還有較大的降低，是個(gè)性?xún)r(jià)比優(yōu)良的方案。本系統已被華東、華南許多大、中型拉絲機客戶(hù)成功應用。

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