INVT變頻器在拉絲機上的應用
dabufenshiyonglasijideguoneijinshujiagongqiyelaishuo，duibianpintiaosuqibingbumosheng，zheshiyinweibianpintiaosuqihenzaozhiqianjiuyouzailasijixiezhongdedaoguangfanyingyong，dandaduopeizhidedoushiguowaipinpaidebianpinqi，yuan因是國內變頻調速技術的研發與市場推廣起步較晚，在一段時間內落後於國外變頻器產品，無論從軟件控製算法的先進性，還是從硬件平台的穩定性上來講，都有一定的差距。
國產變頻行業經過十幾年(nian)的(de)發(fa)展(zhan)，技(ji)術(shu)與(yu)市(shi)場(chang)推(tui)廣(guang)都(dou)得(de)到(dao)了(le)長(chang)足(zu)的(de)進(jin)步(bu)，所(suo)研(yan)製(zhi)開(kai)發(fa)的(de)產(chan)品(pin)也(ye)能(neng)夠(gou)勝(sheng)任(ren)絕(jue)大(da)部(bu)分(fen)工(gong)業(ye)現(xian)場(chang)的(de)需(xu)要(yao)。針(zhen)對(dui)拉(la)絲(si)機(ji)械(xie)的(de)應(ying)用(yong)特(te)點(dian)，深(shen)圳(zhen)市(shi)英(ying)威(wei)騰(teng)電(dian)氣(qi)有(you)限(xian)公(gong)司(si)自(zi)主(zhu)開(kai)發(fa)研(yan)製(zhi)的(de)INVT係列變頻器，集矢量控製技術（VC、SVC）、轉矩控製技術、V/Fkongzhijishuyuyiti，tongshi，shejilebianyushouxianshiyongdetongbukongzhigongnenghezhanglikongzhigongneng，zhenzhengquanmianjiejuelelasijidekongzhixuyao，congerdapojinkoupinpaiyitongtianxiadejumian。
拉絲機工藝簡介
拉絲機，又名牽伸機。從產品終端來說，拉絲機可以分為大拉機、中拉機、小拉機、微拉機；從拉絲機內部控製方式和機械結構來說，又可以分為水箱式、滑輪式、直zhi進jin式shi等deng主zhu要yao的de幾ji種zhong。對dui於yu不bu同tong要yao求qiu，不bu同tong精jing度du規gui則ze的de產chan品pin，不bu同tong的de金jin屬shu物wu料liao，可ke選xuan擇ze不bu同tong規gui格ge的de拉la絲si機ji械xie。對dui電dian線xian電dian纜lan生sheng產chan企qi業ye，雙shuang變bian頻pin控kong製zhi的de細xi拉la機ji應ying用yong比bi較jiao廣guang泛fan，相xiang對dui而er言yan，其qi要yao求qiu的de控kong製zhi性xing能neng也ye較jiao低di，而er對dui大da部bu分fen鋼gang絲si生sheng產chan企qi業ye，針zhen對dui材cai料liao特te性xing，其qi精jing度du要yao求qiu和he拉la拔ba穩wen定ding度du高gao，因yin此ci使shi用yong直zhi進jin式shi拉la絲si機ji較jiao多duo。盡jin管guan拉la絲si工gong藝yi不bu同tong，但dan其qi工gong作zuo過guo程cheng基ji本ben相xiang同tong（如下圖）：
● 放線： jinshusidefangxian，duiyuzhenggelasijihuanjielaishuo，qikongzhimeiyouguogaodejingduyaoqiu，dabufenlasijixie，fangxiandecaozuoshitongguobianpinqiqudongfangxianjiashixiande，danyeyoubufenshuangbianpinkongzhidelasijixie，shenzhizhijietongguolasihuanjiedesixianzhangliqianshensongjinlasiji，shixianziyoufangxian；
● 拉絲： lasihuanjieshilasijizuiweizhongyaodegongzuohuanjie。butongjinshuwuliao，butongdesizhipinzhongheyaoqiu，lasihuanjieyouhendadebutong，wenzhangdehoumianjiangxiangxishuomingshuixiangshilasijiyuzhijinshilasijijuticaozuoguocheng；
● 收線： 收(shou)線(xian)環(huan)節(jie)的(de)工(gong)作(zuo)速(su)度(du)決(jue)定(ding)了(le)整(zheng)個(ge)拉(la)絲(si)機(ji)械(xie)的(de)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)，也(ye)是(shi)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)最(zui)難(nan)控(kong)製(zhi)的(de)部(bu)分(fen)。在(zai)收(shou)線(xian)部(bu)分(fen)，常(chang)用(yong)的(de)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)有(you)同(tong)步(bu)控(kong)製(zhi)與(yu)張(zhang)力(li)控(kong)製(zhi)實(shi)現(xian)金(jin)屬(shu)製(zhi)品(pin)的(de)收(shou)卷(juan)；
下麵，將以雙變頻控製水箱式拉絲機與多變頻同步控製直進式拉絲機為例，介紹我公司產品在拉絲機行業的應用。
1、江蘇某拉絲機廠細拉機雙變頻控製
1.1 係統主要參數
|
工藝參數 |
電機參數 | ||
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進線直徑（mm） |
1.1 |
主機 |
3．7KW/6極 |
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出線直徑（mm） |
0.3～0.35 |
收卷 |
1．5KW/4極 |
1.2 細拉機
雙變頻控製原理
係xi統tong為wei塔ta輪lun式shi水shui箱xiang拉la絲si機ji。塔ta輪lun式shi水shui箱xiang拉la絲si機ji，通tong過guo塔ta輪lun的de速su比bi，逐zhu步bu拉la伸shen金jin屬shu絲si，並bing允yun許xu金jin屬shu絲si在zai塔ta輪lun內nei打da滑hua，因yin此ci，加jia工gong的de金jin屬shu絲si必bi須xu韌ren性xing較jiao好hao。此ci種zhong拉la絲si機ji加jia工gong銅tong絲si的de場chang合he應ying用yong較jiao多duo。主zhu機ji采cai用yongCHE100開環矢量變頻器（CHE100-004G/5R5P-4），收卷采用CHF100高性能V/F控製變頻器（CHF100-1R5G-4）。兩台電機用同一個運行信號K1，並在收卷的運行信號上並聯一個開關量信號K2。因為主機的減速時間較長（30s），收卷減速時間很短（0.1s），保證在有停機命令時，收卷變頻器還可正常運行。其並聯的運行信號K2由主機的集電極輸出Y控製一個中間繼電器給定。電氣原理圖如圖2所示：
1.3 速度同步控製
主控操作開關K1控製主機啟停。牽引拉伸級變頻器控製整個係統的運行線速度，控製麵板上的電位器發出主機拉絲速度信號，此模擬電壓信號（0~10V）通過AI1口輸入拉絲機主變頻器，作為其頻率給定，決定伸線機總車速。同時，拉絲主變頻器的運行頻率，通過模擬量（AO）輸出到收卷變頻器（AI2），作(zuo)為(wei)收(shou)卷(juan)變(bian)頻(pin)器(qi)線(xian)速(su)度(du)同(tong)步(bu)給(gei)定(ding)。注(zhu)意(yi)，對(dui)於(yu)收(shou)卷(juan)變(bian)頻(pin)器(qi)所(suo)對(dui)應(ying)的(de)運(yun)行(xing)頻(pin)率(lv)應(ying)該(gai)等(deng)於(yu)收(shou)卷(juan)輪(lun)徑(jing)最(zui)大(da)時(shi)的(de)運(yun)行(xing)頻(pin)率(lv)。卷(juan)曲(qu)級(ji)變(bian)頻(pin)器(qi)輸(shu)出(chu)頻(pin)率(lv)跟(gen)隨(sui)拉(la)絲(si)級(ji)變(bian)頻(pin)器(qi)運(yun)行(xing)頻(pin)率(lv)變(bian)化(hua)，考(kao)慮(lv)到(dao)設(she)備(bei)機(ji)械(xie)特(te)性(xing)、一定的速度要求,主機加減速時間設定為30s，收卷變頻器加減速時間設定為0.1s。
zailasijichuxianduanyushouxianduanzhijiananzhuangyouzhanglibaigan，yonglaijianceshuchujinshusidezhangli，zuoweilasishouxianzhanglixinhaofankuishurushoujuanbianpinqi，shoujuanbianpinqijiangcifankuiliangtongguoneibuPID運算和各種補償後，與收卷的當前同步速度（模擬量AI2輸入）進行疊加，調節變頻器的輸出頻率，從而控製收卷電機轉速相對拉絲機出絲線速度達到同步，同時，也使線材張力保持了恒定。
1.4 變頻器主要功能參數設置
P0.01：1 端子指令通道；
P0.03：1 AI1給定；
P0.08：30 加速時間；
P0.09：30 減速時間；
P6.00：1 正轉運行中；
P6.01：3 故障輸出；
P0.03：1 外部端子運行
P0.07：0.1 加速時間
P0.08：0.1 減速時間
P3.01：6 PID控製
P3.02：1 AI2設定
P3.04：
P5.17：43 AI2上限對應設定
P9.01：50 PID給定值
P9.03：1 PID為反特性
P9.04：10 比例增益
P9.05：1.0 積分時間
其他詳情參見《CHE係列矢量變頻器說明書》、《CHF通用變頻器說明書》。
2、杭州某拉絲機廠直進式拉絲機變頻控製
2.1直進式拉絲機簡要說明
在金屬製品生產及加工中，直進式拉絲機是最常用的一種製造設備，在以前通常都采用電動機組及力矩電機來實現，但其控製的靈活性、自(zi)動(dong)化(hua)程(cheng)度(du)及(ji)能(neng)耗(hao)上(shang)，傳(chuan)統(tong)的(de)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)越(yue)來(lai)越(yue)不(bu)適(shi)應(ying)行(xing)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)。隨(sui)著(zhe)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)和(he)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)技(ji)術(shu)的(de)大(da)量(liang)推(tui)廣(guang)，變(bian)頻(pin)控(kong)製(zhi)開(kai)始(shi)在(zai)直(zhi)進(jin)式(shi)拉(la)絲(si)機(ji)中(zhong)大(da)量(liang)使(shi)用(yong)，係(xi)統(tong)並(bing)可(ke)借(jie)助(zhu)PLC來實現拉絲速度、品種設定、過程閉環控製、定長控製等功能。
zhijinshilasiji，shiyouduotailashendianjitongshiduijinshusijinxinglashen，zuoyedexiaolvhengao。youyubuxiugangjinshusitexingbijiaoshengcui，qiebuyunxugangsizaimodaoneidahua，yincirongyizailashendeguochengzhongladuan，guyangeyaoqiujinshusizaigejimodaozhongxiansudutongbu，zheyang，duigejidianjidetongbukongzhixingneng、速度穩態精度以及電機的動態響應的快慢都有較高的要求。
2.2 控製係統的描述
杭州某拉絲機廠，為專業的直進式拉絲機生產廠家。簡易電氣控製示意圖如下，本係統共使用五台CHV100-015G-4高性能矢量變頻器實現拉伸部分的傳動控製，一台CHV100-7R5G-4高(gao)性(xing)能(neng)變(bian)頻(pin)器(qi)配(pei)備(bei)張(zhang)力(li)控(kong)製(zhi)卡(ka)進(jin)行(xing)收(shou)卷(juan)控(kong)製(zhi)。每(mei)個(ge)模(mo)道(dao)前(qian)麵(mian)都(dou)裝(zhuang)有(you)擺(bai)臂(bi)，采(cai)用(yong)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)以(yi)檢(jian)測(ce)出(chu)擺(bai)臂(bi)的(de)位(wei)置(zhi)，用(yong)於(yu)檢(jian)測(ce)金(jin)屬(shu)絲(si)的(de)張(zhang)力(li)，該(gai)信(xin)號(hao)（0~10V）作為PID的反饋。6台電機都采用變頻異步電機，同時帶有機械製動裝置。拉絲機係統的邏輯控製較為複雜，因工藝不同也有所區別，各級聯動，由PLC控製。同步方麵的控製則由變頻器內部控製，其工作原理是：根據操作工在麵板設定決定作業的速度，該速度的模擬信號進入PLC，PLC考慮加減速度的時間之後按照一定的斜率輸出該模擬信號。這樣做的目的主要是滿足點動、穿絲等一些作業的需要。PLC輸出的模擬電壓信號同時接到所有變頻器的AI2輸入端，作為頻率的主給定信號。各擺臂位置傳感器的信號接入到對應的模道變頻器作為PID控製的反饋信號。根據擺臂在中間的位置，設定一個PID的給定值。這個係統是非常典型的帶前饋的PID控製係統，一級連一級，PID作為微調量與主給定作為疊加。
本拉絲係統的穩定狀況在很大程度上取決於PID作用速度、變頻器控製電機的轉速精度、輸出轉矩的響應速度等，為了提高電機運行速度的穩態精度，在很多情況下也采用有PG矢量控製技術（英威騰的CHV100係列變頻器的有PG矢量控製的穩態精度可達1/1000）來調節拉伸電機的速度，因此對其參數的設定必須考慮周全，在低速、中速、高速，以及加速和減速速等情況都需要加以考慮。
另外，收卷部分，是由CHV100加張力控製專用模塊來實現的。收卷線速度是由最後一級（第五級）modaokongzhibianpinqitigong，zuoweijuanjingjisuandexiansuduxinhao。xitongdezhangliketongguodianweiqisheding，shoujuanjibianpinqicaiyongzhuanjukongzhi，xuyaozaishoujuandiandongjidezhoushanganzhuangbianmaqi，bianmaqijieruCHV100內置的PG卡，作為電機轉速的采集輸入。
其控製原理如下：
通過收卷的當前線速度（模擬量AI2輸入），計算出當前收卷的卷曲直徑。
計算方程式如下：D =（i×N×V）/(π×f)
其中 i 機械傳動比 N 電機極對數 V 線速度 f 當前匹配頻率
由設定的張力和卷筒的卷徑（由線速度卷徑計算模塊獲得）計算出變頻器的輸出轉矩。
計算方程式為：T =（F×D）/（2×i）
其中：T 變頻器輸出轉矩 F 張力設定
D 轉筒的轉徑 i 機械傳動比
從而控製電機輸出相應的轉矩，達到線材上張力F的恒定。
CHV100張力控製專用模塊中，增加了轉動慣量補償，可以很好地解決張力控製係統在加、減速的過程中，因克服係統慣量而出現的張力不穩定的現象。
整個拉絲係統開動時，六台變頻器同時起動，逐漸調節線速度給定，使係統加速，最終達到要求的生產線速度。
2．3變頻器主要參數的設置
2．3．1拉絲變頻器
P0.01 1：端子指令通道
P0.03 6：PID控製設定
P0.04 0：模擬量AI2設定
P0.06 2：A+B
P9.00 0：鍵盤給定
P9.02 0：模擬通道AI1反饋
P0.03 依據實際情況進行設定
P0.04 依據實際情況進行設定
P0.05 依據實際情況進行設定
P0.06 依據實際情況進行設定
采樣周期T（P0.07）、PID控製偏差極限（P0.08）、PID輸出緩衝時間（P0.08）均依據實際情況進行設定。
2．3．2收卷變頻器
P0.00 1：有PG矢量控製
P0.01 1：端子指令通道
P1.08 1：自由停車
P3.10 PG參數（編碼器線數，以實際情況為依準）
P5.02 1：S1端子功能選擇：正轉運行
PF.00 1：無張力反饋轉矩控製
PF.01 0：收卷模式
PF.04 最大張力設置（以實際情況為依準）
PF.05 1：模擬量AI1作為張力設定
PF.11 機械傳動比（以實際情況為依準）
PF.12 最大卷曲直徑
PF.14 卷軸直徑
PF.18 0：線速度法計算卷徑
PF.22 最大線速度（以實際情況為依準）
PF.23 2：模擬量AI2作為線速度設定源
PF.33 係統慣量補償係數（以實際情況為依準）
其他詳細情況請參閱《CHV矢量變頻器說明書》及《CHV張力控製功能說明書》。
總結
在拉絲機的控製上，英威騰變頻器構成的電氣控製係統，結構簡單、luojiqingxi，chengbenyuyuanlaixiangbihaiyoujiaodadejiangdi，erqie，zailasigongyi，jienengshanglaijiang，doushifeichangyouliangdefangan。shijianzhengming，shangshuliangzhongkongzhifangan，fenbiekongzhishuixiangshilasijiyuzhijinshilasijishang，zaitongbuhehengzhanglishouxiankongzhishangwanquannenggoumanzugongyiyaoqiu。
參考文獻
《CHV係列矢量變頻器說明書》
《CHE係列矢量變頻器說明書》
《CHF通用變頻器說明書》
《CHV矢量變頻器選配件（卡）使用說明書》