一、引言
金屬制品是冶金工業中的重要一環，但在我國該行業卻是一個薄弱環節，機械、電氣設備陳舊，阻礙了行業的發展。在金屬加工中，直進式拉絲機是常見的一種，也是比較先進且具發展前途的拉絲設備。以前通常采用直流發電機-電動機組（F-D系統）來實現拉拔工藝，隨著工藝技術的進步和變頻器的大量普及，變頻控制開始在直進式拉絲機中大量使用，并通過配合PLC來實現拉拔品種設定、操作自動化、生產過程控制、實時閉環控制、自動計米等功能。
采用變頻調速系統的直進式拉絲機技術先進、節能顯著，調速范圍在正常工作時為30:1，同時在5%的額定轉速時可提供超過1.5倍的額定轉矩。
本文以某生產不銹鋼絲的直進式拉絲機現場為例，來說明變頻控制的應用過程和效果。
二、工藝介紹和要求
該設備主要對不銹鋼絲進行牽伸拉拔，進線5.5mm，經過4道拉拔模具作用，出線2.82mm，最高拉拔速度5m/s（變頻器運行100Hz）。拉絲部分共有6個直徑600mm的轉鼓，相鄰轉鼓之間安裝有用于檢測位置的氣缸擺桿，采用位移傳感器可以檢測出擺臂的位置，當兩級輥輪速度差較大時，線材會在擺臂的氣缸上面產生壓力使得擺臂下移，使前級PID輸出量增大，疊加到主速度上，控制鋼絲入模時的張力恒定。收卷部分采用工字輪進行收線，系統會根據卷徑變化自動修正主給定頻率，并通過調諧輥調整的方式來達到線速度恒定。
主要要求如下：
1.每級具有點動正轉、點動反轉功能
2.具有前聯（第一臺無前聯），后聯功（收卷無后聯）功能
3.具有跳模功能（包括主拉），并根據跳模情況，自動計算系統頻比
4.系統運行最大速度為5m/s（變頻器運行100Hz）
5.系統具備自動計米、計重功能，并在設定米數、重量到達時，具備自動停機功能。
6.加速和減速平穩，沒有大的波動
7.系統運行穩定，并且具備斷線檢測報警停機功能
系統控制工藝圖
三、系統方案和調試
1.系統組成
2.系統方案及配線
依照直進式拉絲機秒體積相等的原則，系統根據人機界面設置的模具以及機械傳動比，在PLC內部計算包括N級從拉、主拉和收卷的每一級主給定速度，通過通訊方式傳送給變頻器，變頻器通過擺桿反饋的信號進行微調，來達到系統的每一級之間的張力恒定；PLC內部集成前聯、后聯、跳模、斷線檢測、計米計重等功能。
以如下接線圖（部分截圖）接線
備注：圖示為部分截圖圖
3.系統動作邏輯要求
第一臺和收卷只有3個邏輯關系，除了點動正轉、點動反轉等以外，第一臺有后聯功能，收卷有前聯功能。從第二級從拉到主拉分別有4個邏輯關系，分別是點動正轉、點動反轉、前聯、后聯。舉例如下：
3#點動正轉：3#閉合 正轉點動端子
3#點動反轉：3#閉合 反轉點動端子
3#前聯：1#運行，2#運行，3#運行，并且3#為主機（速度給定為PLC模擬量AI2給定，無擺桿反饋）
3#后聯：3#運行，4#運行， 5#運行
4.跳模功能
除收卷外，系統的任何一臺或者多臺都可以被跳模（但主拉和N級從拉一般至少一臺保留作為主機），當在人機界面選擇某一臺或者多臺跳模后，系統會自動計算主機和余下從機之間的速度比例并同樣發送給變頻器。
5.調試參數
N級從拉參數設置
F0.0.07=7 參數初始化和參數配置
F0.2.25=17 通道1設定源為通訊設定
F0.2.26=23 通道2設定源為過程PID輸出
F1.0.03=2.00 加速時間為2S
F1.0.04=2.00 減速時間為2S
F1.0.09=5.00 點動加速時間為5S
F1.0.10=5.00 點動減速時間為5S
F3.0.12=6 DO1為故障輸出
F3.0.21=26 斷線檢測功能檢測
F7.0.08=60.0 PID設定值
FC.0.01=0.55 過程PID的P值
FC.0.02=20 過程PID的I值
FC.0.03=0.2 通道2系數1
FC.0.06=0.6 通道2系數2
主拉參數設置
F0.2.25=17 頻率設定源為通訊設定
F1.0.03=2.0 加速時間為2S
F1.0.04=2.0 減速時間為2S
F1.0.09=5.00 點動加速時間為5S
F1.0.10=5.00 點動減速時間為5S
F3.0.00=7 DI1為運行信號
F3.0.01=5 DI2為正轉點動信號
F3.0.02=6 DI3為反轉點動信號
F3.0.03=14 DI4為EMS信號
F3.12=6 DO1為故障輸出
收卷參數設置
F0.0.07=7 參數初始化和參數配置
F0.2.25=17 通道1設定源為通訊設定
F1.0.03=2.00 加速時間為2S
F1.0.04=2.00 減速時間為2S
F1.0.09=5.00 點動加速時間為5S
F1.0.10=5.00 點動減速時間為5S
F3.0.12=6 DO1為故障輸出
F3.0.21=26 斷線檢測功能檢測
F7.0.08=60.0 PID設定值
FC.0.01=0.55 過程PID的P值
FC.0.02=20 過程PID的I值
FC.0.03=0.2 通道2系數1
FC.0.06=0.6 通道2系數2
四、小結
采用四方V560高性能矢量變頻器與PLC的通訊方案，通過系統的優化，系統穿線、啟動停止非常平滑，高速穩定運行（運行5m/S，變頻器運行100Hz），大大減少了斷線等故障。相比直流驅動系統，效率和節電率也顯著提高。事實證明，該系統不僅穩定可靠，而且電氣器件配置簡練，邏輯清楚，便于故障檢查。
