直进式拉丝机技术方案

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1、细心整理关于LZ8-400直进式拉丝机学术报告时间：2002年10月报告人员：朱 健前 言在金属制品德业中，直进式拉丝机是一种重要的机械设备，以其拉拔效率高、 工艺性能好、磨耗小等优点而得以广泛应用。在电气传动方面，由于拔丝工艺要求拉丝机启动平稳，能无级调速，低速时启动力矩大，过去始终接受直流拖动。但直流电机拖动由于生产环境特殊恶劣，使电机整流子磨损紧要、维护困难、故障率高，因此，近年来直流电机拖动已被沟通变频调速拖动所代替。在电气限制局部，由于拉丝机是一种多台联动拖动系统，各机台在启动、停车以及运行过程中同步的问题也是不行忽视的；在拉拔过程中，由于钢丝抗拉强度、拉模的磨损等因素会造成电机力矩

2、的变更，从而影响电机转速的波动，须要自动调整转速，以保证每个转筒之间的金属丝秒流量相等，实现正常拉拔。一、设备概况本设备设计运用的原料：冷拔钢丝2.00 3.50mm，产品：0.5 1.50mm。本设备设计运用放线架一个、八个卷筒机台、七个张力辊、一个收线机组、及九个防护罩。卷筒接受风冷和水冷，拉模接受水冷并前置润滑粉，在1#拉模和6#拉模处运用旋转模。收线机组包括收线机和收线张力架。在8#卷筒后设有纵矫直器、横矫直器和计米器，在收线机前也设有纵、横矫直器。2# 7#机台都设有跳头装置。放线机接受从动方式工作，收线机通过张力架限制转速。在进展拉拔时，钢丝坯通过1#拉模到1#卷筒，经1#张力辊，

3、穿过2#模到2#卷筒，这样依次穿丝，至到收线机。如有跳头，那么在相应的机台运用跳头装置。拉模的冷却水接受低进高出的方式，水的流量通过阀门的开度调整。卷筒的冷却水由手动阀限制，冷却风机供应固定的冷却风。放线处设有乱丝和放线尽的检测装置，机台上设有断丝报警装置。张力辊的张力通过气压调整大小。收线机组放线机拉模转筒电动机张力辊图1-1 直进式拉丝机工艺流程二、电气设备本系统设计运用西门子的作为人机界面，的作为中心限制器，丹佛斯的系列变频器作为传动装置。人机界面和之间接受西门子的网络联接方式，和变频器之间接受通讯进展数据交换。反应信号由张力辊的张力大小供应。在设计本系统时考虑到如下几点：限制器限制屏M

4、PIRS485变频器图1-2 电气限制系统图由于在钢丝冷拔过程中，考虑到产品的质量和系统的要求，选用了丹佛斯系列的变频器。丹佛斯为系列开发了内置的张力限制选件，它可以供应带前馈功能的高级过程限制。从整卷到芯的拆卷过程或反过来的卷绕过程，由于带前馈功能的高级限制器的作用，可获得稳定的张力。即使在拼接换卷和紧急停车时，由于张力反应补偿了系统有惯性，仍具有稳定的张力。由于零点位置是可调整的，所以调整辊位置可随意设定。由于增益极限，低通滤波器和调整范围调整，降低了调整辊的摇摆幅度。由于可标定的增益，能够适应不同应用的调整辊反应。张力转筒 张力辊变频器变频器变频器速度微调 张力基准 线速度基准 图1-3

5、 张力限制系统示意图+ PID正/反向基准信号处理和标定线速度基准 + + 调整辊零基准 P I D限位器过程PID限制器PID偏差正/反向给定/反应范围增益比例+ 调整辊反应 模拟反应信号处理和标定积分器停抗越界 频率输出 斜坡及极限图1-4 PID限制系统原理图张力限制系统设计成带前馈功能的PID限制器，线速度给定信号是可标定的，并且可选择它是正向还是反向。给PID限制器的反应信号是可标定的，其极性亦是可选择的。PID调整器允许限制D增益，PID调整器的低通滤波器使反应的振动得以衰减。在到达输出频率极限时，PID的抗超界功能将冻结积分器。PID的限位功能使得当频率超出限位范围时，关闭PID

6、调整器。比例增益范围使P增益依靠于当前的线速度。这些特征在具有多个调整辊的串联系统中，以振动衰减是相当有用的。正因为VLT5000变频器拥有这些功能，故在系统设计过程确定运用它。在拉拔过程中，就很好的解决了在启动和停车时常常断丝的现象，甚至在大多数快停2秒内停车的状况下，也能很好的保证钢丝不被拉断。通过速度微调，可以有效的克制诸多外界的干扰因素使得转筒间的金属流量相等、速度平稳，不仅提高了产品的质量和产量，也降低了设备的维护费用和延长了设备的运用寿命。在生产过程中由于原料和产品的规格不断发生变更，须要不断调整变频器的相关参数以适应其变更。为了了解生产过程中各拉模的状况，须要知道各变频器的输出功

7、率、输出频率和输出电流，故在系统设计过程中接受了经济管用的通讯方式，完成人机界面和变频器之间的数据交换。RS-485标准物理接口：数据的传递运用电压差信号。数据发送终端进展数据传递时，首先将数据的TTL信号转换成数据电缆上(浮地)的电压信号(电压差值为2V - 6V) 。数据接收终端再将电压差信号转换成TTL信号。 RS485通讯为半双工通讯方式，电缆两端必需连接终端电阻；其允许发送器驱动32个接收负载，假设运用中继器，那么最多可带126个从机。直进式拉丝机是一种多台联动拖动系统。考虑到速度的调整便利，本系统设计卷筒的速度为主令速度，收线机的速度完全由张力架的张力大小确定同时跟随卷筒。卷筒在“

8、单动”位置不受张力臂限制，运转速度由各自的变频器确定，处于联动位置时，运转速度由张力臂确定，如遇跳头那么由后一级的张力臂确定。在考虑同步问题时，那么是通过工艺要求进展数学计算比例支配的方式解决的。例如；设拉拔直径为3.152.872.622.392.181.981.811.65，并设最终一台电机的转速为n，那么1.652 1.812N N 如机械传动比为. n7 = 12.5*N71.812 1.982N N 如机械传动比为 n7 = 15.2*N61.982 2.182N N 如机械传动比为. n7 = 17.5*N5依此类推可以计算出第一台电机的转速。再加上变频器的一些特殊参数的设定和张力

9、辊的反应信号，就可以限制整套机组的同步工作，加上PLC的限制能实此时此刻启动、停顿以及运行过程中自动平稳的加/减速幸免了因启动、停车和运行中，由于速度的突变而引起速度的不稳定，甚至导致钢丝被拉断。SIMATIC S7-300可编程限制器是模块化构造设计。各种单独的模块之间可进展广泛组合以用于扩展；强大的通讯网络功能易于实现分布，并应用灵敏；大范围的各种功能模块可以特殊好地满足和适应自动限制任务。其工具软件也有着高速的指令处理、良好的人机界面、智能化的诊断功能、便利的编程手段以及多种编程方式等优点，使得整套机组的操作更为便利，自动化程度更高更好，维护更为简洁；运行牢靠性稳定性高。三、运行效果此套

10、直进式拉丝机自开车以来，工作正常，节能效果明显。其主要技术性能如下：最高拉拔速度为：14米/秒，调频范围为：Z；成品直径： mm；变频器频率分辩率：Z；快停时间秒以内，正常停车： 秒噪声： 分贝依据现场调试和运行结果的状况，总结如下：由于接受沟通电机，电机的故障率削减了；由于运用变频器调速，故障停机率削减了，运行过程中的跳闸次数也削减了；由于接受变频传动，电耗明显降低了据现场实测为36.5%；接受变频调速后，机组的启动、停车平稳，张力匀整，产品质量显著提高；由于运用了限制屏，现场操作简洁，操作功能完善，运用便利，运行过程中加/减速平稳。附录A 电气限制系统硬件配置如下表所示：名称及型号技术说明

11、及参数限制触摸屏TP27-10 Color10”彩色触摸屏STNPLC系统配置CPU31424K字节 I/O可扩展至512点SM32116点24VDC输入(P型)输入模块32点24VDC输入(P型)SM322输出模块16点24VDC输出(0.5A)CP34xCP34x-1C，RS422/RS485接口变频器类型VLT5000系列具有张力限制系统附录B 直进式拉丝机系统限制原理图附录C 参考资料1. VLT5000 操作说明书 丹佛斯公司编著2. STEP 7 - Configuring Hardware with STEP 7 西门子公司编著3. SIMATIC S7-300 可编程程序限制器模板标准 参考手册 西门子公司编著4. STEP 7 - Programming with STEP 7 西门子公司编著5. STEP 7 - Statement List for S7-300 and S7-400 西门子公司编著