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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練、邏輯清晰、成本下降的特點，同時本文還詳細介紹了匯川MD330拉絲機專用變頻器在雙變頻拉絲機上的應用。
關鍵詞雙變頻拉絲機高速同步卷徑計算矢量控制

1、前言
雙變頻拉絲機經歷了兩個階段：前期是伸線電機用一臺變頻器驅動，收線電機用一臺變頻器驅動，伸線與收線的同步采用PID同步控制板控制，隨著拉絲行業的發展，客戶對拉絲機的要求也越來越高，之前拉絲機采用PID控制系統的弊端逐漸暴露出來，如低頻力矩不夠、高速時張力不穩、線盤直徑變化大時擺桿擺動幅度大導致停車等；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行同步控制。深圳市匯川技術有限公司首先推出MD330拉絲機專用變頻器，其優越的性能和強大的功能在拉絲機領域得以廣泛的應用。

2、雙變頻拉絲機的基本工作原理：

主機運行時將運轉頻率信號轉換為一個0﹏10V的模擬信號，由模擬量通道傳給從機（收線變頻器），作為從機的同步線速度信號（F=V），由（F=ω*R）計算出收線同步的頻率信號，然后疊加一個PID作用的頻率信號，合成從機的最終運行頻率。運行過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，因此拉絲機在整個運行過程中的張力和擺桿就一直很平穩，即使在啟動和停車是也無明顯變化，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、匯川拉絲機專用變頻器的優勢：
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，其功能和性能比通用型變頻器更優越、更強大，主要體現在：
a、矢量控制技術，穩速精度高：開環無速度傳感器矢量控制：±0.5%
閉環有速度傳感器矢量控制：±0.02%
b、低頻轉矩大，0.5HZ 滿轉矩輸出；
c、功能強大：

特有頻率源選擇模式及給定模式，X、Y模式。

d：內置過程PID控制系統（兩組PID參數，運行過程中柔性切換。MD330拉絲機專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根據線速度調整。用戶可根據實際情況選擇。）

圖一過程PID控制原理

e：卷徑自動計算功能：
匯川拉絲機專用變頻器中設計了卷徑自動計算功能，因為在拉絲過程中收線盤的當前直徑隨著收線的增加而不斷變化，如果收線盤的直徑是一個不變的理論值，那么根據ω=F/R就可以知道ω會隨著收線的過程而逐漸產生偏移，這樣將導致系統穩定性就會慢慢的變差，因此在匯川拉絲機專用變頻器中專門設計了卷徑自動計算功能，根據ω=F/R計算出當前的一個同步角速度ω1然后疊加一個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計算出當前收線盤的直徑，這樣引入卷徑自動計算就讓拉絲機在工作過程中的任一時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收線過程近乎完美；

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：主機加速時間
F0-06=80：主機減速時間
F0-09=1：主機啟動
F0-10=4：主機點動
F0-11=9：故障復位
F0-12=11：外部故障輸入
F0-13=4：FDT電平
F1組以電機實際參數為準，進行完整辯識
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：主機點動頻率
4.3從機配置參數如下：
F1組以電機實際參數為準，進行完整辯識；
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：啟動
F4-01=09：故障復位
F4-02=11：外部故障輸入
F4-03=08：自由停車
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、調試過程中的幾個關鍵的地方：

主機最大頻率與最大線速度之間的關系的確認，一般來說最大線速度是機械設計決定的，根據最大線速度與最高轉速的關系確定主機的最大頻率；

收線電機與卷軸之間的機械傳動比，即收線電機的轉速與卷軸的轉速比；

適當調整速度環矢量參數和過程PID的P、I、D參數就會得到拉絲機伸線的最佳效果；

適當調整PID限幅和同步速度增益就可以明顯的改善滿盤啟動的效果。

結束語
本系統在優化參數值之后，設備運轉最高線速度為2400米/min非常穩定，完全解決了原來采用同步板高速時不穩和低頻抖動的問題。通過各種工況下的對比測試，無PID同步控制板雙變頻拉絲機在整個運行過程中的張力和擺桿就一直很平穩，即使在啟動和停車是也無明顯變化，同時設備效率為90-95%、節電率為40%左右。而且本系統電氣器件配置簡練、邏輯清晰，成本與原來相比還有較大的降低，是個性價比優良的方案。本系統已被華東、華南許多大、中型拉絲機客戶成功應用。

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