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拉絲機控制系統

一、拉絲機概述：

1、拉絲機工藝描述：
拉絲機種類繁多，按照拉絲的線徑大小可以分為：微拉機（線徑單位：絲）、小拉機（線徑單位：0.Xmm）、中拉機（線徑單位：mm）、大拉機（線徑單位：1X mm）從拉絲機內部控制方式和機械結構來說，又可以分為水箱式、滑輪式、直進式等主要的幾種。對于不同要求，不同精度規則的產品，不同的金屬物料，可選擇不同規格的拉絲機械。而于鋼絲生產企業和高端絲材，針對材料特性，其精度要求和拉拔穩定度高，因此使用直進式拉絲機較多。盡管拉絲工藝不同，但其工作過程基本上可以劃分成放線、拉絲、收線等3部份工藝過程。
　　金屬絲的放線，對于整個拉絲機環節來說，其控制沒有過高的精度要求，大部分拉絲機械，放線的操作是通過變頻器驅動放線架實現的，但也有部分雙變頻控制的拉絲機械，甚至直接通過拉絲環節的絲線張力牽伸送進拉絲機，實現自由放線。拉絲環節是拉絲機最為重要的工作環節。不同金屬物料，不同的絲質品種和要求，拉絲環節有很大的不同，本文將詳細分析設計直進式拉絲機自動控制系統。收線環節的工作速度決定了整個拉絲機械的生產效率，也是整個系統最難控制的部分。在收線部分，常用的控制技術有同步控制與張力控制實現金屬制品的收卷。

2、系統設計：
　　聯拉屬于大型拉絲機，拉出絲的線徑較粗（最大線徑14mm），因此需要電機在低頻啟動時要能提供足夠大的輸出轉矩。這樣對于變頻器的低頻特性有較高的要求。因此在做方案時選擇了使用矢量控制變頻器，矢量控制變頻器比普通變頻器在低頻控制時，讓電機的輸出轉矩有明顯的提高。
聯拉不同于傳統的拉絲機，一般的拉絲機分為雙變頻和單變頻控制兩種。因此在控制上只要PID參數在調試的過程當中能夠合理設置，讓收線的速度通過積分的作用跟隨拉絲的速度，將積分增益設置的大一些，而積分周期要長一些，這樣控制效果會比較理想。而聯拉分為多級拉伸，從拉的速度跟隨主拉的速度，同時收線的速度要快速跟隨從拉的速度。當主拉速度變化時，從拉及收線的速度要跟隨主拉的速度同升同降，并且由于主拉加減速打破了之前的平衡狀態，要求從拉及收線的要快速響應，達到新的平衡狀態。尤其是收線要更加要快速響應。由于控制對象相互之間在速度上相互影響，因此在應用普通拉絲機的控制方法，使用簡單的PID調整就很難使得從拉和收線達到平衡。積分作用的滯后，同時平衡桿可調節的范圍又比較小，如果不能快速響應，會出現擺桿回到平衡位置的時間較長，同時在回到平衡位置后，由于積分的累計使得前后速度已經有較大的差異，又造成超過平衡位置，此時后一級又需要經過一段時間的積分作用才能將速度校正過來，但由于積分作用的滯后使得還未將平衡桿校正過來，可能絲就已經被拉斷了。因此需要一種新的控制算法，要能夠快速響應主速的變化，同時不能夠超調，造成系統的震蕩。

二、層繞機概述：

1、層繞機工藝描述：
焊絲生產過程中，最后一道工序是焊絲層繞。焊絲層繞是將成品焊絲經過校直后，每一層整齊的排在繞絲盤上，不能有一根亂絲，而且每一層繞線誤差不能有積累。由于焊絲的線徑大小不同、繞絲盤的寬度不一樣，使的系統的控制難度加大。

2、系統設計：
層繞機的放卷機和收線機是系統速度的提供者，它們是由不同的變頻器、電機進行控制的，兩者的速度匹配是通過PLC采集它們之間的活套的偏轉角度，由PLC內的PID運算后，輸出相應的頻率到變頻器的控制端實現的。排線機構是層繞機電器控制的難點和重點，它的主要作用是控制焊絲均勻、有序的排在工字輪上。它的控制特點是：首先確定繞線的起點，根據現場情況我們設定為工字輪的左端，其位置由編碼器確定，繞線開始后，主軸先旋轉一定的圈數，伺服電機不動，使排線器與所繞焊絲形成一定的滯后角，滯后角的多少由PLC根據擺桿角度電位器傳來信息和用戶通過人機界面輸入的擺桿中心角度進行判斷比較后確定，當達到了所設定的滯后角時，伺服電機開始動作，其速度是根據檢測到的工字輪轉速由PLC運算后，輸出信　號去控制伺服電機的轉速，使排線器伺服主軸運動。每層的最后幾圈，排線伺服加速運動，以補償之前的滯后角，再開始回繞。重復以上的動作至到繞到所設定重量的最后一段，這時開始減速使機器緩慢停止。

三、高速切絲機概述：

1、高速切絲工藝要求：
高速切絲機裝置由接絲機、絞盤機、送絲機等幾大部件組成，其中接絲電機為7.5KW，絞盤電機為7.5KW，送絲電機為22KW。接絲電機用交流接觸器控制，通過操作面板上的按鈕來控制。當按下按鈕時，PLC判斷送絲電機的運行情況，如果送絲電機已經運行，則只起動接絲電機，否則就同時起動接絲電機，送絲電機。當按下停止按鈕時，則同時立即停止送絲電機和絞盤電機，而后延遲數秒停止接絲電機。
送絲電機采用變頻器進行控制，可以通過操作面板對其進行點動的正/反轉、起/停、轉速控制。

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