四方E380變頻器與東元變頻器細(xì)拉機(jī)上的聯(lián)動應(yīng)用
一、拉絲機(jī)原理：
拉絲機(jī)原理簡述：
雙變頻伸線機(jī)為電線電纜的主要加工設(shè)備，屬于拉絲機(jī)的一種。它通過機(jī)械機(jī)構(gòu)傳動導(dǎo)輪，牽引絲線經(jīng)過拉絲模，逐步將絲線牽引到目標(biāo)直徑。為了保證出線的線徑均勻，保證產(chǎn)品質(zhì)量，使絲線通過一個張力桿，調(diào)節(jié)張力桿的重量，達(dá)到調(diào)節(jié)絲線直徑的目的。而保證張力桿的平衡，是保證線徑均勻，保證好的產(chǎn)品質(zhì)量的先決條件。控制的關(guān)鍵在于保證張力桿的穩(wěn)定和平衡。簡單的開環(huán)控制和普通PID調(diào)節(jié)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求的。因此，現(xiàn)有的拉絲機(jī)有不同的控制方案：1、使用PID控制板。調(diào)節(jié)控制板的電子元器件參數(shù)，達(dá)到調(diào)節(jié)穩(wěn)定度的目的。使用此方法具有很大的劣勢，因為電子元器件隨溫度等外界環(huán)境的變換而變換導(dǎo)致PID參數(shù)改變，需要長期的維護(hù)。2、使用外部PLC控制?？梢詢?nèi)部集成PID算法，穩(wěn)定性比較好，但是PLC的成本壓力，使這種方案的采用較少。3、使用單片機(jī)控制系統(tǒng)或者人機(jī)界面替代PLC，集成外部顯示信號，做到控制的人性化。但是與PLC控制類似，無形中增加了廠家的制造成本。4、使用拉絲機(jī)專用卷繞變頻器。當(dāng)前市場上針對拉絲專用的變頻器種類比較多，控制方法也不相同，但有一個共同點，集成了部分拉絲機(jī)設(shè)定和顯示功能，使用前饋PID算法，保證了拉絲機(jī)穩(wěn)定可靠運行。針對無錫新區(qū)客戶，我們推薦使用四方拉絲機(jī)專用變頻器。分析如下：
客戶原有控制方案使用東元做主拉變頻器，通過PID控制板實現(xiàn)張力閉環(huán)控制?？蛻舴从常捎赑ID反饋控制板的參數(shù)調(diào)試?yán)щy比較大，維護(hù)不方便，使用過程中，由于PID板電子器件的寄生參數(shù)變化經(jīng)常導(dǎo)致產(chǎn)品的性能不穩(wěn)定，需要工程師及時跟進(jìn)維護(hù)，運行中擺動幅度較大，影響產(chǎn)品品質(zhì)。四方拉絲機(jī)專用變頻器的參數(shù)調(diào)節(jié)簡單，穩(wěn)定度比PID控制板優(yōu)化，參數(shù)的可拷貝功能，減免了調(diào)節(jié)參數(shù)的繁瑣過程。
二、產(chǎn)品功能特點：
E380是四方電氣于2007年年初推出的集成型變頻器，在E350系列的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了硬件和軟件設(shè)計，集成了多種專用功能，針對拉絲行業(yè)，E380改進(jìn)了PID設(shè)計，通過參考主機(jī)頻率的前饋PID設(shè)計，達(dá)到張力的平衡，為實現(xiàn)主機(jī)和卷繞的穩(wěn)定同步。此外如主機(jī)為E380系列，則可通過RS485通信功能聯(lián)動，實現(xiàn)加工產(chǎn)品的高性能。
E380系列拉絲專用軟件模塊特點：
1：前饋PID功能控制，節(jié)省PID控制板。
2：自適應(yīng)PID參數(shù)調(diào)整，變頻器自優(yōu)化PID調(diào)節(jié)性能。
3：簡單易懂的拉絲專用參數(shù)組，大大減少客戶調(diào)試時間和難度。
4：轉(zhuǎn)速檢測和顯示，線長計長設(shè)定和檢測，顯示功能，節(jié)省客戶轉(zhuǎn)速顯示表，計5：米表等設(shè)備成本。
5：多種斷線檢測和報警方式，避免出現(xiàn)意外情況下的事態(tài)擴(kuò)大。
6：RS485聯(lián)動控制，且可隨意調(diào)節(jié)的聯(lián)動比例，增加了聯(lián)動信號的精度，更易于實現(xiàn)張力桿的穩(wěn)定控制。
7：軟件的模塊化設(shè)計，可切換到通用模式。
三、系統(tǒng)概述：
伸線動力： 東元7200MA－4T0037變頻器
收卷動力： 四方E380－4T0022拉絲專用變頻器
進(jìn)線徑： ф0.5
出線徑： ф0.06
張力反饋方式： 360度高精度旋轉(zhuǎn)電位計，重力式擺桿反饋。
模數(shù)：22
四、拉絲伸線機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)：
1、外圍器件功能說明：
R1 拉絲機(jī)主拉調(diào)節(jié)電位機(jī)
R2 反饋桿高精度旋轉(zhuǎn)電位計
R3 從機(jī)外接制動電阻
S1 主機(jī)啟動常開自鎖按鈕
S2 主機(jī)停機(jī)常閉自鎖按鈕
S3 主機(jī)點動腳踏點動開關(guān)
S4 主機(jī)以及從機(jī)故障復(fù)位非自鎖開關(guān)
S5 斷線檢測接近開關(guān)
M1 抱閘信號控制繼電器
M2 排線機(jī)啟動信號控制接觸器
2、主機(jī)接線功能說明：
15V VIN GND 主機(jī)頻率給定
DI1 DG 主機(jī)正轉(zhuǎn)－停機(jī)指令
DI3 DG 從機(jī)故障反饋信號
DI5 DG 主機(jī)點動指令
DI4 DG 主機(jī)，從機(jī)外部復(fù)位
RA RB RC 主機(jī)故障輸出報警
AO1 GND 主機(jī)頻率類比信號輸出
DO1 DOG 主機(jī)頻率到達(dá)信號
3、從機(jī)接線功能說明：
VC2 GND 主機(jī)聯(lián)動頻率信號
PLS CM 測速轉(zhuǎn)盤脈沖信號
X1 CM 斷線檢測信號
RST CM 從機(jī)外部復(fù)位信號
FWD CM 從機(jī)正轉(zhuǎn)啟動信號
TA TB TC 從機(jī)故障反饋信號
VS VC1 GND 反饋模擬輸入信號
OC2 CM 斷線抱閘輸出信號
OC1 CM 排線機(jī)啟動信號
PB P+ 從機(jī)外接制動電阻
五、控制功能注意事項：
1：主機(jī)點動信號與主機(jī)控制從機(jī)啟動
為了確保主機(jī)的點動獨立，從機(jī)的啟動在主機(jī)啟動后執(zhí)行，方案中使用主機(jī)的集電極輸出作為控制從機(jī)的啟動信號，需要設(shè)定主機(jī)的點動頻率低于DO1的頻率檢出對應(yīng)頻率。
2：主機(jī)與從機(jī)的故障復(fù)位
在運行中，如從機(jī)出現(xiàn)故障，通過主機(jī)的DI3端口檢測，使主機(jī)做出對應(yīng)的處理，當(dāng)故障排除后，可通過S4開關(guān)進(jìn)行手動復(fù)位，S4的復(fù)位是同時對主機(jī)和從機(jī)進(jìn)行復(fù)位。
3：主機(jī)和從機(jī)的同步控制
主拉變頻器輸出頻率決定了整個拉絲機(jī)械的工作效率，同時也為卷繞機(jī)的PID環(huán)節(jié)提供前饋頻率信號，從而使卷繞變頻器的PID功能輸出穩(wěn)定，保證擺桿的穩(wěn)定運行。主機(jī)通過類比輸出AO1，輸入到從機(jī)VC2模擬信號輸入端。
4：張力桿反饋調(diào)節(jié)
張力反饋電位計R2為360度的高精度電位計，通過E380監(jiān)控參數(shù)監(jiān)測，當(dāng)擺桿位置最低時，對應(yīng)反饋D-9的值為0。當(dāng)擺桿位置最高時，對應(yīng)反饋D-9的值為100，同時保證在平衡點反饋值與設(shè)定值一致，可以通過調(diào)節(jié)對應(yīng)模擬輸入通道的特性實現(xiàn)。
5：斷線檢測功能
使用X1端子作為變頻器斷線檢測接近開關(guān)，通過參數(shù)調(diào)節(jié)，當(dāng)擺桿在低位時，通過設(shè)定的延遲時間，對斷線故障進(jìn)行判斷，從而及時停止從機(jī)的運行。同時輸出電動機(jī)抱閘信號。使主機(jī)和從機(jī)停止運行。變頻器輸出故障FU.24，在設(shè)定時間內(nèi)，可將FU.24自動復(fù)位。
6：線速度檢測
卷繞機(jī)的線速度檢測通過滑動導(dǎo)輪的接近開關(guān)實現(xiàn)，通過檢測接近開關(guān)信號的頻率，可以實現(xiàn)卷繞機(jī)線速度的檢測，從而實現(xiàn)計米功能和自動計長功能。現(xiàn)有控制方式中，導(dǎo)輪每轉(zhuǎn)動一圈，接近開關(guān)輸出一開關(guān)信號。絲線最大線速度需要根據(jù)導(dǎo)輪的半徑具體計算。
F8.9=2*（3.14）*R*[（F2.7）*1000]
（其中R為導(dǎo)輪的半徑，單位為m，F(xiàn)8.9的單位為m/S）。
附錄1：東元變頻器主機(jī)主要參數(shù)表：
主機(jī)參數(shù)參考表及簡單說明：
|
功能代碼 |
名稱 |
出廠值 |
參考設(shè)定值 |
參數(shù)簡述 |
|
AN-17 |
寸動頻率 |
6.00 |
3.0 |
點動頻率3HZ |
|
BN-01 |
加速時間1 |
10 |
60 |
主機(jī)加速時間60S |
|
BN-02 |
減速時間1 |
10 |
60 |
主機(jī)減速時間60S |
|
CN-02 |
最大輸出頻率 |
60 |
75 |
上限運行頻率75HZ |
|
CN-04 |
最大電壓時輸出頻率 |
60 |
75 |
最高運行頻率75Hz |
|
CN-29 |
加速頻率檢出 |
0 |
3.60 |
加速頻率檢出為3.6HZ |
|
CN-30 |
減速頻率檢出 |
0 |
3.60 |
減速頻率檢出為3.6HZ |
|
CN-31 |
頻率檢出幅度 |
2.00 |
0.50 |
頻率檢出幅度0.5HZ |
|
SN-04 |
運行命令選擇 |
0 |
1 |
外部端子控制運轉(zhuǎn)指令 |
|
SN-05 |
運行頻率指令 |
0 |
1 |
控制回路端子控制頻率 |
|
SN-06 |
停止方式選擇 |
0 |
0 |
減速停機(jī) |
|
SN-08 |
反轉(zhuǎn)機(jī)能選擇 |
0 |
1 |
反轉(zhuǎn)禁止 |
|
SN-24 |
頻率類比特性 |
0 |
0 |
VIN頻率輸入 |
|
SN-25 |
端子5功能選擇 |
02 |
12 |
DI5輸入功能選擇點動運行 |
|
SN-31 |
DO1功能選擇 |
0 |
5 |
DO1輸出選擇FDT |
|
SN-33 |
AO1功能選擇 |
0 |
1 |
輸出頻率對應(yīng)模擬量輸出 |
|
功能代碼 |
名稱 |
出廠值 |
參考設(shè)定值 |
參數(shù)簡述 |
|
F0.0 |
模式選擇 |
0001 |
0001 |
拉絲模式 |
|
F0.1 |
頻率輸入通道 |
0 |
5 |
前饋電壓輸入源 |
|
F0.4 |
運行命令通道 |
0000 |
0001 |
主機(jī)控制從機(jī)啟動 |
|
F0.7 |
下限頻率 |
0 |
0 |
|
|
F0.8 |
上限頻率 |
50 |
75 |
上限頻率設(shè)定為75Hz |
|
F0.10 |
加速時間 |
× |
1 |
加速時間1S |
|
F0.11 |
減速時間 |
× |
1 |
減速時間1S |
|
F2.2 |
VC2輸入下限 |
0 |
0 |
前饋電壓最小0V |
|
F2.3 |
VC2輸入上限 |
10 |
10 |
前饋電壓最大10V |
|
F2.6 |
PLS輸入下限 |
0 |
0 |
線速度脈沖最小0Hz |
|
F2.7 |
PLS輸入上限 |
10 |
0.2 |
線速度脈沖最大200Hz |
|
F2.8 |
最小設(shè)定頻率 |
0 |
0 |
前饋電壓對應(yīng)頻率 |
|
F2.9 |
最大設(shè)定頻率 |
50 |
75 |
前饋電壓對應(yīng)頻率 |
|
F3.0 |
輸入端子1選擇 |
1 |
34 |
斷線接近開關(guān)輸入端子 |
|
F3.6 |
輸出端口1選擇 |
0 |
2 |
OC1選擇FDT電平輸出 |
|
F3.7 |
輸出端口2選擇 |
22 |
22 |
OC2抱閘輸出 |
|
F3.8 |
繼電器輸出 |
16 |
16 |
變頻器故障輸出 |
|
F3.10 |
FDT水平設(shè)定 |
10 |
2 |
排線機(jī)2HZ啟動 |
|
F3.11 |
FDT輸出延遲 |
2 |
0.1 |
排線機(jī)延遲0.1S |
|
F4.5 |
斷線等待時間 |
0.1 |
0.1 |
斷線后等待0.1秒輸出抱閘 |
|
F4.17 |
第二加速時間 |
1 |
0.7 |
PID環(huán)加速時間 |
|
F4.18 |
第二減速時間 |
1 |
0.7 |
PID環(huán)減速時間 |
|
F7.0 |
PID反饋通道 |
1 |
0 |
反饋桿通道選擇VC1 |
|
F7.1 |
PID功能設(shè)置 |
0021 |
0021 |
根據(jù)運行頻率調(diào)整PID |
|
F7.2 |
比例增益1 |
1 |
0.95 |
比例增益1為0.95 |
|
F7.3 |
積分時間1 |
10 |
10 |
積分時間常數(shù)1為10 |
|
F7.4 |
微分時間1 |
2 |
5 |
微分時間常數(shù)1為5 |
|
F7.5 |
比例增益2 |
1 |
0.2 |
比例增益2為0.6 |
|
F7.6 |
積分時間2 |
15 |
40 |
積分時間常數(shù)2為30 |
|
F7.7 |
微分時間2 |
5 |
4 |
微分時間常數(shù)2為5 |
|
F7.8 |
PID上限限幅 |
20 |
20 |
PID限幅20 |
|
F8.0 |
啟動延時增益 |
10 |
8 |
啟動延遲為8 |
|
F8.1 |
起始動作頻率 |
6 |
3.5 |
等待主機(jī)頻率3.5HZ后啟動 |
|
F8.8 |
線速度輸入源 |
0 |
4 |
脈沖輸入 |
|
F8.9 |
最大線速度 |
2500 |
2000 |
最大線速度2500m/s |
|
F8.12 |
斷線檢測方式 |
0 |
1 |
根據(jù)反饋桿接近開關(guān)檢測 |
|
F8.13 |
斷線檢測最低頻率 |
10 |
12 |
從機(jī)超過15HZ開始檢測 |
|
F8.14 |
斷線檢測下限值 |
10％ |
20％ |
擺桿下限20％檢測 |
|
F8.16 |
斷線檢測判斷延時 |
2 |
0.5 |
斷線延時判斷時間0.5S |
|
F8.17 |
斷線故障自動復(fù)位 |
0 |
1 |
故障自動復(fù)位有效 |
|
F8.18 |
斷線故障自動復(fù)位 |
15 |
7 |
斷線故障自動復(fù)位時間 |
|
F8.20 |
剎車時間 |
3 |
7 |
剎車保持時間 |
1：擺桿反饋位置調(diào)試
四方變頻器啟動過程不需要人為參與，因此，必須保證幾個先決條件：（1）、啟動初始時，擺桿位置反饋值處于最小。（2）、啟動過程完成后，擺桿的平衡穩(wěn)定點處于反饋中間位置。可以通過監(jiān)測參數(shù)D－9，調(diào)節(jié)參數(shù)F2.2,F2.3實現(xiàn)（即保證擺桿最低位置D-9=0,擺桿最高位置D-9=100，擺桿平衡位置D-9=50）。
2：啟動停機(jī)過程調(diào)試
四方變頻器使用獨特的啟動算法，最大限度保持卷繞機(jī)擺桿啟動過程的平穩(wěn)，實現(xiàn)啟停不斷線。影響起停的關(guān)鍵的參數(shù)有：
（1）、主機(jī)的加減速時間。主機(jī)加減速時間越長，啟停穩(wěn)定度越高，一般推薦使用50S以上。
（2）、從機(jī)的加減速時間。從機(jī)加減速時間有加減速時間1，加減速時間4，其中加減速時間1為變頻器的輸出頻率加減速，加減速時間4為前饋PID的PID環(huán)輸出加減速時間。為了保證變頻器啟動停機(jī)以及平穩(wěn)運行時的快速響應(yīng)，在保證變頻器無故障輸出時，應(yīng)該盡量減少此兩個加減速時間。
（3）啟動平滑時間。平滑時間是指啟動過程中擺桿被拉起的時間，時間越長，擺桿啟動平穩(wěn)度越好，時間越短，擺桿啟動越快，需要折中選擇。
（4）機(jī)械傳動比。四方變頻器具有自動識別機(jī)械傳動比功能，在第一次使用時，如果沒有正確設(shè)置機(jī)械傳動比，則可能出現(xiàn)啟停不穩(wěn)定的情況?？梢酝ㄟ^人為調(diào)節(jié)正確的機(jī)械傳動比實現(xiàn)啟動停機(jī)穩(wěn)定，也可以通過第一次啟動，使變頻器自動識別，在第二次及以后的啟動過程，均可以保證變頻器正常啟停。
3：擺桿平穩(wěn)度調(diào)試
擺桿的平穩(wěn)度是檢驗變頻器性能的標(biāo)準(zhǔn)，四方變頻器使用的是前饋PID功能算法，最大限度保證了擺桿平穩(wěn)運行。四方變頻器可以選擇單一參數(shù)組，也可以選擇根據(jù)運行頻率實際自動調(diào)節(jié)PID參數(shù)組。以下論述PID參數(shù)組基本調(diào)試方法：
（1）、比例增益。比例增益影響PID環(huán)節(jié)的快速響應(yīng)。當(dāng)擺桿在啟?；蛘叻€(wěn)定運行時出現(xiàn)較大超調(diào)時，可適當(dāng)增加此參數(shù)值。
（2）、積分時間。積分時間常數(shù)使保證PID環(huán)節(jié)穩(wěn)定的關(guān)鍵參數(shù)，增加積分時間，可以減少在穩(wěn)定運行時的擺桿振幅。過大的積分時間常數(shù)容易形成擺桿的大幅超調(diào)。
（3）、微分時間。微分時間常數(shù)可使PID環(huán)節(jié)做出預(yù)先判斷，抑制擺桿超調(diào)，但是此參數(shù)值設(shè)置過大，容易出現(xiàn)振蕩。
七、拉絲專用監(jiān)控參數(shù)及說明：
d-0: 變頻器輸出頻率
d-6: 前饋疊加頻率
d-8: 擺桿位置設(shè)定值
d-9: 擺桿位置反饋值
d-10: 從機(jī)運行線速度
d-11: 累計卷繞線長
d-20: 卷徑當(dāng)前值
d-21: PID環(huán)輸出頻率
d-22: 自適應(yīng)同步增益
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