摘要：本文简单介绍了海浦蒙特HD50变频器在直进式拉丝机上的应用。阐述了直进式拉丝机的工作原理及其工作过程，从实际应用出发介绍了直进式拉丝机变频控制系统的配置、简单调试过程及优点。

1 引言

　　直进式拉丝机是一种高速、高效、无弯曲、无扭转、强冷却、性价比非常卓越的无滑动连续式拉丝机，在欧美等发达国家或地区早已经得到广泛的应用。但在我国该行业却是一个薄弱环节，机械、电气设备陈旧，阻碍了行业的发展。尽管直进式拉丝机较滑轮式拉丝机在生产效率、生产成本、产品质量等方面存在绝对的优越性，但其昂贵的一次性投资，使许许多多国内金属制品企业望而却步。

　　现在随着工艺技术的进步和变频器的大量普及，变频控制开始在直进式拉丝机中大量使用，并可通过PLC来实现拉拔品种设定、操作自动化、生产过程控制、实时闭环控制、自动计米等功能。

2 海浦蒙特变频器特点

　　海浦蒙特变频器采用磁场定向电流闭环矢量控制方式，采用美国TI公司先进的32bit电机控制专用DSP，主频达到150M，能够更高速更精确的完成复杂的矢量控制算法。

　　过载能力：150%额定输出电流2分钟；180%额定输出电流10秒

　　驱动电机类型：交流异步电机、同步电机

　　控制方式：V/f控制；开环矢量控制（SVC）；闭环矢量控制（VC）

　　运行命令设定方式：操作面板设定；外部端子设定；通过SCI通讯口由上位机设定

　　速度设定方式：数字设定、模拟设定、SCI通讯设定 

　　速度设定分辨率：数字设定：0.01Hz 

　　模拟设定：0.1%×最大频率

　　速度控制精度：±0.5%（SVC）；±0.05%（VC）

　　速度控制范围：1:100（SVC）；1:1000（VC）

　　转矩控制响应：<200ms（svc）；<50ms（vc）< span="">

　　起动转矩：180%额定转矩/0.5Hz（SVC）；180%额定转矩/0Hz（VC）

　　转矩控制精度：±5%

3 工作原理 

　　直进式拉丝机是有多个拉拔头组成的小型的连续生产设备，通过逐级拉拔，可以一次性把钢丝冷拉到所需的规格，所以工作效率比较高。但是，由于通过每一级的拉拔后，钢丝的线径发生了变化，所以每个拉拔头工作线速度也应有变化。 

　　根据拉模配置的不同，各个拉拔头的拉拔速度也要变化。拉拔速度的基准是每个时刻通过拉模的钢丝的秒流量体积不变，即使公式成立：πR2×V1=πr2×V2，其中：

R：进线钢丝的直径；R：出线钢丝的直径；V1：进线钢丝的线速度；V2：出线钢丝的线速度

　　直进式拉丝机的各个拉拔头的工作速度就是基于以上的公式，保证各个拉拔头同步运行。但是以上说明仅是基于理想状态的稳态工作过程，由于机械传动的误差以及机械传动的间隙，还有在起动、加速、减速、停止等动态的工作过程中，各个拉拔头就无法保持同步，所以我们在直进式拉丝机上采用了位移传感器，动态测量各个拉拔头间的钢丝的张力，然后把张力转换成标准信号(0/4－20mA或0－10V)，反馈给调速变频器，变频器接收到该信号后用作闭环PID过程控制，在主速度上叠加上PID计算的调整量，保持各个张力检测点的张力恒定，也就保证直进式拉丝机工作在同步恒张力的工作状态。

4 直进式拉丝机变频控制系统配置

　　直进式拉丝机的系统逻辑控制较为复杂，有各种联动关系由PLC实现，同步方面的控制则全部在海浦蒙特HD50变频器内部实现。系统配置如图1所示：

　　机台上有11个塔轮，其中1#－10#采用海浦蒙特HD50拉丝机专用变频器，分别对应位移传感器。位移传感器反馈给变频器4－20mA的电流信号，变频器以此保证线材的恒张力。

　　11#采用海浦蒙特HD50拉丝机专用变频器，没有张力机构。

　　12#同样采用海浦蒙特HD50拉丝机专用变频器控制收线轮，与1#－10#不同的是，收线工字轮的卷径在不断的变化，同时还要保持线材恒张力，以免张力过大断线或太松乱线。

　　工作过程：根据在触摸屏设定的作业速度，该速度信号进入PLC，PLC考虑加减速度的时间之后按照一定的斜率输出该模拟信号。这样主要是满足点动、穿丝等一些作业的需要。PLC输出的模拟电压信号同时接到所有变频器的AI1输入端，作为速度的主给定信号。各摆臂位移传感器的信号接入到对应的转鼓驱动变频器的AI2作为PID控制的反馈信号。根据摆臂在中间的位置设定一个PID的给定值。该系统是非常典型的带前馈的PID控制系统，一级串一级，PID作为微调量。

图1  直进式拉丝机系统示意图

拉丝参数设置：

5 结语

　　本系统在优化参数值之后，设备试机时速度650米/min非常稳定，完全解决了原来采用同步板高速度下面不稳的问题。通过各种工况下的对比测试，和采用进口直流驱动器的拉丝机性能一样，同时设备效率以及节电率明显提高。而且本系统电气器件配置简练、逻辑清晰，成本与原来相比还有较大的降低，是个性价比非常高的方案。

已发表于《控制与传动》2014年第七期    海浦蒙特HD50在直进式拉丝机上的应用