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線纜行業應用解決方案

由于國外繞線行業對產品的標準要求較高,從而促進中國出口供應商通過提高產質量和科技創新含量來提升自己在世界市場中的競爭力,逐步實現向高科技精密制造的產業轉型,從而以先進的繞線變頻器技術及制造工藝來引領相關行業的產業升級。

一   精密繞線應用方案



精密繞線機工藝要求:
■ 可以做收線和倒線控制,正常工作都在收線狀態;
■ 在整個運行過程中,要求張力擺桿穩定;
■ 收線的速度要求在1200m/min以上(收線變頻器的運行頻率在60Hz以上);
■ 一停車立即抱閘動作。



變頻器功能要求:
■ 采用CM580變頻器端子控制作為命令源,二線式端子控制:一個正轉命令FWD(收線),一個反轉命令REV(倒線);
■ 收線和倒線狀態下可以做頻率源切換,收線時為PID調節,倒線時為AI2給定;
■ 收卷時要求快速進行PID調節,加減速時間設定為0.1s,所以需要加制動單元的變頻器。
采用日業電氣CM580高性能模塊化磁通矢量控制變頻器能夠保證實現上述變頻器功能要求。


二   動力放線架應用方案

線纜行業目前正在向產品多樣化、生產自動化等更高的技術層次發展。在線纜行業中,應用廣泛的就是放線架,而動力放線架又是其中技術含量較高的一種設備。動力放線架一般要求變頻器含有PID調節的功能,并且PID是可以雙向控制的。日業電氣CM530HLS磁通矢量控制變頻器以出色的矢量控制和良好的可靠性保證了日業變頻器能在線纜行業做出優越表現。



動力放線架工藝介紹:
動力放線架作為多種設備的前端,在線纜行業中有著廣泛的應用。一般來說,對動力放線架的要求有以下幾點:
■ 在引取速度加快時,放線速度也跟著引取速度快速加速;
■ 在引取速度減速時,放線速度也跟著引取速度減慢;
■ 當穩定運行在某個速度時,放線架的擺桿要穩定;
■ 當出現松線和斷線的時候,要求放線盤可以進行自動反轉。
以上的幾點全部要求由變頻器的PID功能完成,而且要求變頻器對速度的反應要相當靈敏。



控制方案:
CM530HLS系列變頻器在頻率源的組合方面靈活多樣。主、輔頻率源分別可由10種選擇,而且還可以實現主/輔、主/主+輔、主+輔等頻率切換方式,從而為用戶提供了一個頻率源自定義的選擇需求。針對動力放線架對變頻器的要求,日業電氣CM530HLS系列頻率源選擇選為主+輔,主頻率為0,輔助頻率采用PID給定方式,則可實現雙向控制。
選擇日業電氣CM530HLS磁通矢量控制變頻器系統有如下優點:
■ PID反應速度靈敏;
■ 線速度跟蹤和松線反向收線兩方面的快速響應出色。


三   直進式拉絲機應用方案



拉絲機屬于線纜行業的一種常用設備,按結構形狀可分為水箱式拉絲機、倒立式拉絲機、直進式拉絲機等。按出線直徑有:1、大拉機(進線直徑:8mm,出線直徑:3——1.3mm);2、中拉機(進線直徑:3——1.8mm,出線直徑:1——0.3mm);小拉機(進線直徑:1——0.2mm,出線直徑:0.3——0.06mm);微拉機(進線直徑:0.12——0.06mm,出線直徑:0.06——0.01mm)。粗線通過模具經過多道拉細處理, 模具有很多種,常見的有以下幾種:圓形拉絲模、螺旋模、聚晶模等。


直進式拉絲機:

直進式拉絲機是拉絲機中控制難度較高的一種拉絲機,由于它是多臺電機同時對金屬絲進行拉伸,作業的效率很高。不象以前經常遇到的水箱拉絲機和活套式拉絲機,允許金屬絲在各道模具之間打滑。同時它對電機的同步性和動態響應的快速性都有較高的要求。由于不銹鋼材料比較脆,缺少像高碳鋼絲或者鋼簾線那樣的韌性,比較容易在作業過程中拉斷。


設備簡介:
1、直進式拉絲機是由多個拉拔頭組成的連續生產設備,通過逐級拉拔,一次性把鋼絲、銅絲、電焊絲等冷拉到所需的規格,并將成品線材收卷,工作效率高,設備占地面積小。
2、通過每一級的拉拔后,線材的線徑發生了變化,所以每個拉拔頭工作線速度也發生變化。根據拉模配置的不同,各個拉拔頭得拉拔速度也要變化。拉拔速度的基準是,每個時刻通過拉模的金屬線材流量體積不變。直進式拉絲的各個拉拔頭的工作速度就是基于以上原理,保證各個拉拔頭線速度比例同步運行。
3、直進式拉絲機各個拉拔頭變頻器的速度是由主速度和PID微調量相疊加,各個拉拔頭在張力平衡桿上安裝位移傳感器,用于動態監測各個拉拔頭間金屬線材的張力,位移傳感器輸出4——20mA或0——10V)標準信號,作為變頻器張力閉環PID控制的反饋,通過調整各級電機轉速,系統保證各個張力檢測點張力恒定,才能保證多級連續拉拔順利進行和拉出金屬線材的品質。
4、低速點動穿模,運行速度穩定。電機滿載啟動,啟動轉矩達到180%,最高線速度20米/秒。
日業電氣直進式拉絲機解決方案:


工作原理是:根據操作工在面板設定決定作業的速度,該速度的模擬信號進入PLC,PLC考慮加減速度的時間之后按照一定的斜率輸出該模擬信號。這樣做的目的主要是滿足點動、穿絲等一些作業的需要。PLC輸出的模擬電壓信號同時接到所有變頻器的AI1輸入端,作為速度的主給定信號。各擺臂位移傳感器的信號接入到對應的轉鼓驅動變頻器作為PID控制的反饋信號。根據擺臂在中間的位置,自己設定一個PID的給定值(PID給定為數字給定)。這個系統是非常典型的帶前饋的PID控制系統,一級串一級,PID作為微調量。



選擇日業電氣公司CM580高性能磁通矢量控制變頻器控制直進式拉絲機優點:
■ 能輕松實現主速度跟隨加PID微調的功能,而無須額外的控制板;
■ 復雜的控制全部由變頻器完成,減少了PLC程序和系統硬件開發難度;
■ 不需要D/A、A/D轉換模塊,降低了對PLC指標要求;
■ 優化了成本,提高了系統的性價比。

四   水箱式雙變頻拉絲機應用方案
雙變頻拉絲機可實現對銅線或者鋼線逐級拉伸并將成品快速收卷,一般常用于0.1mm以上線材的加工。雙變頻拉絲機通常采用被動放線,原材料經過放線架進入拉伸箱內,經過多個模具后,線徑被拉細至預先設定的粗細,然后經過排線工藝后再層繞到工字輪上。



主要工藝有
1、穿模。在整機啟動之前,需通過手工將原材料前端打磨并逐級通過模具。可通過腳踏開關實現電機點動低速轉動,同時采用工具將絲線從模具的前端牽拉到后端,通過模具后的絲線為了能夠通過下一級模具,需將其前端打磨或拉細,后才可以通過下一級模具。在這個工藝環節里,要求主拉伸電機在啟動和低速運行時力矩大且穩定,運行轉速穩定,而且在減速停機時電機沒有反轉。
2、拉伸。手工完成穿模以后就可以通過逐漸加大電機轉速實現連續的拉伸過程了。注意雙變頻拉絲機的拉絲通常是由一臺拉伸電機實現,后續由多個模具來實現逐級拉伸。在實際運行過程中,電機的運行速度范圍會比較大,甚至電機會在恒功率區工作。在這個工藝環節里,要求無論負載大小,電機速度波動小,低速或弱磁區工作時轉矩輸出大且穩定。
3、收卷。收卷部分是一臺獨立的收卷電機實現,和拉伸電機之間通過張力擺桿PID調節實現線速度一致。經過拉伸后的成品需要同步地纏繞在工字輪上,在整個工藝過程中,無論啟動加速、停機減速,任何線速度下的恒速運行均要求收卷電機和拉伸電機的運行轉速同步,否則就會出現絲線拉斷或者纏繞亂線等異常。在這個工藝環節里,要求收卷電機PID調速響應快,速度控制精確。
4、排線。通常成品線材是層繞在工字輪上的,在工字輪的橫軸上,線材應該一圈一圈平行緊密地從橫軸的一段到另一段排列在一起,實現一層;再逐層地加厚最后實現一卷成品。這就要求有一個排線裝置來完成線材在橫軸上端到下端往復的排列成品線材。根據機械設計的要求,排線的實現有很多種方案,比如機械,變頻,或伺服等。
5、啟動和急停。設備啟動時,拉伸和收卷電機處于加速狀態,絲線克服經摩擦力后,擺桿擺幅會比較大,要求啟動平滑,擺桿擺幅小,不斷線;運行過程中,若出現緊急情況,要求整個設備盡可能快地停下來。這時候拉伸和收卷電機處于快減速的狀態,要求停機過程結束后絲線不會被拉斷。


選擇日業電氣CM530HLS拉絲機收線專用變頻器優點:
1:PID響應快,收卷變頻器能實時響應牽引變頻器速度的變化
2:速度控制平穩,正常工作中,擺桿位置波動小
3:優化的三防和散熱處理,能適應拉絲機行業多金屬粉塵和高溫的惡劣環境
4:軟件優化了起停處理,啟動平穩,停機不斷線

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