ABB传动控制系统在水箱式拉丝机的应用

引言

拉丝机广泛应用于钢丝、制绳、预应力钢丝、标准件等金属制品的生产和预加工。拉丝机根据其结构分为七种类型：LT水箱式拉丝机，LW滑轮拉丝机，LS型双卷筒式拉丝机、LH活套拉丝机，LZ直线拉丝机，LD单次拉丝机、卧式拉丝机、倒立拉丝机。LT水箱直径范围为0.1-1.2mm之间的工作特点是滑动拉丝，多次拉丝；水箱拉丝机通过控制在线张力，使通过拉丝模具的电线从粗到细，较终获得所需的规格；水箱拉丝机拉丝时，将拉头放入水箱中，打开冷却液冷却模具。由于水箱拉丝机对速度精度和在线张力要求较高，这是为了PLC传动控制系统要求较高。

工艺概述

水箱拉丝机是一种由多个拉头组成的小型连续生产设备。通过逐步拉拔，将拉头放入水箱中，较后将钢丝拉到所需的规格。就国内几家主要的水箱拉丝机制造商而言，一般配备了大约20个拉头。各级拉拔后，钢丝线径发生变化，各拉头工作线速度也应发生变化。在整个拉拔过程中，每个拉头的拉拔速度也应根据拉模配置的不同而变化。拉速的基准是每时每刻通过拉模的钢丝的秒流量体积保持不变，即使设置在下面πD2·v1＝πd2·v2

式中D -进线钢丝直径

v1 - 进线钢丝的线速

d - 出线钢丝的直径

v2 - 出线钢丝的线速

控制策略

水箱拉伸机各拉伸头的工作速度基于上述公式，以确保各拉伸头的同步运行。由于水箱拉伸机的拉伸过程完全通过机械轴完成，这些机械轴在同一主轴下传动，整个拉伸系统依靠拉伸轮的速差和在线张力来控制同步协调。

系统的实现

系统的硬件结构

ABB 水箱拉丝机控制方案主要配置：

如图2所示，系统主要由电气传动控制系统组成PLC、变频器，人机界面（HMI）组成。PLC选用ABB AC500-eCo，变频器选用ABB ACS550、ACS510及ACS150变频器，选择人机界面ABB CP400系列。该系统采用MODBUS总线技术实现集成控制，保证恒定张力，实现布线自动补偿，保证整个拉拔过程中钢丝的连续稳定性，保证钢丝产品质量，人机界面操作简单，实现自动监控和报警。水箱拉丝机主控制电路可靠稳定ABB AC500-eCo PLC以及人机界面编程控制，通过计米传感器检测将拉长反馈给主控制器。整机具有正常快速停车、预置速度和固定长度、数字加减速、故障报警和张力自动跟踪等功能。可随时启动停车，无断丝现象，具有结构合理、性能稳定、功能齐全、操作简单、维护方便等特点。变频调速控制：拉丝机的传动部分控制主要是为了确保接线电机能够随着主电机的速度和接线工字轮的直径准确增加，自动、及时、准确地调整速度，使整整机系统的恒定张力，保证整个拉伸过程中钢丝的连续稳定性，达到保证钢丝产品质量的目的。在运行过程中，两台电机的运行速度控制精度高，动态过渡过程快，抗干扰能力强，张力稳定。此外，由于 ** 钢丝应均匀缠绕在收线工字轮上。整个系统配备排线机构，采用ABB AC500-eCo PLC以及变频器控制减速电机的方式，根据实际使用情况，在工作过程中实时改变接线速度，确保接线工字轮上钢丝均匀缠绕。变频器的速度控制精度较高，因此选择变频调速控制ABB公司的ACS510、ACS150系列变频器，该系列变频器闭环速度控制方精度为：当速度小于1500转/分钟时，控制精度小于±1. 5转/分钟；能完全满足系统要求。

采用收线变频器的给定ABB AC500-eCo PLC 通过变频器本身的积分分离反馈双计米信号PID调整功能，通过控制三个变频器的总线，自动跟踪主机的速度。为了避免加工过程中的一些事故对机器和人身安全的影响，整机配备了护措施：如采用ABB AC500-eCo PLC自动采集ABB 变频器内的相关数据和实时操作可以使机器在保证产品质量不受影响的前提下快速停机，从而较大限度地保证人身安全，避免不必要的经济损失。在线路控制方面，为了避免线路边缘不均匀、压丝、腰鼓等具体问题，系统采用线路自动补偿系统，根据线路水平不均匀，在实际工作过程中自动计算线路直径和实时校正，确保线路在任何时间和速度均匀绕组，可靠解决下一道工序的问题，大大提高生产效率。

软件结构系统

较常见的是工业自动化控制系统PLC与变频器的组合应用产生了多种应用PLC采用控制变频器的方法RS-485通讯方式实施控制的方案得到广泛的应用：因为它抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远且造价低廉。但是，RS-485通信必须解决一系列技术问题，如数据编码、获取验证和帧、发送数据、接收数据的奇偶验证、加班处理和错误重发等。一个简单的变频器操作指令有时需要编写数十个PLC梯形图指令可以实现，编程工作量大，繁琐，让设计师望而生畏。ABB AC500-eCo PLC控制ABB变频器的方法使用*添加任何硬件或软件ABB AC500-eCo PLC自带功能块，直接写6个较其简单的文章PLC梯形图指令可以实现多个变频器参数的读写 输入和各种操作的监控和控制。该方法非常简单方便，易于掌握，故障查询处理迅速。在实际应用中，可以实时收集数据和给定命令，准确控制系统。主要控制原理是：首先，根据生产产品的材料结构和工艺要求，在人机界面上设置速度值，通过PLC在内部操作中，将数据写入主机变频器，整机将按此给定的速度值运行。在实际加工过程中，可根据需要随时更改值，以满足加工过程的需要。

应用说明

ABB AC500-eCo PLC和ABB变频器编程调试的通用性强，有相关编程经验的技术人员，仅需1~可掌握2天的训练。

ABB ACS基于同一硬件设计平台开发的510/550系列变频器，具有独立风道的散热器，全系列内置进线电抗器EMC滤波器、变频器内部电路板均为高保护层涂层板，已广泛应用于金属制品行业，并得到业主和设备厂的广泛认可。

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