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摘要：中絲熱處理作業(yè)線是子午線輪胎鋼絲熱處理生產(chǎn)工藝中重要的一環(huán)，對(duì)機(jī)電設(shè)備的性能和可靠性都有極高的要求。本文介紹了該生產(chǎn)工藝對(duì)變頻器和PLC產(chǎn)品的要求以及艾默生公司針對(duì)該生產(chǎn)工藝提出的創(chuàng)新型解決方案。
一 概述
鋼簾線主要用于汽車輪胎生產(chǎn)，隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，鋼簾線市場(chǎng)前景被看好。02年至今，江蘇、山東、遼寧以及湖北等地一直在興建和擴(kuò)建鋼簾線生產(chǎn)基地。通過(guò)對(duì)前期引進(jìn)設(shè)備的消化和吸收以及國(guó)內(nèi)機(jī)電技術(shù)水平的提升，目前鋼簾線的生產(chǎn)設(shè)備如直線式拉絲機(jī)、中絲熱處理設(shè)備、水箱拉絲機(jī)、合股成繩機(jī)以及外繞機(jī)都在逐漸國(guó)產(chǎn)化。為適應(yīng)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，提升設(shè)備性能，降低設(shè)備成本，尋求創(chuàng)新型解決方案就成為設(shè)備商和最終生產(chǎn)廠家的重要關(guān)注點(diǎn)。
二 工藝要求及控制系統(tǒng)組成
中絲熱處理是對(duì)半成品鋼絲通過(guò)熱處理正火,消除鋼絲在拉拔過(guò)程中產(chǎn)生的加工硬化，它是一種連續(xù)加工工藝，示意圖如下：
工藝要求：
1、 對(duì)于一定直徑（d）的半成品絲，牽引速度（V）要保持恒定，即d/V值恒定。
2、 牽引輪和收線輪之間的半成品絲的張力（F）要保持恒定。同時(shí)因?yàn)槭站�輪采用中心收卷方式，應(yīng)該進(jìn)行張力錐度控制。
廠家條件：
1、 為控制成本，廠家只提供時(shí)序邏輯控制信號(hào)，不提供如張力反饋、電機(jī)編碼器等信號(hào)。
2、 供應(yīng)商產(chǎn)品必須有在國(guó)內(nèi)拉絲機(jī)龍頭企業(yè)兩年以上成熟應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)并提供解決方案。
分析：如果不考慮上述限制條件，上述工藝通過(guò)一個(gè)非常普通的中心收卷方案就可以解決。因?yàn)榘袑ｉT針對(duì)此類工藝的TD3300張力控制專用變頻器，可是TD3300變頻器三種張力控制方式所要求的條件（張力反饋信號(hào)或張力開(kāi)環(huán)閉環(huán)矢量轉(zhuǎn)矩模式）均不具備。為此，我們?yōu)閺S家提供了如下的解決方案，并得到了廠家認(rèn)可。
如上圖，根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪穩(wěn)速精度要求，選擇了EV1000變頻器。整個(gè)工藝的難點(diǎn)在于收線輪的張力控制。根據(jù)收卷輪運(yùn)行頻率范圍（60Hz~5Hz）以及半成品絲的張力控制精度要求（±20%），決定采用TD3000變頻器直接進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制，轉(zhuǎn)矩設(shè)定指令由PLC根據(jù)用戶的設(shè)定進(jìn)行一系列計(jì)算之后給出。而根據(jù)工藝要求的PLC點(diǎn)數(shù)以及程序容量與計(jì)算速度，決定選用艾默生新推出的EC20-BRA2012 PLC。
三 控制原理
1、半成品鋼絲收線速度控制
由于EV1000變頻器運(yùn)行穩(wěn)速精度<±1%的額定同步轉(zhuǎn)速,完全滿足工藝對(duì)速度控制精度的要求，因此只需要根據(jù)線徑就可以計(jì)算出所需設(shè)定的變頻器頻率。
2、半成品鋼絲收卷張力控制
張力控制是通過(guò)變頻器與PLC配合來(lái)完成的，其控制思路如下：
卷徑計(jì)算
由于有排線器裝置，排線器從一邊運(yùn)行到另一邊時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)換向信號(hào)，我們將此信號(hào)傳遞給PLC，一但PLC檢測(cè)到此信號(hào)，則認(rèn)為卷徑發(fā)生變化，具體計(jì)算關(guān)系如下式所示。
式中n表示收到第n個(gè)排線換向信號(hào)，Dn表示第n圈時(shí)的卷徑，D0表示空卷時(shí)的卷徑，d表示線徑，而k表示卷徑校正系數(shù)，一般由經(jīng)驗(yàn)獲得，和線徑相關(guān)。上述公司經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，和實(shí)際情況比較吻合。
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