1 引言

　　拉絲機是金屬加工行業(yè)主要加工設備之一，主要是將粗線(xiàn)加工成各種規格細線(xiàn)，一般由放線(xiàn)、水冷、收線(xiàn)等部分組成，其中電氣傳動(dòng)部份主要由拉線(xiàn)電機和收線(xiàn)電機實(shí)現。通過(guò)PLC來(lái)實(shí)現拉拔速度設定、操作自動(dòng)化、生產(chǎn)過(guò)程控制、實(shí)時(shí)閉環(huán)控制、自動(dòng)計米等功能。通過(guò)變頻器來(lái)控制電機的轉速。

2 直進(jìn)式拉絲機變頻控制系統

　　該直進(jìn)式拉絲機主要對精軋出來(lái)的不銹鋼絲進(jìn)行牽伸，設計的工藝要求為：（1）最高拉絲速度18m/s；（2）加工品種主要是進(jìn)線(xiàn)Ф6mm→出線(xiàn)Ф2mm（3）停車(chē)不能有斷頭（緊急停車(chē)除外）。

　　直進(jìn)式拉絲機是拉絲機中最難控制的一種，由于它是多臺電機同時(shí)對金屬絲進(jìn)行拉伸，作業(yè)的效率很高。不像以前經(jīng)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。由于比較容易在作業(yè)過(guò)程中拉斷，它對電機的同步性以及動(dòng)態(tài)響應的快速性都有較高的要求。本系統共有六個(gè)的轉鼓，每個(gè)轉鼓由一臺變頻器控制并帶有機械制動(dòng)裝置，和一個(gè)收線(xiàn)電機。每個(gè)轉鼓之間安裝有用于檢測位置的氣缸擺臂，采用位移傳感器可以檢測出擺臂的位置，當絲拉得緊的時(shí)候，絲會(huì )在擺臂的氣缸上面產(chǎn)生壓力使得擺臂內移。

3 控制工藝原理

　　該直線(xiàn)式拉絲機控制系統主要分為：點(diǎn)動(dòng)、聯(lián)動(dòng)、加速啟動(dòng)、自動(dòng)工作和剎車(chē)五部分組成。

1） 點(diǎn)動(dòng)：點(diǎn)動(dòng)分為前轉和后轉。當踩下點(diǎn)動(dòng)腳踏開(kāi)關(guān)時(shí)，所選控電機以固定的轉速運行，使每個(gè)轉鼓上的線(xiàn)繞緊。

2） 聯(lián)動(dòng)：聯(lián)動(dòng)分為前聯(lián)和后聯(lián)。第一臺轉鼓沒(méi)有前聯(lián)，第六臺轉鼓沒(méi)有后聯(lián)，中間四臺轉鼓前聯(lián)和后聯(lián)都有。當踩下前聯(lián)開(kāi)關(guān)時(shí)，所選控電機及之前的電機一起轉動(dòng)繞絲；當踩下后聯(lián)開(kāi)關(guān)時(shí)，所選控電機及之后的電機一起轉動(dòng)繞絲。當聯(lián)動(dòng)時(shí)，電機以某一固定速度旋轉。

3） 加速啟動(dòng)：加速啟動(dòng)與聯(lián)動(dòng)類(lèi)似，但沒(méi)有前后之分，當按下加速按鈕時(shí)，所選擇電機及之前的電機加速啟動(dòng)到設定的速度。

4） 自動(dòng)啟動(dòng)：當把線(xiàn)全部繞到轉鼓上時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，所有電機一起加速啟動(dòng)，通過(guò)PLC里面的PID來(lái)調節各個(gè)電機的轉速，保證在高速運行的狀態(tài)下不會(huì )拉斷絲，直到速度達到設定值，收線(xiàn)機也一起運行。當按下停止按鈕時(shí)，所有電機減速停止。

5） 剎車(chē)及急停：當停車(chē)狀態(tài)下，為了防止斷線(xiàn)，所有轉鼓不允許轉動(dòng)。當在運行狀態(tài)下，如果發(fā)生斷線(xiàn)，所有的轉鼓要立即停止，防止發(fā)生意外。

4 控制系統介紹

控制系統上位機采用和利時(shí)HT6600C系列觸摸屏，下位機CPU選用和利時(shí)LM3109 PLC控制器，上、下位機之間通過(guò)RS485進(jìn)行通訊。通過(guò)邏輯編程處理來(lái)自觸摸屏以及按鈕、傳感器等信號，控制6臺變頻器。圖3為控制系統配置圖。

圖3 控制系統配置圖

4.1可編程控制器部分

　　本系統采用LM系列PLC控制，配置1個(gè)CPU模塊LM3109、1個(gè)16通道數字量輸入模塊LM3212、1個(gè)8通道數字量輸出模塊LM3222、1個(gè)8通道模擬量輸入模塊LM3313和3個(gè)2通道模擬量輸出模塊LM3320。

1）CPU模塊：LM3109模塊的額定工作電壓為AC220V，自帶40點(diǎn)I/O，提供24路DC24V輸入/16路繼電器輸出。具有1個(gè)RS232和1個(gè)RS485通訊接口，支持專(zhuān)有協(xié)議（僅RS232）/Modbus RTU協(xié)議/自由協(xié)議。

2）數字量擴展模塊：LM3212模塊是16路數字量輸入處理通道，主要完成數字量信號處理，數字量輸入信號的額定工作電壓為24VDC。LM3222模塊是8路數字量輸出處理通道，主要完成觸點(diǎn)型數字量的輸出處理工作，輸出額定負載的電壓為24VDC或220VAC。

3）模擬量擴展模塊：LM3313模塊提供8通道模擬量輸入通道，輸入范圍-10-10V電壓信號和-10-20mA電流信號可選，主要完成現場(chǎng)模擬量的輸入、采集與處理工作。LM3320模塊有2路模擬量輸出處理通道，輸出范圍0～10V電壓信號或0～20mA電流信號，完成模擬量信號的輸出工作。

表1為系統I/O分配表。

4.2 監控部分

　　上位監控部份采用和利時(shí)HT6600系列觸摸屏，配以監控軟件來(lái)完成。觸摸屏上可以進(jìn)行參數設置、電機啟?？刂坪惋@示轉速和故障等信息。圖4-圖7為觸摸屏部分監控畫(huà)面。

5 結論

　　采用和利時(shí)可編程控制器、和利時(shí)的觸摸屏以及變頻器，為直線(xiàn)拉絲機設備提供了機電一體化的系統解決方案，可進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)、聯(lián)動(dòng)和自動(dòng)控制，提高了拉絲機的自動(dòng)化程度。同時(shí)，控制系統提供非常高的運算速度和控制精度，保證了拉絲的質(zhì)量，具有很高的可靠性和性能價(jià)格比，在保證質(zhì)量的同時(shí)，最大化的降低生產(chǎn)成本。