拉絲機工作原理

《拉絲機工作原理》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、可編程控制器用于張力控制的一種方法本文介紹一種采用PLC的超細線拉絲機自動控制系統(tǒng)，利用PLC的功能指令，可以方便地實現(xiàn)拉絲機的張力控制。一、拉絲機的工作原理及控制要求超細漆包線是一種精細線材，廣泛應(yīng)用于電工、電子行業(yè)。超細線拉絲機是其主要生產(chǎn)設(shè)備之一。拉絲機結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。圖1拉絲機結(jié)構(gòu)圖1、工作原理原絲經(jīng)過定速輪組和拉絲模子形成成品，經(jīng)最后一只定速輪以一定的速度通過排線導(dǎo)輪向收線輪輸送。拉絲機就是要保證定速輪與收線輪之間的細絲存在一定的張力來完成拉絲過程。定速輪組由主電機帶動，轉(zhuǎn)速隨產(chǎn)品規(guī)格而定，線速度也一定。收線輪的線速

2、度則隨著收線盤直徑的增大而升高。為保證一定的張力，即保持送絲、收絲的線速度一致，需不斷降低收線輪的轉(zhuǎn)速，保證收線輪收絲線速度恒定。收線輪的調(diào)速由調(diào)速電機實現(xiàn)。2、控制要求（1）細絲的張力控制：收絲速度太快，張力太大，容易引起斷絲；收絲速度太慢，張力太小，影響生產(chǎn)效率。調(diào)速精度要求較高。（2）系統(tǒng)適應(yīng)性：一臺拉絲機要加工10-70um不同規(guī)格的細絲，不同產(chǎn)品有不同的張力控制要求。（3）超細銅絲價格昂貴，易變形斷絲，對系統(tǒng)的運行可靠性要求較高。在拉絲機的自動運行過程中如何測出速度信號，如何保持恒定的收絲速度，如何滿足產(chǎn)品的調(diào)速精度要求，

3、是本系統(tǒng)的控制關(guān)鍵。二、控制方式1、要實現(xiàn)拉絲、收絲的速度控制，首先要測出速度信號。定速輪線速反映了拉絲速度，排線導(dǎo)輪由細絲帶動旋轉(zhuǎn)，其線速反映了收線輪的線速，即收絲速度。因為定速輪與排線導(dǎo)輪之間的細絲存在一定的張力，細絲與兩輪都存在摩擦力，由于摩擦打滑因素，排線導(dǎo)輪的線速與定速輪的線速并不相等，而是存在一定的比例關(guān)系K（由拉絲工藝確定）。因而在定速輪和排線導(dǎo)輪兩端設(shè)置兩只光電測速傳感器，測出實際的定速輪轉(zhuǎn)速和排線導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速值，間接反映拉絲、收絲線速度。2、根據(jù)設(shè)備對速度穩(wěn)定性和精度的要求，采用PI調(diào)節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)。根據(jù)實際收絲速度與

4、給定收絲速度之差，經(jīng)PI控制環(huán)節(jié)，求出控制量，調(diào)節(jié)變頻器的輸入信號，改變調(diào)速電機的轉(zhuǎn)速，以保持收絲速度的恒定。系統(tǒng)控制框圖如圖2所示。圖2系統(tǒng)控制框圖因為NI/Nd=K則式中：反映了收絲給定速度與實際速度偏差值，可由測速傳感器信號值計算得到。（3）PI控制式中：N為PI控制環(huán)節(jié)輸出量：Kp為比例調(diào)節(jié)系數(shù)；tI為積分時間常數(shù)。為便于PLC實現(xiàn)PI控制算法，采用離散化后的PI差分方程遞推表達式：式中：積分調(diào)節(jié)系數(shù)；T為采樣周期。KP，KI根據(jù)系統(tǒng)調(diào)速精度確定后調(diào)試得到。4、根據(jù)PI調(diào)節(jié)量N，通過PLC實現(xiàn)脈寬調(diào)制，再經(jīng)低通濾波電路（見圖

5、3），輸出到變頻器控制端，控制運行頻率，從而實現(xiàn)收絲線速的調(diào)節(jié)。此處利用PLC的PWM功能使數(shù)字控制轉(zhuǎn)變?yōu)槟M控制。低通濾波電路輸出電壓：圖3低速濾波電路三、控制系統(tǒng)的硬件組成與軟件設(shè)計1、硬件組成加工不同規(guī)格產(chǎn)品，要求不同的主軸轉(zhuǎn)速，即要求主電機能實現(xiàn)無級調(diào)速。在此主電機調(diào)速采用變頻器。通過操作面板上的電位器旋鈕進行外部調(diào)速，利用變頻器的啟動、制動、調(diào)速功能，可以實現(xiàn)理想的速度要求。系統(tǒng)控制規(guī)模不大，但要求有測速、數(shù)據(jù)處理、PI調(diào)節(jié)、PWM控制、數(shù)值顯示等功能，系統(tǒng)控制精度要求較高?？删幊炭刂破鳎≒LC）控制功能強，應(yīng)用靈活，運行

6、可靠性高，性能價格比好是一合適的機電產(chǎn)品控制器。筆者選用三菱公司FX2系列可編程控制器，該系列為16位微處理器的高功能超小型PLC，內(nèi)部資源豐富，指令使用方便，能夠滿足本系統(tǒng)的控制要求（圖4中，除低通濾波電路、變頻器、調(diào)速電機外，其余環(huán)節(jié)均由PLC實現(xiàn)）。硬件組成如圖4所示。為提高測速信號的精度，在定速輪軸和排線導(dǎo)輪軸兩處安裝的測速分度盤增加齒數(shù)b，以提高分辨率。圖4系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖2、軟件設(shè)計根據(jù)設(shè)計思路，進行程序編制。程序分點動和自動兩部分。FX2系列PLC豐富的功能指令，大大方便了編程。在程序中應(yīng)用了速度檢測、算術(shù)運算、傳送和

7、比較、PWM、顯示等功能指令，充分體現(xiàn)了PLC功能控制的特點，使得整個系統(tǒng)的程序簡捷、直觀。自動程序流程圖如圖5所示。圖5自動程序流程圖（1）對于不同線徑細絲，由于摩擦力不同，存在不同的速度比例關(guān)系，通過操作面板上的參數(shù)設(shè)定開關(guān)及按鈕，可進行速比K值的設(shè)定和顯示。（2）一般拉絲機的斷絲判別是根據(jù)掛絲銅棒的電位值來確定。由于細絲接地電阻大，而且容易受氣流影響，造成與銅棒接觸不良，因而這種方法對于細絲的斷絲判別極不可靠。本系統(tǒng)設(shè)計了斷絲判別程序，把排線導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速信號與斷絲設(shè)定值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷，與變頻器配合應(yīng)用，實現(xiàn)了斷絲迅速停

8、車。（3）利用PLC豐富的功能指令，實現(xiàn)PI控制算法。在PLC指令系統(tǒng)中，沒有小數(shù)、負數(shù)運算，需要進行數(shù)值處理。PLC內(nèi)部有大量的數(shù)據(jù)寄存器，便于編程。在程序設(shè)計中，為提高調(diào)速精度，速度檢測每1s讀取一次傳感器信號值。根據(jù)調(diào)速要求，經(jīng)