基于PLC的多單元同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的邏輯控制

摘 要 在工業(yè)生產(chǎn)（例如：軋鋼、造紙、紡織、線材的拉拔等行業(yè)）上，多電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用，其同步效果直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。本文主要針對(duì)直線式拉絲機(jī)的多電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的邏輯控制進(jìn)行研究。通過(guò)了解多單元同步控制系統(tǒng)的發(fā)展，在直線式拉絲機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上，確定設(shè)計(jì)方案，即全數(shù)字式多單元同步控制?？刂坪诵臑榭删幊踢壿嬁刂破鳎?PLC）和變頻器。 PLC與變頻器采用 RS-485通訊方式實(shí)現(xiàn)對(duì)多電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行同步控制。 通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的分析，將運(yùn)行過(guò)程分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行狀態(tài)，其中手動(dòng)又分為單動(dòng)和前聯(lián) 兩種運(yùn)行狀態(tài)。單動(dòng)過(guò)程指在手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，單個(gè)電機(jī)單獨(dú)運(yùn)行。前聯(lián)過(guò)程指在手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，本電機(jī)與前面電機(jī)一起同步運(yùn)行并引入張力控制保持張力平衡。自動(dòng)過(guò)程指在張力控制系統(tǒng)的控制下，各個(gè)電機(jī)同步運(yùn)行并保持張力的平衡。同時(shí)，利用 PLC通過(guò) RS-485與變頻器實(shí)時(shí)通訊，監(jiān)視并控制變頻器，實(shí)現(xiàn)多電機(jī)的同步邏輯驅(qū)動(dòng)。最后，對(duì) PLC邏輯控制程序和 RS-485通信協(xié)議進(jìn)行仿真調(diào)試，實(shí)現(xiàn)多電機(jī)的同步邏輯驅(qū)動(dòng)。 關(guān)鍵詞： 拉絲機(jī)；多電機(jī)；同步驅(qū)動(dòng)； PLC； RS-485 Abstract In industrial production (such as: Rolling, paper, textiles, drawing, the wire, and other industries), the multi-synchronous motor-driven control system has a broad application, and its direct impact on the simultaneous effect of the quality of the product. In this paper, it researches the linear drawing of the multi-motor synchronous control systems. By understanding the development of the multi-unit synchronous control system, on the basis of the actual production process of the linear drawing machine, set the design plan, namely all-digital multi-unit synchronization control. Control of the core is programmable logic controller (PLC) and inverter. PLC and inverter use RS-485 communication means to carry out simultaneous multi-motor control. Based on the analysis of the production process, the process will run into both manual and automatic operation and manual operation is divided into single-action and the former running. The single-action process is that under the manual running, a single separate motor is running. The former running is that under the manual running, the motor and the front motor(s) are synchronously running with the tension control, keeping the tension balance. The automatic operation is that under the tension control system, various motors synchronously are running, and maintaining the balance of the tension. At the same time, using the real-time communications between PLC and inverter through RS-485 to surveillance and control inverter, realizes the logic simultaneous multi-motor-driven. Finally, debug the PLC logic control program and RS-485 communication protocol, to realize the logic simultaneous multi-motor-driven. Key words: Drawing Machine； multi-motor； synchronous drives； PLC； RS-485 目 錄 摘 要 . I ABSTRACT . II 目 錄 . V 第 1 章 緒論 . 1 1.1 課題背景 . 1 1.2 課題的發(fā)展現(xiàn)狀 . 1 1.2.1 模擬量多單元同步控制 . 1 1.2.2 數(shù)模結(jié)合型多單元同步控制 . 3 1.2.3 全數(shù)字式多單元同步控制 . 4 1.3 本論文的控制對(duì)象和控制任務(wù) . 5 1.4 本論文的主要工作和創(chuàng)新 . 6 1.4.1 主要工作 . 6 1.4.2 主要?jiǎng)?chuàng)新 . 6 第 2 章 方案的比較和選擇 . 7 2.1 傳統(tǒng)的多單元同步驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) . 7 2.2 帶張力補(bǔ)償控制的多電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) . 8 2.3 全數(shù)字式的多單元同步控制系統(tǒng) . 9 2.4 設(shè)計(jì)方案的確定 . 9 第 3 章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 11 3.1 直線式拉絲機(jī)轉(zhuǎn)速同步原理 . 11 3.1.1 卷筒同步運(yùn)行原理 . 11 3.1.2 確定合適的轉(zhuǎn)速比 . 12 3.2 LZ-8/600 直線式拉絲機(jī)參數(shù)的確定 . 12 3.2.1 卷筒轉(zhuǎn)速比的確定 . 13 3.2.2 總壓縮比 的確定 . 15 3.2.3 鋼絲所需拉拔力矩 . 15 3.2.4 電機(jī)輸出力矩 . 16 3.2.5 卷筒輸出力矩 . 16 3.3 系統(tǒng)模型的建立 . 17 3.4 器件的選擇 . 17 3.4.1 可編程邏輯控制器（ PLC） . 18 3.4.2 變頻器的選擇 . 19 3.4.3 觸摸屏的選擇 . 19 第 4 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) . 21 4.1 可編程邏輯控制器（ PLC） . 21 4.1.1 輸入輸出元件及分配 . 21 4.1.2 PLC 輸入輸出接線圖 . 23 4.1.3 FX2N-4AD 模擬量輸入模塊 . 28 4.2 變頻器 A540 . 30 4.3 RS-485 通信接口的設(shè)計(jì) . 30 4.3.1 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)接口簡(jiǎn)介 . 30 4.3.2 PLC 與變頻器的連接 . 31 第 5 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) . 33 5.1 RS-485 通訊的設(shè)計(jì) . 33 5.1.1 變頻器的設(shè)置 . 33 5.1.2 通訊的數(shù)據(jù)格式 . 33 5.1.3 通訊數(shù)據(jù)定義 . 34 5.1.4 PLC 中特殊繼電器和寄存器的設(shè)置 . 35 5.1.5 程序設(shè)計(jì) . 36 5.2 FX-4AD 模擬量輸入模塊的設(shè)計(jì) . 36 5.2.1 FX-4AD 緩沖寄存器（ BFM）的設(shè)計(jì) . 36 5.2.2 FX-4AD 的基本應(yīng)用程序 . 38 5.3 主控程序設(shè)計(jì) . 38 5.3.1 程序運(yùn)行邏輯簡(jiǎn)介 . 38 5.3.2 系統(tǒng)程序流程 . 39 5.3.3 PLC 邏輯控制程序 . 43 第 6 章 總 結(jié) . 45 6.1 設(shè)計(jì)心得 . 45 6.2 前景展望 . 45 致 謝 . 47 參考文獻(xiàn) . 48 附 錄 . 50 附錄一、通訊數(shù)據(jù)的定義 . 50 附錄二、通訊程序（以 1#變頻器為例） . 56 附錄三、主控制程序 . 59 1 緒論 本章主要針對(duì)多單元同步控制，敘述了課題的背景、課題的發(fā)展現(xiàn)狀、控制對(duì)象與控制任務(wù)和本論文的主要工作與創(chuàng)新。其中在發(fā)展現(xiàn)狀中講述了三種不同的多單元控制系統(tǒng)。這三種不同的控制系統(tǒng)體現(xiàn)了多單元同步控制系 統(tǒng)三個(gè)發(fā)展階段，即：模擬量多單元同步控制、數(shù)模結(jié)合型多單元同步控制、全數(shù)字式多單元同步控制。 1.1 課題背景 隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，各種生產(chǎn)線、輸送線的長(zhǎng)度和輸送功率不斷增加 ,當(dāng)輸送線長(zhǎng)度增加到一定程度時(shí)， 采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)往往難以滿足生產(chǎn)的要求，必須采用多電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)的方式。 組成多級(jí)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之后，從驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間的連接關(guān)系看可分兩類 1:一類是各驅(qū)動(dòng)電機(jī)依賴鏈接式進(jìn)行物理連接， 由于各同步電機(jī)之間存在嚴(yán)重的耦合作用，可能導(dǎo)致該電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏離更加嚴(yán)重，最后造成整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)不能正常工作 ， 許多工廠的生產(chǎn)線、裝配線就屬于這類；因此，多電機(jī)協(xié)調(diào)的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本論文所研究的對(duì)象針對(duì)后一類控制系統(tǒng)，主要基于冷軋機(jī)、拉絲機(jī)等生產(chǎn)線。 1.2 課題的發(fā)展現(xiàn)狀 目前，有 3種較為常見(jiàn)的多單元同步控制，可適應(yīng)不同設(shè)備工藝條件和控制精度等要求，靈活應(yīng)用 2。 3種多單元控制系統(tǒng)如下： 1.2.1 模擬量多單元同步控制 模擬式同步控制系統(tǒng)框圖如圖 1.2 所示 V m1V m0-1 0VR1Rp+ 10 VR2S1 圖 1.1 張力反饋信號(hào)的獲得 + 10 V+ 10 V -1 0VV F 0 M0V F 1 M1給定積分器PGP1S1張力傳感器 1主機(jī)從機(jī) 1+ 10 V -1 0VV F 2 M2S2張力傳感器 2從機(jī) 2+ 10 V -1 0VV F n MnSn張力傳感器 n從機(jī) n.P2Pn 圖 1.2 模擬式同步控制器 電機(jī) M0， M1， ， Mn分別由交流變頻器 VF0， VF1， ， VFn為調(diào)速驅(qū)動(dòng) 。 P 為主令電位器，輸出公共的調(diào)節(jié)信號(hào)； P1， P2， ， Pn 為各從動(dòng)單元分調(diào)電位器，以此實(shí)現(xiàn)各單元以一定的比例速度同步工作 (或補(bǔ)償各單元機(jī)械傳動(dòng)比的差異 )，起基本同步作用； S1，S2， ， Sn為各單元間的張力調(diào)節(jié)電位器，由 S1， S2， ， Sn傳出的信號(hào)即為同步調(diào)節(jié)信號(hào)，以此實(shí)現(xiàn)各單元速度失調(diào)的自動(dòng)調(diào)整。 +_GS1 S111 0 K2 0 K2 0 K1 0 K至 V F 12 0 KDC1 0 K2 0 K2 0 K+_ 圖 1.3 模擬同步控制器原理圖 1.2.2 數(shù)模結(jié)合型多單元同步控制 兩單元同步傳動(dòng)控制系統(tǒng)原理框圖如圖 1.4所示。 + 10 VP V F 0 M0 PG 0PG 1M1V F 1D /A同步控制器+ 圖 1.4 數(shù)模結(jié)合型同步控制系統(tǒng) 系統(tǒng) 每個(gè) 單元 電機(jī) 機(jī)采用 的是 PG反饋控制，單 電 機(jī) 調(diào)速精度可顯著提高。采用帶 PG反饋的數(shù)模結(jié)合同步控制系統(tǒng)，其同步控制精度明顯提高，且不受設(shè)備工藝的約束，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角和線速度同步控制，應(yīng)用靈活 5。 1.2.3全數(shù)字式多單元同步控制 V F 0V F 1V F 2V F nPLC人機(jī)界面PG 0 PG 1 PG nM0M1M2Mn. . . . 圖 1.5 全數(shù)字式同步控制系統(tǒng) 1.3 本論文的控制對(duì)象和控制任務(wù) 本論文所討論的多單元同步驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是目前技術(shù)最為先進(jìn)的應(yīng)用于直線式拉絲機(jī)的全數(shù)字式多單元同步驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的拉絲機(jī)相比，直線式拉絲機(jī)采用的是交流異步電機(jī)，而傳統(tǒng)豎筒式拉絲機(jī)所采用的是調(diào)速電機(jī) (電磁轉(zhuǎn)差離合器 )，前者比后者控制效果要高 ；且與 后者相比直線式拉絲機(jī)所拉成的鋼絲在拉拔過(guò)程中不扭曲，使產(chǎn)品質(zhì)量和鋼絲內(nèi)應(yīng)力得到可靠保證 8。 直線式拉絲機(jī)生產(chǎn)工藝過(guò)程如圖 1.6 所示。將整卷的鋼絲開(kāi)卷校直，經(jīng)過(guò) N 道卷筒拉 拔，靠各卷筒之間的張力輥控制張力和同步速偏差量。由于要將原料線材拉伸成所需的規(guī)格，鋼絲成型需經(jīng)過(guò)拉模，而各道拉模的出絲口徑不同，造成相鄰卷筒的轉(zhuǎn)速各不相同，因此各道卷筒間的張力輥所承受的張力值也不相同。其生產(chǎn)流程如圖 1.6 所示 : . . . . . . .張力輥卷筒 1 卷筒 2張力調(diào)節(jié)檢測(cè)裝置卷筒 n 圖 1.6 直線式拉絲機(jī)的生產(chǎn)流程示意圖 可見(jiàn)，想要將鋼絲拉拔成一定的規(guī)格，必須嚴(yán)格控制各道電機(jī)的轉(zhuǎn)速比，從 而由控制各道電機(jī)之間的轉(zhuǎn)速差來(lái)控制對(duì)鋼絲產(chǎn)生的拉力。而各道電機(jī)之間的轉(zhuǎn)速的變化會(huì)引起相鄰之間張力輥位置的變化。由此可知，張力輥的位置是相鄰卷筒對(duì)鋼絲拉力的標(biāo)志。要獲得較高的加工精度，就要求電氣傳動(dòng)系統(tǒng)在高速運(yùn)行時(shí)具有良好的張力控制和相應(yīng)的比例同步轉(zhuǎn)速協(xié)調(diào)控制性能。除應(yīng)保證相鄰卷筒之間的張力值恒定外，還要求驅(qū)動(dòng)各道卷筒的電機(jī)在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)過(guò)程中其轉(zhuǎn)速必須保持精確的比例同步，以實(shí)現(xiàn)各道卷筒間出口的秒流量相等的控制原則，即式 (1-1)成立 : 11 . . . . . .i i n nS V S V S V （ 1-1） 其中 Si、 Yi分別是第 i 道卷筒出口處鋼絲的截面積和線速度。上式在穩(wěn)態(tài)過(guò)程中，只要調(diào)整好合理的比例同步系數(shù)，各道間的比例同步驅(qū)動(dòng)是比較容易實(shí)現(xiàn)的。但在過(guò)渡過(guò)程中 (如啟制動(dòng)或受較大擾動(dòng)后的恢復(fù) )，式 (1-1)難以成立。因此必須利用張力調(diào)節(jié)，盡快地補(bǔ)償偏差，使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)亦滿足式 (1-1)，并在過(guò)渡過(guò)程中盡可能的減小各道張力的波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)。 1.4 本論文的主要工作和創(chuàng)新 與前述分析的傳統(tǒng)系統(tǒng)比較，進(jìn)行了如下幾方面工作和創(chuàng)新設(shè)計(jì) : 1.4.1 主要工作 （ 1） 熟悉直線式拉絲機(jī)的生產(chǎn)工藝，建立基于張力恒定的多單元同步驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)模型； （ 2） 本系統(tǒng)利用可編程控制器完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過(guò)變頻器的 PU接口，將 PLC和變頻器連接實(shí)現(xiàn)基于 RS-485的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。由 PLC實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制算法和實(shí)時(shí)監(jiān)控，由 PLC實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的控制和保護(hù)等邏輯控制任務(wù)； （ 3）利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的設(shè)備，構(gòu)造一個(gè)與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)類似的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。其中的關(guān)鍵控制裝置均采用實(shí)際系統(tǒng)中可直接使用的設(shè)備，如可編程控制器是 MITSUBISHI 的 FX2N，變頻器是 MITSUBISHI 的 A540，采用 RS-485 通訊方式。監(jiān)控及界面采用觸摸屏是MITSUBISHI 的 A970GOT，采用 RS-422 通訊方式與 PLC 通訊。 1.4.2 主要?jiǎng)?chuàng)新 （ 1）利用光電傳感器，采集現(xiàn)場(chǎng)張力變化信號(hào)，在加工對(duì)象的工藝參數(shù)或系統(tǒng)參數(shù)變化后，使各電機(jī)比例同步速按工藝要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，始終保證整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程滿足式 (1-1)的比例同步驅(qū)動(dòng)； （ 2）采用 RS-485通訊方式，實(shí)現(xiàn) PLC與變頻器的實(shí)時(shí)通訊，通過(guò)變頻器控制各個(gè)電機(jī)的運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)基于轉(zhuǎn)速反饋控制的調(diào)速系統(tǒng)，各驅(qū)動(dòng)單元的穩(wěn)態(tài)無(wú)差和動(dòng) 態(tài)快速響應(yīng)； （ 3）利用觸摸屏與 PLC 通信功能來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定和系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 2 方案的比較和選擇 本章主要針對(duì)直線式拉絲機(jī)，敘述了直線式拉絲機(jī)的三種多單元同步控制系統(tǒng)，即：傳統(tǒng)的多單元同步驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、 帶張力補(bǔ)償控制的多電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、 全數(shù)字式的多單元同步控制系統(tǒng)。然后，確定了本論文的設(shè)計(jì)方案，采用全數(shù)字式多單元同步控制系統(tǒng)。 2.1 傳統(tǒng)的多單元同步驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) 在傳統(tǒng)的多電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，各電機(jī)的速度調(diào)節(jié)器多采用比例積分 (PI)調(diào) 節(jié)器。其控制方案原理圖如圖 2.1 示： naaa1PIV F 1 V F 2PI PIVF VFPIM1 G1 M2 G2 M G M Gi i n ni n. . . . . . . . . . . .i n- 1 圖 2.1 傳統(tǒng)多電機(jī)同步控制結(jié)構(gòu) 而且 PID控制器對(duì)非線性系統(tǒng)的控制性能較差，并且在系統(tǒng)參數(shù)或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，需要對(duì) PID控制器參數(shù)重新調(diào)整。此外，如果生產(chǎn)工藝的要求變化，如被加工對(duì)象的材質(zhì)或線經(jīng)、規(guī)格變化，必須人工調(diào)整比例同步系數(shù)。因此，用傳統(tǒng)的 PID方法進(jìn)行控制的效果往往很不理想。 2.2 帶張力補(bǔ)償控制的多電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 采用這種方式的多電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖 2.2 所示。取張力輥的實(shí)際張力值與張力給定值的偏差經(jīng)比例放大后作為前饋補(bǔ)償調(diào)節(jié)信號(hào)，即前 N-1 道電機(jī)的控制是以比例同步速控制為主，張力補(bǔ)償為輔的控制原則。如果需要調(diào)整工藝參數(shù)，則可以通過(guò)改變張力的設(shè)定值和前 N-1 道電機(jī)的同步比例系數(shù)實(shí)現(xiàn)。 一般取最后一臺(tái)卷筒電機(jī)的轉(zhuǎn)速為基準(zhǔn)，前 N-1 道電機(jī)的轉(zhuǎn)速按工藝要求以一定比例與其同步，比例同步轉(zhuǎn)速由各電位器選擇，在穩(wěn)態(tài)時(shí)滿足各道卷筒的出口的秒流量相等的原則。 卷筒 1 卷筒 2 卷筒 i 卷筒 nV VV F1 V VV F2 V VV Fi V VV Fnv+cc同步比例 1 同步比例 2 同步比例 iM1 M2 Mi Mn主給定張力信號(hào)張力信號(hào)張力信號(hào) 圖 2.2 拉絲機(jī)比例值同步控制結(jié)構(gòu)圖 由圖 2.2可知，采用帶張力補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制的多電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由于引入了張力信號(hào)，在動(dòng)態(tài)性能方面有了較大提高。但由于采用的是轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制，在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)存 在靜態(tài)誤差 :如果生產(chǎn)工藝參數(shù)變化后 (如鋼絲直徑改變 )，要求人工調(diào)整比例同步系數(shù)，系統(tǒng)自動(dòng)化程度較低。 2.3 全數(shù)字式的多單元同步控制系統(tǒng) 目前較為先進(jìn)的拉絲機(jī)的同步控制器大都采用單片機(jī)、 PLC 或者工控 PC 機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。全數(shù)字式同步控制系統(tǒng)框圖如圖 1.5 所示。人機(jī)界面 (或者監(jiān)控計(jì)算機(jī) )、變頻器均通過(guò)RS-422 接口和 RS-485 接口與 PLC 的通信模塊連接。由人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)發(fā)送控制信息、設(shè)定運(yùn)行參數(shù)以及讀取運(yùn)行狀態(tài)的作用。數(shù)字測(cè)速部件采用高分辨率的旋轉(zhuǎn)編碼器 PG，由 PG分別測(cè)量各單元的實(shí)際速度，送至 PLC 的高速脈沖 計(jì)數(shù)輸入單元， PLC 將采集到的各單元實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速與設(shè)定運(yùn)行參數(shù)綜合，按既定的同步控制策略進(jìn)行運(yùn)算和控制，得到各單元電機(jī)的運(yùn)行速度設(shè)定值，再通過(guò) RS-485 總線寫(xiě)入變頻器執(zhí)行。 2.4 設(shè)計(jì)方案的確定 通過(guò)對(duì)拉絲機(jī)的三種不同控制方式的的敘述，綜合各個(gè)控制方式的特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)同樣采用先進(jìn)的全數(shù)字化控制方式，同時(shí)加以改創(chuàng)新。本設(shè)計(jì)采用觸摸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送控制信息、設(shè)定運(yùn)行參數(shù)以及讀取運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)參數(shù)的設(shè)定來(lái)實(shí)現(xiàn) PLC 實(shí)時(shí)控制變頻器和交流電機(jī)的運(yùn)行。放棄了在 2.4 節(jié)中講述的數(shù)字測(cè)速部件采用高分辨率的旋轉(zhuǎn)編碼器 PG，采用 光電位移傳感器，通過(guò)張力輥的位移來(lái)調(diào)節(jié)張力的恒定。 第 3章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本章主要介紹直線式拉絲機(jī)的的同步原理，拉絲參數(shù)的計(jì)算，系統(tǒng)框圖和器件的選擇。 3.1 直線式拉絲機(jī)轉(zhuǎn)速同步原理 3.1.1 卷筒同步運(yùn)行原理 目前的直進(jìn)式拉絲機(jī)并非是完全 “直進(jìn) ”的 ,它在每?jī)删硗仓g ,都設(shè)置有測(cè)速反饋裝置 ,如圖 3.1。 2834上輸出17下65 圖 3.1傳感裝置示意圖 1. 拉絲模 2. 卷筒 3. 張力輥 4. 傳感器 5. 氣缸 6. 滑輪 7. 卷筒 8. 鋼絲 鋼絲由卷筒 2拉拔收卷 ,經(jīng)張力輥 3搭在滑輪 6上 ,再經(jīng)拉絲模 1進(jìn)入下一卷筒 7拉拔。氣缸5通過(guò)杠桿 ,使張力輥 3緊靠著鋼絲。在此杠桿轉(zhuǎn)軸上 ,則安裝著角度傳感器 4,該傳感器隨著轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn) ,改變轉(zhuǎn)角從而改變其電氣參數(shù)。 3.1.2 確定合適的轉(zhuǎn)速比 在運(yùn)行中 ,氣缸 5 提供一個(gè)彈力 ,使鋼絲保持一定的張力。張力輥由于氣缸行程及鋼 的位置 ,其可變行程 DT 極其有限 ,如圖 3.2。 卷筒DT 圖 3.2 張力輥活動(dòng)示意圖 要在有限的空間里 ,做出靈敏的反應(yīng) ,及時(shí)給出信號(hào) ， 除了具備功能強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)裝置之外 ,相鄰兩卷筒保持相應(yīng)的基 本轉(zhuǎn)速非常重要。各卷筒均由各自的電機(jī)驅(qū)動(dòng) ,只有各卷筒具備相對(duì)匹配的基本轉(zhuǎn)速 ,才能使轉(zhuǎn)速變動(dòng)的調(diào)節(jié)量盡量小 ,易實(shí)現(xiàn)拉絲機(jī)的聯(lián)動(dòng)。電機(jī)是通過(guò)減速箱帶動(dòng)卷筒的 ,各電機(jī)轉(zhuǎn)速基本相同 ,各卷筒在聯(lián)動(dòng)拉絲時(shí) ,轉(zhuǎn)速并不相同 ,而保持著一定的比例。只有確定各卷筒與電機(jī)的轉(zhuǎn)速比 i ,才能據(jù)此定出各減速箱有關(guān)機(jī)械 (齒輪、皮帶輪等 ) 參數(shù) ,其轉(zhuǎn)速比為 : /Mi n n （ 3-1） 式 (3.1) 中 :nM電機(jī)轉(zhuǎn)速 ,1500r/min； n卷筒轉(zhuǎn)速 ,r/min。 3.2 LZ-8/600直線式拉絲機(jī)參數(shù)的確定 LZ-8/600直線式拉絲機(jī)設(shè)有 8個(gè) 600mm卷筒，分別由 8臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。各電機(jī)功率為45KW，轉(zhuǎn)速為 1500r/min。電機(jī)均為三相交流電機(jī)，調(diào)速設(shè)備采用 MITSUBISHI的 A540型，該拉絲機(jī)成品卷筒（ 8#卷筒）額定輸出線速度為 10m/s。其它數(shù)據(jù)參照表 3-1。 表 3-1 項(xiàng)目數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 單位 型號(hào) 卷筒直徑 mm 600 拉拔道次 time 8 材料抗拉強(qiáng)度 Mpa 1250 最大進(jìn)線直徑 mm 5.0-2.8 最小出線直徑 mm 1.8-1.0 總壓縮率 % 87 平均部分壓縮率 % 22.51 拉拔速度 m/s 10 電機(jī)功率 kw 變頻 45 3.2.1 卷筒轉(zhuǎn)速比的確定 鋼絲在拉拔時(shí)，其壓縮比為： 201/u d d (3-2) 式（ 3-2）中： d拉拔后的鋼絲直徑； d0拉拔鋼絲前鋼絲直徑。 鋼絲在拉拔后，延伸系數(shù) 0/ll ，其中 l 、 0l 分別為拉拔前、后的鋼絲長(zhǎng)度。 忽略損耗，根據(jù)拉拔前后等體積原則，有： 20 /dd (3-3) 比較 (3-2)(3-3)兩式，得： 11/ (3-4) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， LZ-8/600拉絲機(jī)各級(jí)拉拔壓縮比確定為： 1 =20%， 2 =23%， 3 =26%，4 =25%， 5 =24%， 6 =22%， 7 =21%， 8 =20%。配模曲線概略 如圖 3.3。 0 1 2 3 4 5 6 7 8192021222324252627 圖 3.3 8/600拉絲配模曲線 將各壓縮比值代入 (3-4)式，得 1 =1.25， 2 =1.3， 3 =1.35， 4 =1.33， 5 =1.32，6 =1.28， 7 =1.27， 8 =1.25。 各卷筒轉(zhuǎn)速（當(dāng)各卷筒直徑相等時(shí)）應(yīng)有： 2 2 1nn， 3 3 2nn， 4 4 3nn， 5 5 4nn， 6 6 5nn， 7 7 6nn， 8 8 7nn (3-5) 式（ 3-5）中， 1 2 3