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解决方案 Case
Case 拉丝机

应用方案介绍 层绕机

日期: 2015-03-20
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一、系统介绍
    在线材加工设备中,层绕机实现将大工字轮上的成品重新卷绕到小工字轮上。层绕机没有拉伸的功能,一般常用于1mm以上线材的加工。大工字轮和小工字轮分别由不同的电机驱动,工作时两个电机同步运行,一个放线而另一个收线,而且根据需要可以随时切换线材运行的方向,在正向工作和反向工作状态之间切换,即收线的变成放线的,而放线的变成收线的。

 二、工艺介绍
    1、正向工作的放线和收线。设备得到启动命令后同时启动并同步加速至设定的运行线速度(一般最大可至30m/s)。大工字轮工作在放线状态而小工字轮工作在收线状态,当收线的小盘逐渐收满,到预定的计米数或者计重数后,系统给出减速和停机的指令后,收线和放线的两台电机同步减速至停机。将收满的小轮取下换上空盘的小轮后,重新启动重复以上工作。
    2、反向工作的放线和收线。在上述的正向工作期间,若发现小轮上缠绕的线材不整齐或有压叠,可切换工作状态到反向工作:此时大工字轮工作在收线状态而小工字轮工作在放线状态,设备启动后小轮上的线材被重新缠绕在大轮上,直到小轮上的线材褪尽时,在停车状态下切换到正向工作。
    3、同步运行。在设备工作过程中,由于启动运行或系统线速度给定可能随时会调整变化,所以要求收卷电机和放卷电机一定要时刻同步运行。若不同步,要么会造成工字轮上的丝线松散甚至乱线,要么可能造成成品局部的牵伸变形甚至拉断线。所以要求电机运行时力矩控制稳定且响应迅速。
    4、空卷满卷启动或停车。在实际工作中,无论当前工字轮上线材缠绕的多少,也就是说无论卷径的大小,都会可能有启动或者停机的要求;特别是大工字轮满卷时,当前的工字轮最重,惯性也最大,加之考虑到摩擦力,系统惯量等因素和空卷时差别很大。所以要求,电机的可以输出的启动转矩要大且稳定,并且随着卷径的变化应补偿该变化引起的实际需求转矩的变化,快速停机时制动转矩大而且输出稳定保证同步性能好。
    5、全速度范围内的运行。由于机械设计时需要兼顾低速和高速时的拉伸力矩,所以转动比一旦确定下来,收卷电机可能会工作在很低的转速下(比如1Hz),也可能会工作在很高的速度下,甚至电机会在恒功率区工作。所以要求无论负载大小,电机的速度波动要小,低速或弱磁区工作时转矩输出大且稳定。
    6、排线。通常成品线材是层绕在小工字轮上的,在小工字轮的横轴上,线材应该一圈一圈平行紧密地从横轴的一段到另一段排列在一起,实现一层;再逐层地加厚最后实现一卷成品。这就要求有一个排线装置来完成线材在横轴上端到端往复的排列成品线材。根据机械设计的要求,排线的实现有很多种方案,比如机械,变频,或伺服等。
    7、急停。当设备运行过程中,若出现紧急情况,要求整个设备尽可能快地停下来。这时候拉伸和收卷电机处于快减速的状态,要求停机过程结束后丝线不会被拉断,这样才可以保证下次可以顺利启动。

三、蓝海华腾产品特点
    1、转矩输出能力强,在全速度范围内可持续提供额定或者定甚至最高至2.0倍额定的转矩,对收卷盘径适应能力强。可以根据当前的盘径大小,自动补偿转动惯量,滑动时的摩擦力,采用智能收卷卷径识别,识别精度高,抗绕动能力强,从而从根本上保证了线材加工时提供前后一致的张力控制特性。
    2、放线和收线同步控制优良。在放线和收线之间通常会有一个张力架或者张力柜。无论是张力架还是张力柜都会有一个可以移动的动滑轮在线材的张力作用下不停的移动,其移动的位置就反映了放线部分和收线部分同步运行的一致性和保持线上张力大小的稳定性。由于蓝海华腾拉丝机专用变频器内置速度同步的专用算法,并发挥了变频器转矩响应快,稳速精度高的优点,保证了启动时无论动滑轮当前位置如何,可一次到达平衡位置无振荡;运行时无论当前线速度和工字轮卷径大小,动滑轮均稳定无振荡。
    3、对该行业的特殊要求有丰富的经验。比如急停时要求拉伸和收卷要同步快速减速,此时收卷部分是一个大惯量负载的特性,一般要通过能耗制动的办法快速停车。蓝海华腾变频器可以在整个系列内置制动单元,还可以提供整个系列共直流母线的解决方案。

四、总体方案概述
    1、大工字轮放线部分选型:V6-T-4T**-T1(当前线速度反馈信号为脉冲编码器信号) V5-T-4T**-T1(当前线速度反馈信号为模拟信号)
    2、小工字轮收线部分选型:V6-T-4T**-T1(可支持闭环矢量控制) V5-T-4T**-T1(仅支持开环矢量控制)
    3、确定小工字轮的牵引电机为基准电机,无论正向还是反向工作,系统的线速度由基准电机的转速确定,而另一台电机的转速是跟踪该基准电机的。
    4、大工字轮的驱动变频器的速度给定采用复合控制,将反映当前线材线速度的测速信号送入AI1(模拟量)或者PG卡(脉冲编码器信号)作为主给定,而动滑轮的当前位置的模拟量反馈到和平衡位置做PID调整后的输出作为辅助给定;
    5、小工字轮的驱动变频器速度给定即为设备工作的线速度设定。两台变频器均需要能耗制动实现无论在任何盘重下快速启动停机,并在整个工作过程中保持对线速度指令的快速相应和收放线电机的精确同步。

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