艾默生工控產品在鋼簾線中的應用

摘要：中絲熱處理作業線是子午線輪胎鋼絲熱處理生產工藝中重要的一環，對機電設備的性能和可靠性都有極高的要求。本文介紹了該生產工藝對變頻器和PLC產品的要求以及艾默生公司針對該生產工藝提出的創新型解決方案。

鋼簾線主要用于汽車輪胎生產，隨著汽車工業的迅速發展，鋼簾線市場前景被看好。02年至今，江蘇、山東、遼寧以及湖北等地一直在興建和擴建鋼簾線生產基地。通過對前期引進設備的消化和吸收以及國內機電技術水平的提升，目前鋼簾線的生產設備如直線式拉絲機、中絲熱處理設備、水箱拉絲機、合股成繩機以及外繞機都在逐漸國產化。為適應日益激烈的市場競爭，提升設備性能，降低設備成本，尋求創新型解決方案就成為設備商和最終生產廠家的重要關注點。

中絲熱處理是對半成品鋼絲通過熱處理正火,消除鋼絲在拉拔過程中產生的加工硬化，它是一種連續加工工藝，示意圖如下：

工藝要求：

1、 對于一定直徑（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。同時因為收線輪采用中心收卷方式，應該進行張力錐度控制。

廠家條件：

1、 為控制成本，廠家只提供時序邏輯控制信號，不提供如張力反饋、電機編碼器等信號。

2、 供應商產品必須有在國內拉絲機龍頭企業兩年以上成熟應用經驗并提供解決方案。

分析：如果不考慮上述限制條件，上述工藝通過一個非常普通的中心收卷方案就可以解決。因為艾默生有專門針對此類工藝的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（張力反饋信號或張力開環閉環矢量轉矩模式）均不具備。為此，我們為廠家提供了如下的解決方案，并得到了廠家認可。

如上圖，根據驅動輪穩速精度要求，選擇了EV1000變頻器。整個工藝的難點在于收線輪的張力控制。根據收卷輪運行頻率范圍（60Hz~5Hz）以及半成品絲的張力控制精度要求（±20%），決定采用TD3000變頻器直接進行轉矩控制，轉矩設定指令由PLC根據用戶的設定進行一系列計算之后給出。而根據工藝要求的PLC點數以及程序容量與計算速度，決定選用艾默生新推出的EC20-BRA2012 PLC。

1、半成品鋼絲收線速度控制

由于EV1000變頻器運行穩速精度<±1%的額定同步轉速,完全滿足工藝對速度控制精度的要求，因此只需要根據線徑就可以計算出所需設定的變頻器頻率。

2、半成品鋼絲收卷張力控制

張力控制是通過變頻器與PLC配合來完成的，其控制思路如下：

由于有排線器裝置，排線器從一邊運行到另一邊時會產生一個換向信號，我們將此信號傳遞給PLC，一但PLC檢測到此信號，則認為卷徑發生變化，具體計算關系如下式所示。

式中n表示收到第n個排線換向信號，Dn表示第n圈時的卷徑，D0表示空卷時的卷徑，d表示線徑，而k表示卷徑校正系數，一般由經驗獲得，和線徑相關。上述公司經過實際驗證，和實際情況比較吻合。

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