專利名稱：一種數(shù)控拉絲機及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)控拉絲機技術領域，尤其涉及一種數(shù)控拉絲機及其控制方法。
背景技術：
拉絲機是線材加工行業(yè)的基礎設備，被廣泛應用于電線電纜等線材相關行業(yè)?，F(xiàn) 有拉絲機可分為兩大類單變頻拉絲機和雙變頻拉絲機。 單變頻拉絲機的結構見圖1和圖2所示，該單變頻拉絲機包括分線導輪1、定速輪 11、緩沖導輪、彈性擺桿裝置19、排線桿13、豬尾圈14、排線導輪15、排線裝置17和收線盤 16等；其收線張力控制方法是由定速輪測速傳感器檢測定速輪11工作面的線速度，由分 線測測速傳感器檢測線材實際線速度，定速輪11工作面線速度應當略大于線材實際線速 度，其速度差即滑差。收線盤16由驅(qū)動定速輪11及塔輪的同一電機驅(qū)動，定速輪11及塔 輪與電機之間采用定速比連接，收線盤16與電機之間采用雙錐調(diào)速器連接。收線盤16巻 徑增大時，滑差將減小，感應到滑差減小時通過雙錐調(diào)速器降低收線盤轉(zhuǎn)速，使滑差恢復到 正常水平。如此使收線盤16的轉(zhuǎn)速基本適應巻徑的變化，使收線張力保持在合理的水平。 圖1和圖2所示緩沖導輪安裝在彈性擺桿裝置19上，張力偏大時緩沖導輪往下擺，額外提 供一份線速度給收線盤16，等待收線盤16降速；反之，張力偏小時緩沖導輪往上擺，額外減 少一份線速度給收線盤16，等待收線盤16加速。緩沖導輪可降低對調(diào)速系統(tǒng)的實時性要 求，調(diào)速系統(tǒng)實時性較高時也可取消緩沖。此結構已應用多年，其缺點是線材在定速輪11 上的滑差較大，滑差率(滑差比速度)約百分之幾，成品線在定速輪ll上打滑太多會影響 產(chǎn)品質(zhì)量，此外，其機械結構較復雜，特別是雙錐調(diào)速器較難維護。 隨著變頻及控制技術的發(fā)展，近年雙變頻拉絲機已成為主流，其結構見圖3和圖4 所示，它包括分線導輪1、定速輪11、導輪20、擺桿導輪21，排線桿13、豬尾圈14、排線導輪 15、排線裝置17和收線盤16等。雙變頻拉絲機的原理是用兩個不同的電機分別驅(qū)動，一個 驅(qū)動定速輪11和塔輪，另一個驅(qū)動收線盤16。其控制方法是通過擺桿旋轉(zhuǎn)軸上的電位器 感應擺桿旋轉(zhuǎn)角度，擺桿旋轉(zhuǎn)角度與經(jīng)過擺桿導輪21的線材張力有一定的正比關系，檢測 到擺桿旋轉(zhuǎn)角度大則說明線材張力大，則應當降低收線電機轉(zhuǎn)速，反之亦然。擺桿旋轉(zhuǎn)角度 與線材張力之間的關系是1、擺桿在配重或氣缸壓力相同時需要一個固定的垂直向上的力 作用在擺桿導輪21上才能使擺桿平衡，擺桿傾斜時該垂直力指向旋轉(zhuǎn)軸的徑向分力被旋 轉(zhuǎn)軸吸收，僅切向分力作用于線材，由此可知擺桿處于水平位置時對線材的作用力最大；2、 有進出兩根線材的張力作用于擺桿導輪21，擺桿處于不同位置時，進線和出線與擺桿切線 之間的夾角不同，進線和出線張力對擺桿導輪21的作用力也可分為徑向分力和切向分力， 徑向分力也被擺桿旋轉(zhuǎn)軸吸收，切向分力與配重或氣缸形成的切向作用力相等時擺桿達到 平衡。由此可見，擺桿旋轉(zhuǎn)角度與線材張力之間的關系是比較復雜的，最佳設計也只能保證 其正比關系，不可能實現(xiàn)線性正比關系。在要求不高的場合，其復雜的比例關系不會影響使 用，所以該結構能夠成為目前拉絲機的主流結構。該結構的優(yōu)點是可將線材在定速輪上打 滑的滑差率控制在較低水平，約千分之一左右，對線材品質(zhì)有利。但是，使用中存在以下缺點1)檢測旋轉(zhuǎn)角度的電位器故障率較高；2)生產(chǎn)不同規(guī)格線材時需要改變配重或氣缸氣 壓，不利于操作和管理；3)旋轉(zhuǎn)角度與張力之間沒有線性關系，控制上容易出現(xiàn)意外結果， 運行的可靠性不夠高。 此外，上述兩類拉絲機的排線都是由行程開關控制往返運動的，在生產(chǎn)過程中排 線范圍固定不變，所以只能使用圓柱形收線盤16收線。圓柱形收線盤16所盛裝的線材在 使用過程中存在較多的放線問題，線材在軸向拉出到底部時需要在盤沿急拐彎，容易出現(xiàn) 拉斷或擦傷的問題。錐形收線盤，包括單錐和雙錐，已被廣泛應用于漆包線收線，可很好地 解決使用過程中的放線問題。錐形收線盤未在拉絲機中得到應用的主要原因是1、拉絲收 線之后的用戶一般是線材生產(chǎn)廠廠內(nèi)的下道工序，不像漆包線的外部用戶那樣具備較大影 響力；2、現(xiàn)有的錐形排線技術成本較高，應用在拉絲機中將過分提高拉絲機造價。
此外，現(xiàn)有拉絲機的排線方向與排線導輪軸方向平行，在排線過程中線材進入排 線導輪15走線槽的方向在不斷改變，與走線槽切線之間的夾角時正時負，有跳出走線槽的 風險。為此，通常在線材進入排線導輪15前設置一個豬尾圈14，強制線材對準走線槽不跳 出，但其后果是線材與豬尾圈14之間發(fā)生強烈摩擦，造成線材擦傷和豬尾圈14快速磨損的 后果。進入收線盤16的線材往往是成品線，被豬尾圈14擦損后將直接影響產(chǎn)品品質(zhì)。有 一種移動收線盤16而不是移動排線導輪15進行排線的技術，可有效解決此問題，但因其結 構復雜成本高未能得到廣泛應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種數(shù)控拉絲機及其控制方法，可 用較低的成本實現(xiàn)錐形排線，另外在收線張力控制方面更穩(wěn)定、更可靠、更易于操作和維 修，同時可避免線材被擦傷。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)一種數(shù)控拉絲機，它包括PLC，
主變頻器，塔輪，主電機，定速輪，分線導輪，分線導輪測速接近開關，排線裝置，排線導輪，
收線變頻器，收線電機，收線盤，收線盤制動器，以及若干拉伸膜；所述PLC電連接主變頻
器、分線導輪測速接近開關、帶排線電機的排線裝置、收線變頻器和收線盤制動器；由主變
頻器驅(qū)動的主電機同時帶動塔輪及定速輪進行旋轉(zhuǎn)運動，塔輪拉動線材經(jīng)過多個拉絲模進
行拉細，定速輪拉動線材經(jīng)過最后一個拉絲模拉細成成品線；還包括中間導輪、轉(zhuǎn)向?qū)л啞?br> 分線導輪張力傳感器和收線盤測速裝置；所述成品線進入定速輪后在定速輪和分線導輪之
間繞至少一圈，然后成品線由分線導輪出來繞至中間導輪，成品線再由中間導輪經(jīng)轉(zhuǎn)向?qū)?br> 輪轉(zhuǎn)向后繞至排線導輪，經(jīng)過排線導輪后成品線收巻在收線盤上；排線導輪由排線裝置驅(qū)
動作往返直線運動，收線變頻器驅(qū)動收線電機帶動收線盤作旋轉(zhuǎn)運動，排線導輪的往返直
線運動和收線盤的旋轉(zhuǎn)運動組合起來使成品線分層巻繞在收線盤上，分線導輪測速接近開
關與分線導輪連接；所述分線導輪張力傳感器與分線導輪連接，收線盤測速裝置與收線盤
連接，所述PLC還電連接分線導輪張力傳感器和收線盤測速裝置；所述定速輪、分線導輪、
中間導輪位于第一走線平面上；所述轉(zhuǎn)向?qū)л?、排線導輪位于第二走線平面上；所述第一
走線平面與第二走線平面垂直；排線導輪的往返直線運動為在第二走線平面上的左右運
動，且排線導輪位于轉(zhuǎn)向?qū)л喌淖笙路剑凰鍪站€盤的旋轉(zhuǎn)軸平行于第二走線平面。 所述排線裝置還包括滾珠絲桿，絲桿母，零位開關，編碼器和排線桿；滾珠絲桿的一端與排線電機傳動連接，滾珠絲桿的另一端跟編碼器傳動連接，滾珠絲桿與絲桿母通過 螺紋配合連接，在排線電機一端設置有所述零位開關，絲桿母靠近排線電機時觸發(fā)零位開 關，絲桿母通過連接塊連接排線桿，排線桿套設有直線軸承，排線導輪安裝在排線桿上；所 述PLC電連接排線電機、零位開關和編碼器。 所述分線導輪通過軸承與分線導輪張力傳感器的軸連接，通過感應分線導輪張力 傳感器的軸所受彎曲應力的大小，分線導輪張力傳感器獲得向分線導輪施加拉力的線材所 形成的合力大小，該合力大小與線材張力成正比，分線導輪張力傳感器獲得的數(shù)據(jù)用于反 映線材張力。 收線盤測速裝置包括金屬測速輪，以及與金屬測速輪對應安裝的接近開關；所述 金屬測速輪安裝在收線盤的旋轉(zhuǎn)軸上，金屬測速輪的輻板上均布有孔，對應安裝的接近開 關在收線盤旋轉(zhuǎn)時可產(chǎn)生脈沖信號，所述PLC電連接接近開關，由此獲得收線盤的轉(zhuǎn)速。
所述分線導輪測速接近開關安裝在對應分線導輪的輻板位置，分線導輪測速接近 開關通過感應分線導輪的輻板圓周方向均布的孔或鐵塊而形成脈沖，獲得分線導輪轉(zhuǎn)速及 線材運動線速度。 —種數(shù)控拉絲機的控制方法，包括對PLC進行排線初始化；對PLC進行基本參數(shù)設 置；對主電機、收線電機和排線電機進行啟動及加速控制；對經(jīng)過分線導輪的線材進行張 力PID控制；對收線盤進行動態(tài)的實際巻徑的計算；對收線盤進行錐形排線控制；對在線重 量計算及停機控制；對拉絲機進行斷線檢測及緊急停機控制。 進一步的，所述對PLC進行排線初始化為拉絲機通電后，排線電機反轉(zhuǎn)使絲桿母 向排線電機一側運動，當絲桿母觸發(fā)零位開關時，將PLC的排線計數(shù)值清零，同時使排線電 機停止轉(zhuǎn)動。
進一步的，所述對PLC進行基本參數(shù)設置包括以下步驟 步驟A1，對PLC設定參數(shù)，包括設定排線起點值、收線盤底徑D、收線盤底長L、收線 盤外徑ZD、收線盤錐長ZL、收線盤類型、設定張力、張力倍數(shù)、最大滑差、調(diào)節(jié)滑差、線材直
徑、線材材料比重、停機重量、設定速度、升速加速度、減速加速度；其中， 排線起點值為收線盤右側側板的位置對應的排線計數(shù)值，排線起點值必須大于
零；拉絲機通電后，排線桿自動停在排線計數(shù)值為零的位置；拉絲機啟動前，輸入大于零的
排線起點值后，排線桿移動到排線計數(shù)值等于排線起點值的位置，若此時排線導輪對準了
收線盤右側側板的排線起點，啟動拉絲機后即可從正確起點開始排線；拉絲機啟動后，若發(fā)
現(xiàn)排線起點未對準收線盤右側側板，還可加大或減小排線起點值，使之到達理想的排線起
點； 收線盤底徑D為收線盤底部直徑，單位為毫米； 收線盤底長L為收線盤底部長度，單位為毫米； 收線盤外徑ZD為收線盤圓錐部分最大直徑，單位為毫米； 收線盤錐長ZL為收線盤圓錐部分軸向長度，單位為毫米； 收線盤類型1——代表圓柱形收線盤； 2——代表單邊錐形收線盤； 3——代表雙邊錐形收線盤； 設定張力為控制拉絲機收線張力的目標值；
張力倍數(shù)為分線導輪張力傳感器感應到的數(shù)根進出分線導輪的線材所形成的合 力與單根線材張力之比，因為線材進出分線輪的角度不同，實際張力倍數(shù)不是整數(shù)；若不在 意PLC顯示的實時張力值與線材實際張力之間的固定比例的差異，張力倍數(shù)可近似為進出 分線輪線材的根數(shù)，此時穩(wěn)定的線材實際張力與設定張力會有一定的差距；若希望PLC顯 示的實時張力值準確反映線材張力，可以現(xiàn)場實測線材張力來標定不同繞線方法下的張力 倍數(shù)；標定的方法是用張力表測量分線輪和收線盤之間的線材張力，改變非整數(shù)的張力 倍數(shù)設定值直到PLC顯示的實時張力值等于用張力表測量到的張力，該張力倍數(shù)即為對應 繞線方法下綜合了角度影響的張力倍數(shù)； 最大滑差為滑差的設定最大值，其中，滑差=(主變頻器運行頻率X (主電機額定 轉(zhuǎn)速/50Hz) X定速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14-收線變頻器運行頻率X (收線電機 額定轉(zhuǎn)速/50Hz)X收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14)/(收線變頻器運行頻率X (收 線電機額定轉(zhuǎn)速/50Hz)X收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14);滑差越大，在定速輪之 后的成品線張力越小；滑差越小，在定速輪之后的成品線張力越大；滑差為負值時，在定速 輪之后的成品線張力可能大到拉斷成品線；在拉絲機剛啟動或張力PID控制不正常時，根 據(jù)已知的主變頻器頻率和收線盤底徑D，按照設定的最大滑差，可計算出臨時的收線變頻器 設定頻率，用于控制收線變頻器；最大滑差不宜太大，否則在定速輪之后的成品線張力將太 小，為保證斷線檢測不發(fā)生誤動作，在最大滑差下運行時成品線張力應當大于設定張力的 10% ;最大滑差也不宜太小，否則在定速輪之后的成品線張力將太大，為保證拉絲機順利啟 動和張力PID控制時有足夠的調(diào)控范圍，在最大滑差下運行時成品線張力應當小于設定張 力的50% ; 調(diào)節(jié)滑差為張力PID控制可調(diào)節(jié)的滑差范圍，其值可根據(jù)需要大于或小于最大滑
差；調(diào)節(jié)滑差為張力PID控制可調(diào)節(jié)的滑差范圍，也即滑差從最大滑差起可降低的幅度，
其值若大于最大滑差則表示滑差可調(diào)節(jié)到負數(shù)，其值的選取標準是1、當滑差=(最大滑
差_調(diào)節(jié)滑差)時線材一定會被拉斷；2、滿足上述第1點條件的最小調(diào)節(jié)滑差； 線材直徑為所拉絲的線材的直徑，單位為毫米； 線材材料比重為所拉絲線材材料的比重，單位為克/立方厘米。 停機重量為拉絲機自動停機時收線盤上的線材重量，單位為公斤；不論是否達到
停機重量，當實際巻徑達到收線盤外徑ZD時均將自動停機； 設定速度為預期的正常生產(chǎn)時的線材速度，單位為米/分； 升速加速度為預期的主變頻器加速時的加速度，單位為米/ (分X秒)； 減速加速度為預期的主變頻器減速時的加速度，單位為米/ (分X秒)； 步驟A2，排線電機正轉(zhuǎn)，PLC獲取排線計數(shù)值，并判斷排線計數(shù)值是否等于排線起
點值，排線起點值即啟動時的左換向位置值；當排線計數(shù)值等于排線起點值時，排線電機停
止轉(zhuǎn)動，線材停止在排線起點值相應的位置。 進一步的，所述對主電機、收線電機和排線電機進行啟動及加速控制包括以下步 驟 步驟B1，啟動主電機PLC向主變頻器發(fā)出啟動命令并下傳主變頻器設定頻率和 主變頻器加速時間，其中主變頻器設定頻率=50HzX設定速度/(主電機額定轉(zhuǎn)速X定 速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14);主變頻器加速時間=設定速度/升速加速度；主變頻器啟動后隨時向PLC上傳主變頻器實時的運行頻率； 步驟B2，啟動收線電機PLC向收線變頻器發(fā)出啟動命令并不斷下傳收線變頻器 設定頻率，其加速時間設定為0. 1秒或收線變頻器允許的最短加速時間，其中收線變頻器 設定頻率=最大滑差收線變頻器設定頻率+張力控制收線變頻器設定頻率增量；最大滑差 收線變頻器設定頻率=主變頻器運行頻率X(主電機額定轉(zhuǎn)速X定速輪傳動比X定速輪 直徑X3. 14)/(收線電機額定轉(zhuǎn)速X收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14)/(1+最大滑 差)；張力控制收線變頻器設定頻率增量二張力控制PID執(zhí)行強度X調(diào)節(jié)滑差X主變頻 器運行頻率X (主電機額定轉(zhuǎn)速X定速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14)/(收線電機額定 轉(zhuǎn)速X收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14/(1+最大滑差)；張力控制PID執(zhí)行強度為 通過張力PID控制得出的值，范圍為0 100% ; 步驟B3，啟動排線電機根據(jù)步驟A2的執(zhí)行結果，此時排線導輪位于排線起點值 即啟動時的左換向位置值相應的位置；排線電機正轉(zhuǎn)使排線桿向右側運動，直到排線計數(shù) 值大于等于右換向位置值時排線電機由正轉(zhuǎn)改為反轉(zhuǎn)；排線電機反轉(zhuǎn)時排線桿向左側運 動，直到排線計數(shù)值小于等于左換向位置值時排線電機由反轉(zhuǎn)改為正轉(zhuǎn)，如此循環(huán)往復；其 中左換向位置值和右換向位置值由錐形排線控制進行確定。 進一步的，所述對經(jīng)過分線導輪的線材進行張力PID控制包括以下步驟 步驟Cl，分線導輪張力傳感器隨時向PLC上傳所測得的實時合力值，由此可計算
出實時張力值，實時張力值=實時合力值/張力倍數(shù)，PLC將實時張力值與設定張力進行
PID運算，運算結果換算成范圍為0 100%的張力控制PID執(zhí)行強度，該張力控制PID執(zhí)
行強度用于計算張力控制收線變頻器設定頻率增量，從而減小實際滑差使張力達到設定張
力的水平，當調(diào)節(jié)滑差大于最大滑差時還可使實際滑差減小到負值。 進一步的，所述對收線盤進行動態(tài)的實際巻徑的計算包括以下步驟 步驟Dl，修正分線導輪直徑第一層排線開始后，實時張力值第一次達到設定張
力的一半時，將分線導輪計數(shù)值和收線盤計數(shù)值置零；當?shù)谝粚优啪€完成時，根據(jù)分線導輪
計數(shù)值和收線盤計數(shù)值計算修正后的分線導輪直徑分線導輪直徑=((收線盤底徑D+線
材直徑)X收線盤計數(shù)值/收線盤計數(shù)孔數(shù))/ (分線導輪計數(shù)值/分線導輪計數(shù)孔數(shù))； 步驟D2，計算實際巻徑第一層排線進行時，實際巻徑=收線盤底徑0 ;第二層排
線進行時，實際巻徑=收線盤底徑D+線材直徑；第二層排線以后的其它層排線進行時，實
際巻徑按以下方式計算第二層排線以后的每一層排線開始時，即排線電機開始正轉(zhuǎn)或反
轉(zhuǎn)時，將分線導輪測速接近開關對應的PLC的分線導輪計數(shù)器和收線盤測速裝置對應的
PLC的收線盤計數(shù)器的計數(shù)值均置零；當每一層排線結束時，即排線電機由正轉(zhuǎn)改反轉(zhuǎn)或
由反轉(zhuǎn)改正轉(zhuǎn)時，將分線導輪測速接近開關對應的PLC的分線導輪計數(shù)器的計數(shù)值記為分
線導輪計數(shù)值，將收線盤測速裝置對應的PLC的收線盤計數(shù)器的計數(shù)值記為收線盤計數(shù)
值，此時可計算出剛剛排線完成的一層線材的實際巻徑，即實際巻徑=(分線導輪直徑X
分線導輪計數(shù)值/分線導輪計數(shù)孔數(shù))/ (收線盤計數(shù)值/收線盤計數(shù)孔數(shù))； 其中分線導輪計數(shù)孔數(shù)為分線導輪的輻板圓周方向均布的孔或鐵塊數(shù)量；收線
盤計數(shù)孔數(shù)為金屬測速輪的輻板上均布的孔的數(shù)量；分線導輪直徑為線材繞過的分線導輪
走線槽直徑。
進一步的，所述對收線盤進行錐形排線控制為
當收線盤類型為圓柱形收線盤時，左右換向位置均不需要動態(tài)改變，其值分別為 左換向位置值=排線起點值，右換向位置值=排線起點值+收線盤底長L ;當收線盤類型 為單邊錐形收線盤時，左換向位置不需要動態(tài)改變，其值為左換向位置值=排線起點值； 右換向位置需要動態(tài)改變，其值為右換向位置值二排線起點值+收線盤底長L+(實際巻 徑_收線盤底徑D) X收線盤錐長ZL/ (收線盤外徑ZD-收線盤底徑D); 當收線盤類型為雙邊錐形收線盤時，左右換向位置均需要動態(tài)改變，其值分別為 左換向位置值=排線起點值_(實際巻徑_收線盤底徑D) X收線盤錐長ZL/(收線盤外徑 ZD-收線盤底徑D);右換向位置值=排線起點值+收線盤底長L+(實際巻徑_收線盤底徑 D) X收線盤錐長ZL/ (收線盤外徑ZD-收線盤底徑D)。
進一步的，所述對在線重量計算及停機控制包括以下步驟 步驟E1，計算在線重量拉絲機啟動時將分線導輪總計數(shù)值置零，在步驟D1
中每次完成一層排線并得出分線導輪計數(shù)值時，將分線導輪計數(shù)值累加進入分線導輪 總計數(shù)值，并計算此時的在線重量，在線重量=線材材料比重X(線材直徑X線材直 徑X3. 14/4) X分線導輪直徑X3. 14X分線導輪總計數(shù)值/分線導輪計數(shù)孔數(shù)；
步驟E2，判斷是否自動停機若停機重量大于零，判斷在線重量是否大于等于停 機重量，或?qū)嶋H巻徑是否大于等于收線盤外徑ZD，其中一項成立則執(zhí)行步驟E3，兩項都不 成立則執(zhí)行步驟Fl ;若停機重量等于零，判斷實際巻徑是否大于等于收線盤外徑ZD，是則 執(zhí)行步驟E3，否則執(zhí)行步驟Fl ; 步驟E3，執(zhí)行自動停機PLC向主變頻器下傳主變頻器停機設定頻率和主變頻器 停機減速時間，其中主變頻器停機設定頻率=0 ;主變頻器停機減速時間=設定速度/減 速加速度；當主變頻器實時的運行頻率等于零時，向主變頻器和收線變頻器發(fā)出停止命令， 同時停止排線電機運行； 所述對拉絲機進行斷線檢測及緊急停機控制包括以下步驟 步驟Fl，斷線檢測拉絲機啟動時不進行斷線檢測，實時張力值首次達到設定張 力的一半時，開始進行斷線檢測；斷線檢測開始后，若實時張力值小于設定張力的十分之 一，可判定發(fā)生斷線； 步驟F2，緊急停機若判定發(fā)生斷線或按下緊急停機按鈕，PLC立即向主變頻器和 收線變頻器發(fā)出停止命令，同時停止排線電機運行并啟動收線盤制動器。 本發(fā)明的有益效果本發(fā)明所述一種數(shù)控拉絲機及其控制方法，可用較低的成本 實現(xiàn)了錐形排線，另外，在收線張力控制方面，改變張力檢測結構及控制方法，使之更穩(wěn)定 更可靠更易于操作和維修，同時取消了豬尾圈，使線材不被擦傷。


圖1為現(xiàn)有技術的單變頻拉絲機的正面結構示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術的單變頻拉絲機的側面結構示意圖； 圖3為現(xiàn)有技術的雙變頻拉絲機的正面結構示意圖； 圖4為現(xiàn)有技術的雙變頻拉絲機的側面結構示意圖； 圖5為本發(fā)明實施例一的正面結構示意圖； 圖6為本發(fā)明實施例一的側面結構示意12
圖7為本發(fā)明分線導輪位置的結構示意圖； 圖8為本發(fā)明排線裝置的結構示意圖； 圖9為本發(fā)明實施例二的正面結構示意圖； 圖10為本發(fā)明實施例三的正面結構示意圖。
具體實施例方式
下面以具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的說明 實施例一，如圖5、圖6所示，與圖1和圖2所示現(xiàn)有技術的單變頻拉絲機，以及圖 3和圖4所示現(xiàn)有技術的雙變頻拉絲機的結構相比較，本發(fā)明取消了定速輪11的測速裝置。 傳統(tǒng)的單變頻拉絲機需要對定速輪11進行測速是為了獲得滑差，雙變頻拉絲機需要對定 速輪11測速是為了獲得生產(chǎn)線速度。本發(fā)明不需要用滑差來進行控制，而分線導輪1的測 速可更準確地得到線速度，所以不需要對定速輪11進行測速。即使要顯示滑差作為參考， 也可以用主變頻器的輸出頻率來推算。 本實施例一中，本發(fā)明所述的一種數(shù)控拉絲機，它包括PLC，主變頻器，塔輪，主電 機，定速輪ll，分線導輪l，分線導輪測速接近開關31，排線裝置17，排線導輪15，收線變頻 器，收線電機，收線盤16，收線盤制動器，以及若干拉伸膜；所述PLC電連接主變頻器、分線 導輪測速接近開關31、帶排線電機98的排線裝置17、收線變頻器和收線盤制動器；由主變 頻器驅(qū)動的主電機同時帶動塔輪及定速輪11進行旋轉(zhuǎn)運動，塔輪拉動線材經(jīng)過多個拉絲 模進行拉細，定速輪11拉動線材經(jīng)過最后一個拉絲模拉細成成品線；所述的一種數(shù)控拉絲 機還包括中間導輪12、轉(zhuǎn)向?qū)л?9、分線導輪張力傳感器32和收線盤測速裝置30 ;所述成 品線進入定速輪11后在定速輪11和分線導輪1之間繞至少一圈，然后成品線由分線導輪 1出來繞至中間導輪12，成品線再由中間導輪12經(jīng)轉(zhuǎn)向?qū)л?9轉(zhuǎn)向后繞至排線導輪15， 經(jīng)過排線導輪15后成品線收巻在收線盤16上；排線導輪15由排線裝置17驅(qū)動作往返直 線運動，收線變頻器驅(qū)動收線電機帶動收線盤16作旋轉(zhuǎn)運動，排線導輪15的往返直線運動 和收線盤16的旋轉(zhuǎn)運動組合起來使成品線分層巻繞在收線盤16上，分線導輪測速接近開 關31與分線導輪1連接；所述分線導輪張力傳感器32與分線導輪1連接，收線盤測速裝置 30與收線盤16連接，所述PLC還電連接分線導輪張力傳感器32和收線盤測速裝置30 ;所 述定速輪11、分線導輪1、中間導輪12位于第一走線平面上；所述轉(zhuǎn)向?qū)л?9、排線導輪15 位于第二走線平面上；所述第一走線平面與第二走線平面垂直；排線導輪15的往返直線運 動為在第二走線平面上的左右運動，且排線導輪15位于轉(zhuǎn)向?qū)л?9的左下方；所述收線盤 16的旋轉(zhuǎn)軸平行于第二走線平面。所述分線導輪1位于定速輪11上方，分線導輪1右下方 和中間導輪12左下方位置設有定向?qū)л咺O，成品線由分線導輪1出來后經(jīng)定向?qū)л?0繞 至中間導輪12，所述中間導輪12為緩沖導輪，該緩沖導輪裝設于彈性擺桿裝置19。
上述結構的一種數(shù)控拉絲機，其加裝一個轉(zhuǎn)向?qū)л?9使走線方向轉(zhuǎn)了 90度，因此 可取消豬尾圈14，消除了線材被豬尾圈14擦傷的風險。線材從緩沖導輪走到轉(zhuǎn)向?qū)л?9 時，線材與緩沖導輪(即中間導輪12)所處第一走線平面的夾角不能太大，以免線材跳出緩 沖導輪；線材與轉(zhuǎn)向?qū)л?9所處第二走線平面的夾角也不能太大，以免線材跳出轉(zhuǎn)向?qū)л?39。轉(zhuǎn)向?qū)л?9的走線平面與排線導輪15的走線平面重合，即共同為二走線平面，只要排 線導輪15在轉(zhuǎn)向?qū)л?9的左邊運動，線材都能平穩(wěn)地在規(guī)定路徑中運行。在分線導輪1之后加設一個定向?qū)л咺O，使離開分線導輪1的線材向分線導輪1施加盡可能垂直向下的 拉力，同時還可避免緩沖導輪擺動時改變向分線導輪1施加拉力的方向；在定向?qū)л?0之 后設置緩沖導輪，在線材張力發(fā)生變化時緩沖導輪可適當移動來改變繞線長度，張力變大 時繞線長度縮短，反之加長，從而為控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)收線電機轉(zhuǎn)速提供了緩沖時間。緩沖導輪 移動時出線點可能到達的最左端位置，必須位于排線導輪15進線點可能到達的最右端位 置的右邊，以保證線材與排線導輪15接觸并有一定正壓力。 如圖8所示，本實施例一中，所述排線裝置17還包括滾珠絲桿92，絲桿母93，零位 開關97，編碼器94和排線桿13 ;滾珠絲桿92的一端與排線電機98傳動連接，滾珠絲桿92 的另一端跟編碼器94傳動連接，滾珠絲桿92與絲桿母93通過螺紋配合連接，在排線電機 98 —端設置有所述零位開關97，絲桿母93靠近排線電機98時觸發(fā)零位開關97，絲桿母93 通過連接塊96連接排線桿13，排線桿13套設有直線軸承95，排線導輪15安裝在排線桿13 上；所述PLC電連接排線電機98、零位開關97和編碼器94。排線裝置17取消了傳統(tǒng)拉絲 機中的排線行程調(diào)節(jié)機構，排線桿13由排線裝置17中的絲桿母93驅(qū)動進行往返運動。排 線裝置17中的排線電機98可以由變頻器驅(qū)動，也可以不用變頻器而直接由繼電器或接觸 器進行換向控制，不用變頻器時將失去加減速功能。排線裝置17中的往返運動的行程由軟 件程序控制。 本實施例一中，所述分線導輪1通過軸承與分線導輪張力傳感器32的軸連接，通 過感應分線導輪張力傳感器32的軸所受彎曲應力的大小，分線導輪張力傳感器32獲得向 分線導輪1施加拉力的線材所形成的合力大小，該合力大小與線材張力成正比，分線導輪 張力傳感器32獲得的數(shù)據(jù)用于反映線材張力。 本實施例一中，所述收線盤測速裝置30包括金屬測速輪，以及與金屬測速輪對應 安裝的接近開關；所述金屬測速輪安裝在收線盤16的旋轉(zhuǎn)軸上，金屬測速輪的輻板上均布 有孔，對應安裝的接近開關在收線盤16旋轉(zhuǎn)時可產(chǎn)生脈沖信號，所述PLC電連接接近開關， 由此獲得收線盤16的轉(zhuǎn)速。 本實施例一中，所述分線導輪測速接近開關31安裝在對應分線導輪1的輻板位 置，分線導輪測速接近開關31通過感應分線導輪1的輻板圓周方向均布的孔或鐵塊而形成 脈沖，獲得分線導輪1轉(zhuǎn)速及線材運動線速度。如圖7所示，本發(fā)明在分線導輪1處設置了 分線導輪張力傳感器32和分線導輪測速接近開關31 。為了使分線導輪張力傳感器32所受 分線導輪1重力與線材張力方向一致，以保證分線導輪張力傳感器32的感應精度，最好將 分線導輪1設置在定速輪11的上方。分線導輪1通過軸承安裝在分線導輪張力傳感器32 的傳感軸上，按圖5示方式走線時至少有兩根線材以接近于垂直向下的方向向分線導輪張 力傳感器32的傳感軸施加張力，分線導輪l繞線巻數(shù)越多則施加張力的根數(shù)越多，分線導 輪張力傳感器32的感應精度就越高。分線導輪測速接近開關31與傳統(tǒng)結構相同，只是在 線材較細使用非金屬分線導輪1時，因為分線導輪張力傳感器32的存在而不能像傳統(tǒng)的做 法那樣將分線導輪1的旋轉(zhuǎn)傳遞到支架后面的一個計數(shù)盤上。對于非金屬分線導輪1不能 觸發(fā)分線導輪測速接近開關31的問題，可以在分線導輪l的輻板圓周方向均布孔的位置均 布固定金屬塊，如螺絲等物，用螺絲來觸發(fā)分線導輪測速接近開關31 。 實施例二，如圖9所示，該實施例二與實施例一的不同之處在于，所述中間導輪12 為固定安裝的固定導輪，由于實施例一的緩沖導輪雖然在張力突然變化，PLC控制未及時反應過來時，可起到緩沖作用，但若控制軟件設計得好或PLC反應足夠快，也可以以一個固定 導輪代替緩沖導輪，并取消彈性擺桿裝置19，如此可簡化結構。 實施例三，如圖10所示，該實施例三與實施例一的不同之處在于，所述分線導輪1 位于定速輪11下方，所述中間導輪12為固定安裝的固定導輪。該結構可省去定向?qū)л?0， 缺點是從分線導輪1到中間導輪12的那根線的夾角不固定，分線導輪張力傳感器32的感 應值與線材張力的對應關系不嚴格，但影響不是很大。另外，分線導輪l的自重方向與張力 方向不同，可能引起測量不準確，但通過標定也能解決該問題。該結構可以作為本發(fā)明所述 的一種數(shù)控拉絲機的最簡潔、基本的結構。 本發(fā)明的收線盤16可采用錐形收線盤或圓柱形收線盤，錐形收線盤可以是單錐 也可以是雙錐。收線盤16的收線軸加設了收線盤測速裝置30，用以檢測收線盤16的實際轉(zhuǎn)速。 下面，以單錐形收線盤為例，詳述控制方法如下 —種數(shù)控拉絲機的控制方法，包括對PLC進行排線初始化；對PLC進行基本參數(shù)設 置；對主電機、收線電機和排線電機98進行啟動及加速控制；對經(jīng)過分線導輪1的線材進 行張力PID控制；對收線盤16進行動態(tài)的實際巻徑的計算；對收線盤16進行錐形排線控 制；對在線重量計算及停機控制；對拉絲機進行斷線檢測及緊急停機控制。
所述對PLC進行排線初始化為拉絲機通電后，排線電機98反轉(zhuǎn)使絲桿母93向排 線電機98 —側運動，當絲桿母93觸發(fā)零位開關97時，將PLC的排線計數(shù)值清零，同時使排 線電機98停止轉(zhuǎn)動。假定排線桿13的運動范圍為300毫米，那么排線桿13的左端極限即 為計數(shù)值等于零的位置，右端極限即為計數(shù)值等于300毫米的位置。所述對PLC進行基本 參數(shù)設置包括以下步驟 步驟A1，對PLC設定參數(shù)，包括設定排線起點值、收線盤底徑D、收線盤底長L、收線 盤外徑ZD、收線盤錐長ZL、收線盤類型、設定張力、張力倍數(shù)、最大滑差、調(diào)節(jié)滑差、線材直
徑、線材材料比重、停機重量、設定速度、升速加速度、減速加速度；其中，
排線起點值為收線盤16右側側板161的位置對應的排線計數(shù)值，排線起點值必須 大于零；拉絲機通電后，排線桿13自動停在排線計數(shù)值為零的位置；拉絲機啟動前，輸入大 于零的排線起點值后，排線桿13移動到排線計數(shù)值等于排線起點值的位置，若此時排線導 輪15對準了收線盤16右側側板161的排線起點，啟動拉絲機后即可從正確起點開始排線； 拉絲機啟動后，若發(fā)現(xiàn)排線起點未對準收線盤16右側側板161，還可加大或減小排線起點 值，使之到達理想的排線起點；其中，排線起點位于收線盤16的右端，必須在限位裝置(零 位開關97)的左邊邊，此參數(shù)必須是以毫米為單位的正數(shù)，其初始值為零，當輸入一個大于 零的正數(shù)后，在非運行狀態(tài)下啟動排線電機98正轉(zhuǎn)至相應位置停止，在運行狀態(tài)下不立即 采取行動，修改排線起點值以平移左右換向位置。假定輸入排線起點值為5毫米時排線導 輪15對準了收線盤16右側側板的排線起點，即可暫定排線起點值等于5毫米。
收線盤底徑D為收線盤16底部直徑，單位為毫米；收線盤底徑D用于啟動時設定 收線電機轉(zhuǎn)速，并在第一層排線時修正實際線速度與分線導輪轉(zhuǎn)速的計算比例。假定所用 單錐收線盤的收線盤底徑D為230毫米。收線盤底長L為收線盤16底部長度，單位為毫 米；其等于第一層排線時的排線距離，啟動時用于確定第一層排線的排線終點值，在運行狀
態(tài)下若改變了該值，排線終點值將以新值計算從而改變右換向位置。假定所用單錐收線盤的收線盤底長L為200毫米。 收線盤外徑ZD為收線盤16圓錐部分最大直徑，單位為毫米。假定所用單錐收線 盤的收線盤外徑ZD為280毫米。 收線盤錐長ZL為收線盤16圓錐部分軸向長度，單位為毫米；其與收線盤外徑ZD
一起可根據(jù)實際巻徑計算排線距離，以確定第一層之后的排線終點值。假定所用單錐收線
盤的收線盤錐長ZL為50毫米。
收線盤類型1——代表圓柱形收線盤； 2——代表單邊錐形收線盤； 3——代表雙邊錐形收線盤； 假定所用收線盤為單錐收線盤，收線盤類型等于2。 設定張力為控制拉絲機收線張力的目標值；由于進出分線導輪1的線材與垂直方 向有一定夾角，實際張力可能略大于設定張力。假定所生產(chǎn)線材為0. 10毫米的銅線，理想 的收線張力為40克，則設定張力等于40克。 張力倍數(shù)為分線導輪張力傳感器32感應到的數(shù)根進出分線導輪1的線材所形成 的合力與單根線材張力之比，因為線材進出分線輪1的角度不同，實際張力倍數(shù)不是整數(shù)； 若不在意PLC顯示的實時張力值與線材實際張力之間的固定比例的差異，張力倍數(shù)可近似 為進出分線輪1線材的根數(shù)，此時穩(wěn)定的線材實際張力與設定張力會有一定的差距；若希 望PLC顯示的實時張力值準確反映線材張力，可以現(xiàn)場實測線材張力來標定不同繞線方法 下的張力倍數(shù)；標定的方法是用張力表測量分線輪1和收線盤16之間的線材張力，改變 非整數(shù)的張力倍數(shù)設定值直到PLC顯示的實時張力值等于用張力表測量到的張力，該張力 倍數(shù)即為對應繞線方法下綜合了角度影響的張力倍數(shù)；假定線材在分線導輪1上繞兩圈， 進出分線導輪l的線材根數(shù)為4根，那么達到設定張力時分線導輪所受合力應當約等于 4X40 = 160克。 最大滑差為滑差的設定最大值，其中，滑差=主變頻器運行頻率X主電機額定轉(zhuǎn) 速/50HzX定速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14-收線變頻器運行頻率X收線電機額定轉(zhuǎn) 速/50HzX收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14/(收線變頻器運行頻率X收線電機額定 轉(zhuǎn)速/50HzX收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14 ;滑差越大，在定速輪11之后的成品線 張力越??；滑差越小，在定速輪11之后的成品線張力越大；滑差為負值時，在定速輪11之 后的成品線張力可能大到拉斷成品線；在拉絲機剛啟動或張力PID控制不正常時，根據(jù)已 知的主變頻器頻率和收線盤底徑D，按照設定的最大滑差，可計算出臨時的收線變頻器設定 頻率，用于控制收線變頻器；最大滑差不宜太大，否則在定速輪11之后的成品線張力將太 小，為保證斷線檢測不發(fā)生誤動作，在最大滑差下運行時成品線張力應當大于設定張力的 10%;最大滑差也不宜太小，否則在定速輪11之后的成品線張力將太大，為保證拉絲機順利 啟動及張力PID控制有足夠調(diào)控范圍，在最大滑差下運行時成品線張力應當小于設定張力 的50%。假定最大滑差為0. 015時成品線張力在設定張力的10 50%范圍內(nèi)。
調(diào)節(jié)滑差為張力PID控制可調(diào)節(jié)的滑差范圍，也即滑差從最大滑差起可降低的幅 度，其值若大于最大滑差則表示滑差可調(diào)節(jié)到負數(shù)，其值的選取標準是1)滑差=最大滑 差-調(diào)節(jié)滑差時線材一定會被拉斷；2)滿足上述條件的最小調(diào)節(jié)滑差。假定滿足條件的調(diào) 節(jié)滑差為0. 02。
線材直徑為所拉絲的線材的直徑，單位為毫米；可用于檢查設定張力的值是否合理，還可用于計算在線重量以按設定停機重量自動停機，還可用于根據(jù)第一層排線的計數(shù)情況修正分線導輪直徑。假定線材直徑為O. IO毫米。 線材比重為所拉絲線材材料的比重，單位為克/立方厘米。假定線材材料是銅，線材比重為8.9克/立方厘米。 停機重量為拉絲機自動停機時收線盤16上的線材重量，單位為公斤；不論是否達到停機重量，當實際巻徑達到收線盤外徑ZD時均將自動停機；在停機重量之外，系統(tǒng)內(nèi)部還可根據(jù)收線盤外徑ZD確定一個最大巻徑，當巻徑達到最大巻徑尚未達到停機重量時，機器也將自動停止。假定停機重量為10公斤。 設定速度為預期的正常生產(chǎn)時的線材速度，單位為米/分；此參數(shù)輸入后PLC立即計算出設定頻率，設定頻率=設定速度/理論速比，并將設定頻率通過串口通訊下傳給主變頻器。當升速完成時，主變頻器的運行頻率等于設定頻率，若檢測到的分線導輪1實際線速度此時不等于設定速度時，可修正設定頻率=運行頻率X設定速度/實際線速度。假定設定速度為2000米/分。 升速加速度為預期的主變頻器加速時的加速度，單位為米/(分X秒)；可換算為主變頻器加速時間，通常在變頻器中設定，若可由操作工設定有助于應對不同工況的要求。此參數(shù)輸入后PLC立即計算出加速時間，加速時間=設定速度/升速加速度(秒)，并將加速時間通過串口通訊下傳給主變頻器。升速加速度太快時張力PID控制可能無法使張力穩(wěn)定，所以升速加速度不宜太大，張力PID控制不穩(wěn)定時即應降低升速加速度。假定升速加速度為20米/(分X秒)。 減速加速度為預期的主變頻器減速時的加速度，單位為米/(分X秒)；可換算為主變頻器加速時間，通常在變頻器中設定，若可由操作工設定有助于應對不同工況的要求。此參數(shù)輸入后PLC立即計算出減速時間，減速時間=設定速度/減速加速度(秒)，并將減速時間通過串口通訊下傳給主變頻器。減速加速度太快時張力PID控制也可能無法使張力穩(wěn)定，且減速時收線盤速度主要靠收線變頻器制動電阻減速，不宜太快，所以減速加速度不宜太大，張力PID控制不穩(wěn)定時即應降低減速加速度。假定減速加速度為15米/(分X秒)。 步驟A2，排線電機98正轉(zhuǎn)，PLC獲取排線計數(shù)值，并判斷排線計數(shù)值是否等于排線起點值，排線起點值即即啟動時的左換向位置值；當排線計數(shù)值等于排線起點值時，排線電機98停止轉(zhuǎn)動，線材停止在排線起點值相應的位置。 所述對主電機、收線電機和排線電機98進行啟動及加速控制包括以下步驟
步驟B1，啟動主電機，PLC向主變頻器發(fā)出啟動命令并下傳主變頻器設定頻率和主變頻器加速時間，其中主變頻器設定頻率=50HzX設定速度/(主電機額定轉(zhuǎn)速X定速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14);主變頻器加速時間=設定速度/升速加速度；主變頻器啟動后隨時向PLC上傳主變頻器實時的運行頻率。本實施例中，主變頻器設定頻率=50HzX設定速度/(主電機額定轉(zhuǎn)速X定速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14)=50HzX 2000000/(1470X3X120X3. 14) = 60. 18Hz，其中設定速度2000米/分換算成2000000毫米/分；主電機為4極電機，額定轉(zhuǎn)速為1470轉(zhuǎn)/分；假定定速輪傳動比為3，即定速輪比主電機轉(zhuǎn)速快3倍；定速輪直徑為120毫米。主變頻器加速時間=設定速度/升速加速度=2000/20 = 100秒。將以上主變頻器設定頻率及主變頻器加速時間下傳給主變頻器，同時向主變頻器發(fā)出啟動命令。假定主變頻器啟動后加速過程的某一瞬間，主變頻器的運行頻率為20Hz，上傳到PLC。 步驟B2，啟動收線電機，PLC向收線變頻器發(fā)出啟動命令并不斷通過模擬量輸出或脈沖輸出下傳收線變頻器設定頻率，其加速時間設定為0. 1秒或收線變頻器允許的最短加速時間，其中收線變頻器設定頻率=最大滑差收線變頻器設定頻率+張力控制收線變頻器設定頻率增量；最大滑差收線變頻器設定頻率=主變頻器運行頻率X (主電機額定轉(zhuǎn)速X定速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14)/(收線電機額定轉(zhuǎn)速X收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14)/(1+最大滑差)；張力控制收線變頻器設定頻率增量二張力控制PID執(zhí)行強度X調(diào)節(jié)滑差X主變頻器運行頻率X (主電機額定轉(zhuǎn)速X定速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14)/(收線電機額定轉(zhuǎn)速X收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14)/(1+最大滑差)；張力控制PID執(zhí)行強度為通過張力PID控制得出的值，范圍為0 100X。收線變頻器與主變頻器同時啟動，每一瞬間的設定頻率由PLC給定，收到設定頻率后以最快的速度加速到設定頻率。在主變頻器運行頻率達到20Hz的瞬間，PLC根據(jù)接收到的主變頻器運行頻率進行以下計算1)最大滑差收線變頻器設定頻率=主變頻器運行頻率X (主電機額定轉(zhuǎn)速X定速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14)/(收線電機額定轉(zhuǎn)速X收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14)/(1+最大滑差)=20HzX (1470X3X120X3. 14)/(1470X1.5X230X3. 14)/(1+0. 015) = 20. 86Hz，其中假定收線盤傳動比為1.5，即收線盤比收線電機轉(zhuǎn)速快1. 5倍；2)張力控制收線變頻器設定頻率增量=張力控制PID執(zhí)行強度X調(diào)節(jié)滑差X主變頻器運行頻率X (主電機額定轉(zhuǎn)速X定速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14)/(收線電機額定轉(zhuǎn)速X收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14)/(1+最大滑差)=50 % X 0. 02 X 20Hz X (1470 X 3 X 120 X 3. 14) / (1470 X 1. 5 X 230 X 3. 14) / (1+0. 015)=0. 2086Hz，其中假定張力PID控制程序計算出來的張力控制PID執(zhí)行強度為50% ;3)收線變頻器設定頻率=最大滑差收線變頻器設定頻率+張力控制收線變頻器設定頻率增量=20. 86Hz+0. 2086Hz = 21. 0686Hz。計數(shù)完成后將設定頻率下傳給收線變頻器。
步驟B3，啟動排線電機98，根據(jù)步驟A2的執(zhí)行結果，此時排線導輪15位于排線起點值即啟動時的左換向位置值相應的位置；排線電機98正轉(zhuǎn)使排線桿13向右側運動，直到排線計數(shù)值大于等于右換向位置值時排線電機98由正轉(zhuǎn)改為反轉(zhuǎn)；排線電機98反轉(zhuǎn)時排線桿13向左側運動，直到排線計數(shù)值小于等于左換向位置值時排線電機98由反轉(zhuǎn)改為正轉(zhuǎn)，如此循環(huán)往復；其中左換向位置值和右換向位置值由錐形排線控制進行確定。以上控制換向的左換向位置和右換向位置由錐形排線控制程序確定，第一層排線時，左換向位置=排線起始值=5毫米，右換向位置=排線起始值+收線盤底長=5+200 = 205毫米。
所述對經(jīng)過分線導輪1的線材進行張力PID控制包括以下步驟
步驟Cl，分線導輪張力傳感器32隨時向PLC上傳所測得的實時合力值，由此可計算出實時張力值，實時張力值=實時合力值/張力倍數(shù)，PLC將實時張力值與設定張力進行PID運算，運算結果換算成范圍為0 100%的張力控制PID執(zhí)行強度，該張力控制PID執(zhí)行強度用于計算張力控制收線變頻器設定頻率增量，從而減小實際滑差使張力達到設定張力的水平，當調(diào)節(jié)滑差大于最大滑差時還可使實際滑差減小到負值。因為經(jīng)過分線導輪1的繞線圈數(shù)可能不同，向分線導輪1施加張力的線材根數(shù)可能不同，所以要根據(jù)實際的線材根數(shù)來計算分線導輪張力傳感器32檢測值的控制目標。在此假定某一瞬間的計算結果為張力控制PID執(zhí)行強度二 50% ;張力的檢測信息來源于分線導輪1軸上的分線導輪張力傳感器32，經(jīng)過分線導輪1的線材方向是固定的，所以分線導輪張力傳感器32所測得的數(shù)值與線材的實際張力成線性正比關系。分線導輪張力傳感器32得到的實時合力值為線材對分線導輪1施加的合力，通過張力倍數(shù)可計算出每根線的實時張力值 實時張力值=實時合力值/張力倍數(shù)；
其中，實時張力值的控制目標為設定張力。 張力PID控制的執(zhí)行部分就是收線電機的轉(zhuǎn)速，也即由PLC模擬量輸出端子向收線變頻器發(fā)出的收線設定頻率。理論上的收線變頻器頻率應當是 收線變頻器理論頻率=主變頻器運行頻率X (主電機額定轉(zhuǎn)速X定速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14)/(收線電機額定轉(zhuǎn)速X收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14);
其中定速輪線速比和收線盤轉(zhuǎn)速比可以由機械結構推算，也可以實測獲得。若按此理論值控制收線變頻器，電機內(nèi)部的電磁滑差，皮帶與皮帶輪的打滑以及線材在定速輪上的打滑等微小的變化都將影響收線張力，是不能實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)的。通常，線材在定速輪1上有少量打滑是可以允許的。為使張力控制穩(wěn)定運行，本發(fā)明將含有設定的最大滑差的收線變頻器最低頻率作為收線控制的基準 收線變頻器最低頻率=主變頻器運行頻率X (主電機額定轉(zhuǎn)速X定速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14)/(收線電機額定轉(zhuǎn)速X收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14)/(l+最大滑差)； 在此收線變頻器最低頻率之外，根據(jù)張力PID計算出的張力控制PID執(zhí)行強度(0% 100% )，計算出收線變頻器附加頻率 張力控制收線變頻器設定頻率增量二張力控制PID執(zhí)行強度X調(diào)節(jié)滑差X主變頻器運行頻率X (主電機額定轉(zhuǎn)速X定速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14)/(收線電機額定轉(zhuǎn)速X收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14)/(1+最大滑差)； 也即當張力控制PID執(zhí)行強度二最大滑差/調(diào)節(jié)滑差二 0. 015/0. 02 = 75%時，收線變頻器最低頻率加附加頻率就等于收線變頻器理論頻率，上下均有調(diào)節(jié)范圍可進行PID調(diào)節(jié)。張力實測值即為分線導輪張力傳感器32讀數(shù)，張力設定值如上所述，其余參數(shù)可根據(jù)情況設定及修改，最終達到較好的控制效果。 所述對收線盤16進行動態(tài)的實際巻徑的計算包括以下步驟 步驟D1，修正分線導輪直徑在巻徑計算中，分線導輪計數(shù)值和收線盤計數(shù)值都
是比較準確的，而分線導輪直徑受到了可能的打滑等因數(shù)影響可能會有差異，最好每次拉
絲時對他進行修正。第一層排線開始后，實時張力值第一次達到設定張力的一半時，將分
線導輪計數(shù)值和收線盤計數(shù)值置零；當?shù)谝粚优啪€完成時，根據(jù)分線導輪計數(shù)值和收線盤
計數(shù)值計算修正后的分線導輪直徑分線導輪直徑=((收線盤底徑D+線材直徑)X收
線盤計數(shù)值/收線盤計數(shù)孔數(shù))/(分線導輪計數(shù)值/分線導輪計數(shù)孔數(shù))。將所計算出
的分線導輪直徑與分線導輪的測量直徑進行比較，若差別在合理范圍內(nèi)則將修正的分線導
輪直徑視作本盤的分線導輪直徑。本實施例中，分線導輪直徑=((收線盤底徑D+線材
直徑)X收線盤計數(shù)值/收線盤計數(shù)孔數(shù))/(分線導輪計數(shù)值/分線導輪計數(shù)孔數(shù))=
((230+0. 1) X 20000/6)/(38300/6) = 120. 157毫米，其中假定第一層排線完成時收線盤計
19數(shù)值為20000，分線導輪計數(shù)值為38300，兩個計數(shù)盤的均布孔數(shù)都是6個孔。
步驟D2，計算實際巻徑第一層排線進行時，實際巻徑=收線盤底徑D = 230毫米；第二層排線進行時，實際巻徑=收線盤底徑D+線材直徑=230+0. 1 = 230. 1毫米；第二層排線以后的其它層排線進行時，實際巻徑按以下方式計算第二層以后的每一層排線開始時，即排線電機98開始正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時，將分線導輪測速接近開關31對應的PLC的分線導輪計數(shù)器和收線盤測速裝置30對應的PLC的收線盤計數(shù)器的計數(shù)值均置零；當每一層排線結束時，即排線電機98由正轉(zhuǎn)改反轉(zhuǎn)或由反轉(zhuǎn)改正轉(zhuǎn)之時，將分線導輪測速接近開關31對應的PLC的分線導輪計數(shù)器的計數(shù)值記為分線導輪計數(shù)值，將收線盤測速裝置30對應的PLC的收線盤計數(shù)器的計數(shù)值記為收線盤計數(shù)值，此時可計算出剛剛排線完成的一層線材的實際巻徑，即實際巻徑=分線導輪直徑X (分線導輪計數(shù)值/分線導輪計數(shù)孔數(shù))/(收線盤計數(shù)值/收線盤計數(shù)孔數(shù))，其中分線導輪計數(shù)孔數(shù)為分線導輪的輻板圓周方向均布的孔或鐵塊數(shù)量；收線盤計數(shù)孔數(shù)為金屬測速輪的輻板上均布的孔的數(shù)量；分線導輪直徑為線材繞過的分線導輪1走線槽直徑，有修正之時則采用修正值。假定排線排到某一層結束時，收線盤計數(shù)值為20000，分線導輪計數(shù)值為40000，那么實際巻徑=分線導輪直徑X(分線導輪計數(shù)值/分線導輪計數(shù)孔數(shù))/ (收線盤計數(shù)值/收線盤計數(shù)孔數(shù))=120. 157X (40000/6)/(20000/6) = 240. 314毫米。 實際巻徑計算的主要依據(jù)是分線導輪1測速和收線盤16測速，PLC對它們的接近開關分別進行計數(shù)，計數(shù)值在每一層排線之內(nèi)進行累加。在該層排線完成時，由計數(shù)值得出的累計轉(zhuǎn)數(shù)能比較精確地反映實際情況，可用于精確計算實際巻徑。
所述對收線盤16進行錐形排線控制為 當收線盤類型為圓柱形收線盤時，左右換向位置均不需要動態(tài)改變，其值分別為左換向位置值=排線起點值，右換向位置值=排線起點值+收線盤底長L ;
當收線盤類型為單邊錐形收線盤時，左換向位置不需要動態(tài)改變，其值為左換向位置值=排線起點值；右換向位置需要動態(tài)改變，其值為右換向位置值=排線起點值+收線盤底長L+(實際巻徑_收線盤底徑D) X收線盤錐長ZL/(收線盤外徑ZD-收線盤底徑D)。假定排線排到某一層結束時實際巻徑=240. 314毫米，那么右換向位置值=排線起點值+收線盤底長L+ (實際巻徑-收線盤底徑D) X收線盤錐長ZL/ (收線盤外徑ZD-收線盤底徑D) = 5+200+ (240. 314-230) X 50/ (280-230) = 215. 314毫米; 當收線盤類型為雙邊錐形收線盤時，左右換向位置均需要動態(tài)改變，其值分別為左換向位置值=排線起點值_(實際巻徑_收線盤底徑D) X收線盤錐長ZL/(收線盤外徑ZD-收線盤底徑D);右換向位置值=排線起點值+收線盤底長L+(實際巻徑-收線盤底徑D) X收線盤錐長ZL/ (收線盤外徑ZD-收線盤底徑D)。
所述對在線重量計算及停機控制包括以下步驟 步驟E1，計算在線重量；拉絲機啟動時將分線導輪總計數(shù)值置零，在步驟D2
中每次完成一層排線并得出分線導輪計數(shù)值時，將分線導輪計數(shù)值累加進入分線導輪總計數(shù)值，并計算此時的在線重量，在線重量=線材材料比重X(線材直徑X線材直徑X3. 14/4) X分線導輪直徑X3. 14X分線導輪總計數(shù)值/分線導輪計數(shù)孔數(shù)。假定分線導輪計數(shù)值在某一瞬間為39S000，那么在線重量=線材材料比重X (線材直徑X線材直徑X3. 14/4) X分線導輪直徑X3. 14X分線導輪總計數(shù)值/分線導輪計數(shù)孔數(shù)=0. 0089X (0. 1X0. 1X3. 14/4) X120. 157X3. 14X398000/6 = 1743. 5克，其中線材材料比重8. 9克/立方厘米換算成0. 0089克/立方毫米。 步驟E2，判斷是否自動停機；若停機重量大于零，判斷在線重量是否大于等于停機重量，或?qū)嶋H巻徑是否大于等于收線盤外徑ZD，其中一項成立則執(zhí)行步驟E3，兩項都不成立則執(zhí)行步驟Fl ;若停機重量等于零，判斷實際巻徑是否大于等于收線盤外徑ZD，是則執(zhí)行步驟E3，否則執(zhí)行步驟F1。若在線重量為1743. 5克，即1. 7435公斤，小于停機重量10公斤，且實際巻徑為240. 314毫米，小于收線盤外徑ZD的280毫米，所以不需要執(zhí)行自動停機。 步驟E3，執(zhí)行自動停機；PLC向主變頻器下傳主變頻器停機設定頻率和主變頻器停機減速時間，其中主變頻器停機設定頻率=0 ;主變頻器停機減速時間=設定速度/減速加速度；當主變頻器實時的運行頻率等于零時，向主變頻器和收線變頻器發(fā)出停止命令，同時停止排線電機98運行。所述對拉絲機進行斷線檢測及緊急停機控制包括以下步驟
步驟Fl，斷線檢測拉絲機啟動時不進行斷線檢測，實時張力值首次達到設定張力的一半時，開始進行斷線檢測；斷線檢測開始后，若實時張力值小于設定張力的十分之一，可判定發(fā)生斷線； 步驟F2，緊急停機若判定發(fā)生斷線或按下緊急停機按鈕，PLC立即向主變頻器和
收線變頻器發(fā)出停止命令，同時停止排線電機98運行并啟動收線盤制動器。 本發(fā)明的主變頻器_主電機的控制如下PLC向主變頻器以串口通訊方式傳遞以
下數(shù)據(jù)啟動和停止命令，設定頻率，升速加速度和減速加速度。PLC向主變頻器以端子通
訊方式傳遞緊急停止命令。PLC的模擬量輸入端子從主變頻器讀取主變頻器運行頻率。其
中啟動，停止，設定頻率，升速加速度和減速加速度在觸摸屏人機界面輸入或改變后立即
下傳；緊急停止命令在相應按鈕按下后立即下傳，同時在觸摸屏上顯示運行狀態(tài)；讀取到
的主變頻器運行頻率主要用于計算定速輪滑差率和收線變頻器的最低頻率 定速輪滑差率=(運行頻率X定速輪線速比-分線導輪線速度)/分線導輪線速
度； 收線變頻器最低頻率=運行頻率X定速輪線速比X (l-最大滑差)/收線盤線速比； 收線盤線速比=收線盤轉(zhuǎn)速比X收線盤實際巻徑X3. 14 ;
定速輪滑差可顯示在觸摸屏上，收線變頻器最低頻率用于收線變頻器的控制。
本發(fā)明所述張力PID控制為張力的檢測信息來源于分線導輪1軸上的分線導輪張力傳感器32，經(jīng)過分線導輪1的線材方向是固定的，所以分線導輪張力傳感器32所測得的數(shù)值與線材的實際張力成線性正比關系。分線導輪張力傳感器32得到的實時合力值為線材對分線導輪1施加的合力，通過張力倍數(shù)可計算出每根線的實時張力值
實時張力值=實時合力值/張力倍數(shù)；
其中，實時張力值的控制目標為設定張力。 張力PID控制的執(zhí)行部分就是收線電機的轉(zhuǎn)速，也即由PLC模擬量輸出端子向收線變頻器發(fā)出的收線設定頻率。理論上的收線變頻器頻率應當是 收線變頻器理論頻率=主變頻器運行頻率X定速輪線速比/(收線盤轉(zhuǎn)速比X收線盤實際巻徑X3. 14);
其中定速輪線速比和收線盤轉(zhuǎn)速比可以由機械結構推算，也可以實測獲得。若按此理論值控制收線變頻器，電機內(nèi)部的電磁滑差，皮帶與皮帶輪的打滑以及線材在定速輪上的打滑等微小的變化都將影響收線張力，是不能實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)的。通常，線材在定速輪上有少量打滑是可以允許的。為使張力PID控制穩(wěn)定運行，本發(fā)明將含有設定的最大滑差的最大滑差收線變頻器設定頻率作為收線控制的基準 最大滑差收線變頻器設定頻率=主變頻器運行頻率X (主電機額定轉(zhuǎn)速X定速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14)/(收線電機額定轉(zhuǎn)速X收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14)/(1+最大滑差)； 在此最大滑差收線變頻器設定頻率之外，根據(jù)張力PID控制計算出的張力控制PID執(zhí)行強度(0% 100% )和調(diào)節(jié)滑差，計算出張力控制收線變頻器設定頻率增量
張力控制收線變頻器設定頻率增量=張力控制PID執(zhí)行強度X調(diào)節(jié)滑差X主變頻器運行頻率X (主電機額定轉(zhuǎn)速X定速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14)/(收線電機額定轉(zhuǎn)速X收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14/(1+最大滑差)； 其中調(diào)節(jié)滑差可以大于或等于最大滑差，當執(zhí)行強度乘調(diào)節(jié)滑差等于最大滑差時，最大滑差收線變頻器設定頻率+張力控制收線變頻器設定頻率增量就等于收線變頻器理論頻率，收線變頻器理論頻率之下有一個最大滑差的范圍可進行PID調(diào)節(jié)，收線變頻器理論頻率之上有(調(diào)節(jié)滑差-最大滑差)的范圍可進行PID調(diào)節(jié)。實時張力值如上所述，設定張力等其余參數(shù)可根據(jù)情況設定及修改，最終達到較好的控制效果。
本發(fā)明的收線變頻器-收線電機的控制為PLC向收線變頻器以端子通訊方式傳遞啟動，停止和緊急停止命令。PLC通過其模擬量輸出端子控制收線變頻器的設定頻率，該變頻器的加速時間和減速時間設為零或很短，所以從模擬量端子接收到的設定頻率基本就等于其運行頻率； 收線變頻器設定頻率=最大滑差收線變頻器設定頻率+張力控制收線變頻器設定頻率增量； 因為PLC的模擬量輸出端子僅在每一個掃描周期更新一次，所以收線變頻器接收到的設定頻率是鋸齒狀變化的。PLC的CPU速度越快，掃描周期越短，鋸齒間隔越小。PLC運行的程序越長，掃描周期越長，鋸齒間隔越大。如果鋸齒間隔較大，將限制拉絲機升速加速度和減速加速度。對于一般拉絲機來說，升速加速度和減速加速度還受到拉絲工藝的限制，所以不會成為其性能的瓶頸。如果全部通過PLC控制收線變頻器設定頻率的實時性不夠，可以采用半PLC控制半變頻器聯(lián)動控制，也可以采用完全變頻器聯(lián)動及PID控制。
所述半PLC控制半變頻器聯(lián)動控制的實施方法是將收線變頻器設定頻率分成兩部分給收線變頻器，其中最大滑差收線變頻器設定頻率由主變頻器運行頻率輸出端直接給收線變頻器設定頻率輸入端，在收線變頻器設定一個比例系數(shù)為 比例系數(shù)=最大滑差收線變頻器設定頻率/主變頻器運行頻率=(主電機額定轉(zhuǎn)速X定速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14)/(收線電機額定轉(zhuǎn)速X收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14)/(1+最大滑差) 將接收到的主變頻器運行頻率乘以該比例系數(shù)即可得到最大滑差收線變頻器設定頻率；而張力控制收線變頻器設定頻率增量則由PLC計算后給收線變頻器，收線變頻器將兩個來源的設定頻率迭加后執(zhí)行。因為需要設定在收線變頻器中的比例系數(shù)除最大滑差外都是固定的，最大滑差通常也不需要改變，所以這種控制方法是完全可行的。
所述完全變頻器聯(lián)動及PID控制的實施方法是最大滑差收線變頻器設定頻率以
上述聯(lián)動方法獲得，張力控制收線變頻器設定頻率增量則是將張力傳感器的感應值直接給
收線變頻器，利用收線變頻器的PID計算功能進行計算。這種控制方法與現(xiàn)有的雙變頻拉
絲機控制方法類似，不同的是用張力傳感器的信號取代了電位器的信號。這種控制方法的
主要缺點是設定張力或繞線方法改變時不能簡單地改變設定張力或張力倍數(shù)來適應，而
是要改變收線變頻器中的設定參數(shù)，所以這種控制方法有較大的弊端。 以上所述僅是本發(fā)明的較佳實施例，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請范圍內(nèi)。
權利要求
一種數(shù)控拉絲機，它包括PLC，主變頻器，塔輪，主電機，定速輪(11)，分線導輪(1)，分線導輪測速接近開關(31)，排線裝置(17)，排線導輪(15)，收線變頻器，收線電機，收線盤(16)，收線盤制動器，以及若干拉伸膜；所述PLC電連接主變頻器、分線導輪測速接近開關(31)、帶排線電機(98)的排線裝置(17)、收線變頻器和收線盤制動器；由主變頻器驅(qū)動的主電機同時帶動塔輪及定速輪(11)進行旋轉(zhuǎn)運動，塔輪拉動線材經(jīng)過多個拉絲模進行拉細，定速輪(11)拉動線材經(jīng)過最后一個拉絲模拉細成成品線；其特征在于還包括中間導輪(12)、轉(zhuǎn)向?qū)л?39)、分線導輪張力傳感器(32)和收線盤測速裝置(30)；所述成品線進入定速輪(11)后在定速輪(11)和分線導輪(1)之間繞至少一圈，然后成品線由分線導輪(1)出來繞至中間導輪(12)，成品線再由中間導輪(12)經(jīng)轉(zhuǎn)向?qū)л?39)轉(zhuǎn)向后繞至排線導輪(15)，經(jīng)過排線導輪(15)后成品線收卷在收線盤(16)上；排線導輪(15)由排線裝置(17)驅(qū)動作往返直線運動，收線變頻器驅(qū)動收線電機帶動收線盤(16)作旋轉(zhuǎn)運動，排線導輪(15)的往返直線運動和收線盤(16)的旋轉(zhuǎn)運動組合起來使成品線分層卷繞在收線盤(16)上，分線導輪測速接近開關(31)與分線導輪(1)連接；所述分線導輪張力傳感器(32)與分線導輪(1)連接，收線盤測速裝置(30)與收線盤(16)連接，所述PLC還電連接分線導輪張力傳感器(32)和收線盤測速裝置(30)；所述定速輪(11)、分線導輪(1)、中間導輪(12)位于第一走線平面上；所述轉(zhuǎn)向?qū)л?39)、排線導輪(15)位于第二走線平面上；所述第一走線平面與第二走線平面垂直；排線導輪(15)的往返直線運動為在第二走線平面上的左右運動，且排線導輪(15)位于轉(zhuǎn)向?qū)л?39)的左下方；所述收線盤(16)的旋轉(zhuǎn)軸平行于第二走線平面。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)控拉絲機，其特征在于所述排線裝置(17)還包括滾 珠絲桿(92)，絲桿母(93)，零位開關(97)，編碼器(94)和排線桿(13);滾珠絲桿(92)的一 端與排線電機(98)傳動連接，滾珠絲桿(92)的另一端跟編碼器(94)傳動連接，滾珠絲桿 (92)與絲桿母(93)通過螺紋配合連接，在排線電機(98) —端設置有所述零位開關(97)， 絲桿母(93)靠近排線電機(98)時觸發(fā)零位開關(97)，絲桿母(93)通過連接塊(96)連接 排線桿(13)，排線桿(13)套設有直線軸承(95)，排線導輪(15)安裝在排線桿(13)上；所 述PLC電連接排線電機(98)、零位開關(97)和編碼器(94)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)控拉絲機，其特征在于所述分線導輪(1)通過軸承 與分線導輪張力傳感器(32)的軸連接，通過感應分線導輪張力傳感器(32)的軸所受彎曲 應力的大小，分線導輪張力傳感器(32)獲得向分線導輪(1)施加拉力的線材所形成的合力 大小，該合力大小與線材張力成正比，分線導輪張力傳感器(32)獲得的數(shù)據(jù)用于反映線材 張力。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)控拉絲機，其特征在于收線盤測速裝置(30)包括金 屬測速輪，以及與金屬測速輪對應安裝的接近開關；所述金屬測速輪安裝在收線盤(16)的 旋轉(zhuǎn)軸上，金屬測速輪的輻板上均布有孔，對應安裝的接近開關在收線盤(16)旋轉(zhuǎn)時可產(chǎn) 生脈沖信號，所述PLC電連接接近開關，由此獲得收線盤(16)的轉(zhuǎn)速。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)控拉絲機，其特征在于所述分線導輪測速接近開關 (31)安裝在對應分線導輪(1)的輻板位置，分線導輪測速接近開關(31)通過感應分線導 輪(1)的輻板圓周方向均布的孔或鐵塊而形成脈沖，獲得分線導輪(1)轉(zhuǎn)速及線材運動線 速度。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)控拉絲機的控制方法，其特征在于包括對PLC進行 排線初始化；對PLC進行基本參數(shù)設置；對主電機、收線電機和排線電機(98)進行啟動及 加速控制；對經(jīng)過分線導輪(1)的線材進行張力PID控制；對收線盤(16)進行動態(tài)的實際 巻徑的計算；對收線盤(16)進行錐形排線控制；對在線重量計算及停機控制；對拉絲機進 行斷線檢測及緊急停機控制。
7. 根據(jù)權利要求6所述的一種數(shù)控拉絲機的控制方法，其特征在于所述對PLC進行 排線初始化為拉絲機通電后，排線電機(98)反轉(zhuǎn)使絲桿母(93)向排線電機(98) —側運 動，當絲桿母(93)觸發(fā)零位開關(97)時，將PLC的排線計數(shù)值清零，同時使排線電機(98) 停止轉(zhuǎn)動。
8. 根據(jù)權利要求7所述的一種數(shù)控拉絲機的控制方法，其特征在于所述對PLC進行基本參數(shù)設置包括以下步驟步驟Al ，對PLC設定參數(shù)，包括設定排線起點值、收線盤底徑D、收線盤底長L、收線盤外 徑ZD、收線盤錐長ZL、收線盤類型、設定張力、張力倍數(shù)、最大滑差、調(diào)節(jié)滑差、線材直徑、線 材材料比重、停機重量、設定速度、升速加速度、減速加速度；其中，排線起點值為收線盤(16)右側側板(161)的位置對應的排線計數(shù)值，排線起點值必 須大于零；拉絲機通電后，排線桿自動停在排線計數(shù)值為零的位置；拉絲機啟動前，輸入大 于零的排線起點值后，排線桿移動到排線計數(shù)值等于排線起點值的位置，若此時排線導輪 (15)對準了收線盤(16)右側側板(161)的排線起點，啟動拉絲機后即可從正確起點開始排 線；拉絲機啟動后，若發(fā)現(xiàn)排線起點未對準收線盤(16)右側側板(161)，還可加大或減小排 線起點值，使之到達理想的排線起點；收線盤底徑D為收線盤(16)底部直徑，單位為毫米；收線盤底長L為收線盤(16)底部長度，單位為毫米；收線盤外徑ZD為收線盤(16)圓錐部分最大直徑，單位為毫米；收線盤錐長ZL為收線盤(16)圓錐部分軸向長度，單位為毫米；收線盤類型1——代表圓柱形收線盤；2——代表單邊錐形收線盤；3——代表雙邊錐形收線盤； 設定張力為控制拉絲機收線張力的目標值；張力倍數(shù)為分線導輪張力傳感器(32)感應到的數(shù)根進出分線導輪(1)的線材所形 成的合力與單根線材張力之比，因為線材進出分線輪(1)的角度不同，實際張力倍數(shù)不是 整數(shù)；若不在意PLC顯示的實時張力值與線材實際張力之間的固定比例的差異，張力倍數(shù) 可近似為進出分線輪(1)線材的根數(shù)，此時穩(wěn)定的線材實際張力與設定張力會有一定的差 距；若希望PLC顯示的實時張力值準確反映線材張力，可以現(xiàn)場實測線材張力來標定不同 繞線方法下的張力倍數(shù)；標定的方法是用張力表測量分線輪(1)和收線盤(16)之間的線 材張力，改變非整數(shù)的張力倍數(shù)設定值直到PLC顯示的實時張力值等于用張力表測量到的 張力，該張力倍數(shù)即為對應繞線方法下綜合了角度影響的張力倍數(shù)；最大滑差為滑差的設定最大值，其中，滑差=(主變頻器運行頻率X (主電機額定轉(zhuǎn)速 /50Hz) X定速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14-收線變頻器運行頻率X (收線電機額定轉(zhuǎn) 速/50Hz) X收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14)/(收線變頻器運行頻率X (收線電機額定轉(zhuǎn)速/50Hz) X收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14);滑差越大，在定速輪(11)之后 的成品線張力越?。换钤叫?，在定速輪(11)之后的成品線張力越大；滑差為負值時，在定 速輪(11)之后的成品線張力可能大到拉斷成品線；在拉絲機剛啟動或張力PID控制不正常 時，根據(jù)已知的主變頻器頻率和收線盤底徑D，按照設定的最大滑差，可計算出臨時的收線 變頻器設定頻率，用于控制收線變頻器；最大滑差不宜太大，否則在定速輪(11)之后的成 品線張力將太小，為保證斷線檢測不發(fā)生誤動作，在最大滑差下運行時成品線張力應當大 于設定張力的10% ;最大滑差也不宜太小，否則在定速輪(11)之后的成品線張力將太大， 為保證拉絲機順利啟動和張力PID控制時有足夠的調(diào)控范圍，在最大滑差下運行時成品線 張力應當小于設定張力的50% ;調(diào)節(jié)滑差為張力PID控制可調(diào)節(jié)的滑差范圍，其值可根據(jù)需要大于或小于最大滑差； 調(diào)節(jié)滑差為張力PID控制可調(diào)節(jié)的滑差范圍，也即滑差從最大滑差起可降低的幅度，其值 若大于最大滑差則表示滑差可調(diào)節(jié)到負數(shù)，其值的選取標準是1、當滑差=(最大滑差-調(diào) 節(jié)滑差)時線材一定會被拉斷；2、滿足上述第1點條件的最小調(diào)節(jié)滑差；線材直徑為所拉絲的線材的直徑，單位為毫米；線材材料比重為所拉絲線材材料的比重，單位為克/立方厘米。停機重量為拉絲機自動停機時收線盤(16)上的線材重量，單位為公斤；不論是否達到停機重量，當實際巻徑達到收線盤外徑ZD時均將自動停機；設定速度為預期的正常生產(chǎn)時的線材速度，單位為米/分； 升速加速度為預期的主變頻器加速時的加速度，單位為米/(分X秒)； 減速加速度為預期的主變頻器減速時的加速度，單位為米/(分X秒)； 步驟A2，排線電機(98)正轉(zhuǎn)，PLC獲取排線計數(shù)值，并判斷排線計數(shù)值是否等于排線起點值，排線起點值即啟動時的左換向位置值；當排線計數(shù)值等于排線起點值時，排線電機(98)停止轉(zhuǎn)動，線材停止在排線起點值相應的位置。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種數(shù)控拉絲機的控制方法，其特征在于所述對主電機、收線電機和排線電機(98)進行啟動及加速控制包括以下步驟步驟B1，啟動主電機PLC向主變頻器發(fā)出啟動命令并下傳主變頻器設定頻率和主變頻器加速時間，其中主變頻器設定頻率=50HzX設定速度/(主電機額定轉(zhuǎn)速X定速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14);主變頻器加速時間=設定速度/升速加速度；主變頻器啟動后隨時向PLC上傳主變頻器實時的運行頻率；步驟B2，啟動收線電機PLC向收線變頻器發(fā)出啟動命令并不斷下傳收線變頻器設定頻率，其加速時間設定為0. 1秒或收線變頻器允許的最短加速時間，其中收線變頻器設定 頻率=最大滑差收線變頻器設定頻率+張力控制收線變頻器設定頻率增量；最大滑差收線 變頻器設定頻率=主變頻器運行頻率X(主電機額定轉(zhuǎn)速X定速輪傳動比X定速輪直 徑X 3. 14) / (收線電機額定轉(zhuǎn)速X收線盤傳動比X收線盤底徑D X 3. 14) / (1+最大滑差)； 張力控制收線變頻器設定頻率增量二張力控制PID執(zhí)行強度X調(diào)節(jié)滑差X主變頻器運行 頻率X (主電機額定轉(zhuǎn)速X定速輪傳動比X定速輪直徑X3. 14)/(收線電機額定轉(zhuǎn)速X 收線盤傳動比X收線盤底徑DX3. 14/(1+最大滑差)；張力控制PID執(zhí)行強度為通過張力 PID控制得出的值，范圍為0 100% ;步驟B3，啟動排線電機(98):根據(jù)步驟A2的執(zhí)行結果，此時排線導輪(15)位于排線起點值即啟動時的左換向位置值相應的位置；排線電機(98)正轉(zhuǎn)使排線桿向右側運動，直到 排線計數(shù)值大于等于右換向位置值時排線電機(98)由正轉(zhuǎn)改為反轉(zhuǎn)；排線電機(98)反轉(zhuǎn) 時排線桿向左側運動，直到排線計數(shù)值小于等于左換向位置值時排線電機(98)由反轉(zhuǎn)改 為正轉(zhuǎn)，如此循環(huán)往復；其中左換向位置值和右換向位置值由錐形排線控制進行確定。
10. 根據(jù)權利要求9所述的一種數(shù)控拉絲機的控制方法，其特征在于所述對經(jīng)過分線 導輪(1)的線材進行張力PID控制包括以下步驟步驟C1，分線導輪張力傳感器(32)隨時向PLC上傳所測得的實時合力值，由此可計算 出實時張力值，實時張力值=實時合力值/張力倍數(shù)，PLC將實時張力值與設定張力進行 PID運算，運算結果換算成范圍為0 100%的張力控制PID執(zhí)行強度，該張力控制PID執(zhí) 行強度用于計算張力控制收線變頻器設定頻率增量，從而減小實際滑差使張力達到設定張 力的水平，當調(diào)節(jié)滑差大于最大滑差時還可使實際滑差減小到負值。
11. 根據(jù)權利要求9所述的一種數(shù)控拉絲機的控制方法，其特征在于所述對收線盤 (16)進行動態(tài)的實際巻徑的計算包括以下步驟步驟Dl，修正分線導輪直徑第一層排線開始后，實時張力值第一次達到設定張力的 一半時，將分線導輪計數(shù)值和收線盤計數(shù)值置零；當?shù)谝粚优啪€完成時，根據(jù)分線導輪計數(shù) 值和收線盤計數(shù)值計算修正后的分線導輪直徑分線導輪直徑=((收線盤底徑D+線材直 徑)X收線盤計數(shù)值/收線盤計數(shù)孔數(shù))/ (分線導輪計數(shù)值/分線導輪計數(shù)孔數(shù))；步驟D2，計算實際巻徑第一層排線進行時，實際巻徑=收線盤底徑D ;第二層排線進 行時，實際巻徑=收線盤底徑D+線材直徑；第二層排線以后的其它層排線進行時，實際巻 徑按以下方式計算第二層排線以后的每一層排線開始時，即排線電機(98)開始正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時，將分線導輪測速接近開關(31)對應的PLC的分線導輪計數(shù)器和收線盤測速裝置(30) 對應的PLC的收線盤計數(shù)器的計數(shù)值均置零；當每一層排線結束時，即排線電機(98)由正 轉(zhuǎn)改反轉(zhuǎn)或由反轉(zhuǎn)改正轉(zhuǎn)時，將分線導輪測速接近開關(31)對應的PLC的分線導輪計數(shù)器 的計數(shù)值記為分線導輪計數(shù)值，將收線盤測速裝置(30)對應的PLC的收線盤計數(shù)器的計數(shù) 值記為收線盤計數(shù)值，此時可計算出剛剛排線完成的一層線材的實際巻徑，即實際巻徑= (分線導輪直徑X分線導輪計數(shù)值/分線導輪計數(shù)孔數(shù))/ (收線盤計數(shù)值/收線盤計數(shù)孔 數(shù))；其中分線導輪計數(shù)孔數(shù)為分線導輪(1)的輻板圓周方向均布的孔或鐵塊數(shù)量；收線 盤計數(shù)孔數(shù)為金屬測速輪的輻板上均布的孔的數(shù)量；分線導輪直徑為線材繞過的分線導輪 (1)走線槽直徑。
12. 根據(jù)權利要求8所述的一種數(shù)控拉絲機的控制方法，其特征在于所述對收線盤 (16)進行錐形排線控制為當收線盤類型為圓柱形收線盤時，左右換向位置均不需要動態(tài)改變，其值分別為左換 向位置值=排線起點值，右換向位置值=排線起點值+收線盤底長L ;當收線盤類型為單邊錐形收線盤時，左換向位置不需要動態(tài)改變，其值為左換向位置 值=排線起點值；右換向位置需要動態(tài)改變，其值為右換向位置值=排線起點值+收線盤 底長L+ (實際巻徑_收線盤底徑D) X收線盤錐長ZL/ (收線盤外徑ZD-收線盤底徑D);當收線盤類型為雙邊錐形收線盤時，左右換向位置均需要動態(tài)改變，其值分別為左換向位置值=排線起點值-(實際巻徑-收線盤底徑D) X收線盤錐長ZL/ (收線盤外徑ZD-收線盤底徑D);右換向位置值二排線起點值+收線盤底長L+(實際巻徑-收線盤底徑D)X收 線盤錐長ZL/ (收線盤外徑ZD-收線盤底徑D)。
13.根據(jù)權利要求9所述的一種數(shù)控拉絲機的控制方法，其特征在于所述對在線重量計算及停機控制包括以下步驟步驟E1，計算在線重量拉絲機啟動時將分線導輪總計數(shù)值置零，在步驟D1中每次完成一層排線并得出分線導輪計數(shù)值時，將分線導輪計數(shù)值累加進入分線導輪總計數(shù)值，并計算此時的在線重量，在線重量=線材材料比重X (線材直徑X線材直徑X3. 14/4) X分 線導輪直徑X3. 14X分線導輪總計數(shù)值/分線導輪計數(shù)孔數(shù)；步驟E2，判斷是否自動停機若停機重量大于零，判斷在線重量是否大于等于停機重 量，或?qū)嶋H巻徑是否大于等于收線盤外徑ZD，其中一項成立則執(zhí)行步驟E3，兩項都不成立 則執(zhí)行步驟Fl ;若停機重量等于零，判斷實際巻徑是否大于等于收線盤外徑ZD，是則執(zhí)行 步驟E3，否則執(zhí)行步驟F1 ;步驟E3，執(zhí)行自動停機PLC向主變頻器下傳主變頻器停機設定頻率和主變頻器停機減速時間，其中主變頻器停機設定頻率=0 ;主變頻器停機減速時間=設定速度/減速加 速度；當主變頻器實時的運行頻率等于零時，向主變頻器和收線變頻器發(fā)出停止命令，同時 停止排線電機(98)運行；所述對拉絲機進行斷線檢測及緊急停機控制包括以下步驟步驟F1，斷線檢測拉絲機啟動時不進行斷線檢測，實時張力值首次達到設定張力的 一半時，開始進行斷線檢測；斷線檢測開始后，若實時張力值小于設定張力的十分之一，可 判定發(fā)生斷線；步驟F2，緊急停機若判定發(fā)生斷線或按下緊急停機按鈕，PLC立即向主變頻器和收線 變頻器發(fā)出停止命令，同時停止排線電機(98)運行并啟動收線盤制動器。
全文摘要
本發(fā)明涉及數(shù)控拉絲機技術領域，尤其涉及一種數(shù)控拉絲機及其控制方法；所述一種數(shù)控拉絲機包括中間導輪、轉(zhuǎn)向?qū)л?、分線導輪張力傳感器和收線盤測速裝置，所述定速輪、分線導輪、中間導輪位于第一走線平面上；所述轉(zhuǎn)向?qū)л?、排線導輪位于第二走線平面上；所述第一走線平面與第二走線平面垂直；排線導輪的往返直線運動為在第二走線平面上的左右運動，且排線導輪位于轉(zhuǎn)向?qū)л喌淖笙路?；所述收線盤的旋轉(zhuǎn)軸平行于第二走線平面；另外，在收線張力控制方面，改變張力檢測結構及控制方法，使之更穩(wěn)定更可靠更易于操作和維修，取消了豬尾圈，使線材不被擦傷。
文檔編號B21C51/00GK101758095SQ20091021446
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權日2009年12月31日
發(fā)明者劉太明, 周開勇, 張益彬 申請人:東莞市康匯聚線材科技有限公司