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拉丝机是金属线材加工中的重要设备，其生产质量和效率对于企业来讲至关重要。一般来讲，拉丝机可分为滑轮式、活套式、直线式三种。随着生产技术的发展，电气控制中交流变频技术和PLC程序控制已逐步取代直流传动和力矩电机，确立了主导地位。
下面以安徽某通讯电缆有限公司拉丝机的改造为例，介绍三垦HALLMARK-WD05系列变频器中卷绕控制的特长和使用方法。
装置概要
功能特点
三垦WD05系列变频器独有的张力架高速补偿功能在此例中得到充分的体现。
高速张力架补偿，是瞬时补偿启动时和停止时或由于外部原因造成的张力架的大的瞬时変化的功能。此功能是对从张力架的不动作区偏离部分进行PI控制，使它返回不动作区内的功能。与低速张力架补偿相比,用十分快的动作来补偿而进行増益设定。在张力架的Up＊Low水平以上时,可以保持补偿量不变。
张力架高速补偿功能使卷绕控制的相应特性大大提高，从而满足用户高速、恒张力的控制要求。
调整顺序
① 变频器和控制柜接线
② 2台变频器单独运转，转速表测量牵引轮和收线轮的的线速度（m/分）后联动运转。
——>卷取側变频器增益调整。
③ 张力架基准值确认，各动作区电压值确认和输入。
④ 铜线穿线，低频下基本动作确认后，慢慢高速动作确认。
⑤ ⑦ 满卷后更换新轴后再起动确认負荷电流确认。
⑥ 途中停止、再起动确认。
——>注意卷取侧MCL开关复位
一、B2010A龙门刨床工况概述
龙门刨床是机械化自动化程度很高的大型机床。龙门刨床的动力及控制回路比较复杂，尤其是刨床工作台主拖动系统完全依靠电气自动化控制来执行的。B2010A龙门刨床的主拖动采用初50年代的A-G-M调速系统，即电机扩大机——-直流发电机——-直流电动机组系统。如图一所示。采用机械速比2:1和电气调速范围为10:1的机电联合调速系统。
龙门刨床对电力拖动的技术要求——-龙门刨床是频繁往复运动的生产机械，它的工作方式为循环方式。前进行程是切削行程；后退行程是不作切削的，只让工作台驶回为下一步切削作准备。运动示意图如图二所示。实际工作中为了提高劳动生产效率，轻载后退的速度要大于前进切削速度。由于不同的金属材料和不同的加工工艺，必须要求控制系统具备：
＊ 工作台主拖动具有比较宽的调速范围和较硬的机械特性；
＊ 工作台前进切削和后退的过程中运行平稳，不振荡，速度能单独地作无级调整，无须停车；
＊ 运行方向的改变要迅速、平滑、冲击力小、动作反应快；
＊ 在低速范围内切削力基本保持恒定状态，静差度小于3%；
＊ 前进与后退行程的末尾工作台自动减速，反向准确；
＊ 传动效率高，耗电量小；
＊ 控制系统简单，可靠安全，易于维修保养；
如图二中，ab段（约12-15米/分）为刀具慢速切入工件，而后增加到可调速CD段进行前进切削，之后运行到设定行程开始减速为ef段，再经过换向行程控制，工作台由前进减速迅速制动并快速反向运行可调hi速度段后退，再后退至减速换向切换到前进行程。形成一个循环工作周期。
以上简略叙述B2010A直流拖动系统过程，有助于对它的性能特点和工作情况能进步了解。
二、龙门刨床拖动系统的演变
1． 原系统存在的主要缺陷
我们知道龙门刨床这种A-G-M调速系统，它具有占地面积大、噪声污染严重、尤其交流电动机拖动发电机浪费电能很严重。从工作情况来看，直流电动机的功率并没有得到充分利用，并且维护保养较困难。目前许多在使用该系统工作的厂家都在想办法解决以上问题。
2． 演变
从70年代至目前有极少部分采用晶闸管——-直流电动机机组（V-M调速系统）。该系统低速时损耗大、功率因数低、对电网污染严重，而使用的还是直流电动机，维护保养困难的问题还是没有解决。
3． 飞跃
随着科技进步，在电力电子技术和微电子技术方面有了飞速发展，以及矢量控制技术的完善，使得变频调速技术日新月异，并且变频调速发展空间愈加宽广，涉及领域之多，其优越性为众所周知。为此广大科技工作者致力于交流变频调速技术的应用，龙门刨床的拖动方式在向变频调速的方向转移，国外已有很多成功应用的实例。
三、EMERSON变频器应用在B2010A龙门刨床上
1、选型
根据前述龙门刨床直流拖动系统工作要求，对于取代直流拖动并超越直流拖动的交流变频调速来说，选择高性能可靠矢量型的变频器尤其关键。通过查阅有关资料及请教有关学者（对此深表感谢），加之深入了解国内外同类变频器，反复比较论证，我们从性价比上选择了美国EMERSON公司出产的高性能矢量控制变频器——-TD3000系列产品。TD3000系列变频器在性能上完全符合B2010A型龙门刨床拖动系统的要求。它通过对交流电机磁通电流和转矩电流的解耦控制，实现了转矩的快速响应和准确控制，能以很高的控制精度进行宽范围的调速运行；我们还采用了有速度传感器PG反馈矢量控制方式。根据我们在实际应用中确实感到TD3000矢量控制变频器稳定可靠，对于象龙门刨床这种从安全可靠性要求很高的大型设备，选用该矢量控制型变频器非常合适。TD3000系列变频器是美国EMERSON公司自主开发生产的高品质、多功能、低噪音的矢量控制通用变频器。具有电机参数自动调谐、零伺服控制、速度控制和转矩控制在线切换、转速跟踪、内置PLC、内置PID控制器、编码器和给定及反馈信号断线监测、掉载保护、内置PG接口、故障信号追忆、28种故障监控、丰富的I/O端子和多达十种的速度设定方式，能满足各类负荷对传动控制的要求。
TD3000系列变频器的优越性能主要体现在：
＊ 有速度传感器矢量控制，调速范围为1：1000，稳态控制精度0.05%；
＊ 低频启动转矩10-100rpm时,200%额定转矩；
＊ 启动预励磁,加快矢量控制快速响应；
＊ 动态转矩响应小于150ms；
＊ 零伺服锁定功能,可以保持零速时150%的转矩输出;
＊ 可靠的转矩限定，防止频繁跳闸；
＊ 功能丰富的对话式操作面板，全系列LCD+LED显示中英文可选；
＊ 参数的上传拷贝和下传复写功能；
＊ 功能强大的后台调试监控软件，可通过内置RS485接口组网监控。
电机、变频系统选型：
1） 主拖动：55KW交流变频电机，TD3000-4T0750G变频器；
2） 垂直刀架：1.5KW交流电机，TD1000-4T0022G变频器；
3） 左刀架：1.5KW交流电机，TD1000-4T0022G变频器；
4） 右刀架：1.5KW交流电机，TD1000-4T0022G变频器
5） 主拖动制动单元：两台TDB-4C01-0300制动单元，两只10Ω、10KW制动电阻。
2. 控制原理
（1） 工作台主拖动用EMERSON TD3000变频器驱动变频调速电机,电机为中科院研制生产。该电机采用AUTOCAD辅助设计，充分考虑了正弦脉宽调制技术和矢量控制变频器的特点，低频时转速平稳，无爬行现象，恒力矩调速范围宽，代替A-G-M系统机组实现无级调速。由于我们针对的山东煤矿莱芜机械厂B2010A型龙门刨床，机械上基本上不动,没有增加铣削功能,如果横梁垂直刀架机械刚性足，可以在机械上改造,配刨、铣变速箱来实现铣削功能。通过调试实现了机械刨削速度范围3-80米/分，无级调速；速度还可降至1米/分左右，进行磨削加工。
（2） 工作台换向采用制动单元及制动电阻，制动速度快，从应用来看，TD3000变频器在频繁换向过程中速度降低快，动力制动迅速，由于换向时工作时间短，为抑制泵升电压，采用了制动电阻进行能量释放。
（3） 电气控制系统采用由我们莱芜凤普自控有限公司自行研制的XH-120PLC可编程控制器来实现对主拖动变频器及整个机床的电气控制。优点是控功能强、速度快、易维护、便于改变程序。并且根据工艺情况编制故障，面板显示运行状态、查找故障点简单。
（4） 工作台的减速、换向控制采用龙门刨床高可靠性电子组合开关，无机械磨损、寿命长、无故障工作时间在一万小时以上，全密封、无维修、可防止使用中铁屑引起误动作。
3、龙门刨床简要电气.控制框图 （如图三）
四、EMERSON变频器的特性应用
我们在调试变频器过程中，重点针对工作台频繁换向、快速响应等问题对于变频器参数作了调整，仅举几例加以说明。
1、 注意变频器与电机的自调谐过程：在选择矢量控制方式次运行前，一定要进行电机的自动调谐工作，以便获得被控电机的准确电气参数。这种过程相当于对负载电动机自动地进行一次"等效电路参数测定实验" ，力求达到jingque矢量控制。
2、 避免爬行：我们知道由于加工切削量不同、 工件重量不等、行程不一、高速运行等严重恶劣条件造成在运动中工作台惯性大，势必会在减速与反向过程中会向原方向作一定距离的惯性运动。认真调整TD3000变频器的有关参数，一定要准确控制加减速时间及制动的投入方式，否则将会出现越位等故障。
3、 换向运行的快速响应：应用TD3000变频器在工作台拖动换向上要精心调整转速调节器，使之适应工作要求，当比例增益P和积分时间I参数选取不当时，可能会在系统中产生振荡或产生减速过电压故障。这一点需要根据实际情况来调整。
4、 使电机获得更好的起动性能：我们在调试过程中，将电机预励磁功能参数作了调整，起动方式、起动频率、正反转死区、脉冲编码器等参数作了调整，使之具有更好的响应速度。
五．应用情况及效果
根据应用，我们可以得出如下比较：
1． 工作方式：
在B2010A改造前，工作时，直流发电机组一直处于运行状态，特别是在工作间隙、测量工件时等，白白消耗大量的空载能量。改造后，龙门刨床只是在工作台运动时才消耗能量，并且在轻载时变频器自动节能。
2． 进线电流：
在改造前，大刨切削45号钢坯时，吃刀深度10 mm，进刀量为1 mm，检测进线电流为50A。改造后，同样加工条件下，进线电流仅为15.5A。
3． 环境改善：
改造前，发电机组工作时噪音严重，可达80dB。改造后，检测噪音为70dB，大大改善了工作环境，利于操作工人的身心健康。
4． 占地面积：
改造前，机组占地面积大，现在改造后仅为原来的10%。
5． 机床维修：
改造前，机床维修量大，并且难以修理，特别是励磁发电机不发电故障。改造后，由于变频器控制柜集中，基本上不出大的故障。
6． 机床运行：
改造前，由于原B2010A机床年久失修，各处性能大不如初，换向惯性大。改造后，采用了先进的矢量控制，从性能、稳定性上超过原来，换向惯性小，反向快速响应。
7． 节电效益：
测量进线，按有功功率来算，每天二班倒，工作15小时，每月平均生产26天，电费成本在0.7元，全年可节约电费73500.34元，一项一年左右时间即可收回投资。
1 、 引言
线缆行业目前正在向产品多样化、生产自动化等更高的技术层次发展。在线缆行业中，应用广泛的就是放线架，而动力放线架又是其中技术含量较高的一种设备。动力放线架一般要求变频器含有PID调节的功能，并且PID是可以双向控制的。目前在行业应用中，只有DANFOSS和SIEMENSE可以不加任何辅助配件就可实现这样的要求。
汇川MD320是目前拥有此项功能的仅有的国产变频器，出色的矢量控制性能和良好的可靠性，更保证了汇川变频器在线缆行业的优越表现。
2 、工艺介绍
动力放线架作为多种设备的前端，在线缆行业中有着广泛的应用。一般来说，对动力放线架的要求有以下几点：
a 在引取速度加快时，放线速度也跟着引取速度快速加速；
b 在引取速度减速时，放线速度也跟着引取速度减慢；
c 当稳定运行在某个速度时，放线架的摆杆要稳定；
d 当出现松线和断线的时候，要求放线盘可以进行自动反转。
以上的几点要求全部有变频器的PID功能完成，要求变频器对速度的反映要相当灵敏。
3 、控制方案
MD系列变频器是汇川技术推出的代表未来变频器发展方向的新一代模块化高性能变频器。与传统意义上的变频器相比，在满足客户不同性能、功能需求方面，它不是通过多个系列产品来实现（从而增加额外的制造、销售、使用、维护成本），而是在客户需求合理细分的基础上，进行模块化设计，通过单系列产品的多模块组合，创建一个客户化量身定做的平台。
MD320变频器在频率源的组合方面灵活多样。主、辅频率源分别可由10种选择，还可以实现主/辅、主/主＋辅、主＋辅等频率切换方式。
主频率源X选择 ： 辅助频率源Y选择 ：
0：数字设定 （不记忆） 0：数字设定 （不记忆）
1：数字设定 （记忆） 1：数字设定 （记忆）
2：AI1 2：AI1
3：AI2 3：AI2
4：AI3 4：AI3
5：脉冲设定（X5） 5：脉冲设定（X5）
6：多段速 6：多段速
7：PLC 7：PLC
8：PID 8：PID
9：通讯给定 9：通讯给定
针对动力放线架对变频器的要求，汇川MD320在频率源选择选为 主＋辅，主频率为0，辅助频率
为PID时的组合下，可以实现PID的双向正反转控制。具体接线图及主要参数如下：
变频器采用开环矢量控制方式，主给定来自AI1，AI1与GND短接（主给定为0），辅助给定来自PID，这样可以实现PID的双向作用。加减速时间为0.1s。
F0-01: 0 F0-02: 1 F0-03: 2 F0-04: 8 F0-07: 1
F4-00: 1 F4-18: 0 F4-19: 0 F4-20: 10 F4-21: 100
F6-10: 1 FA-00: 0 FA-01: 35 FA-02: 1 FA-03: 1
FA-05: 95 FA-06: 2 FA-07: 0.05
4、调试
汇川MD320在接线和调试方面都是很方便的。调试中应该注意的问题：
a 选择矢量控制后，一定要先进行调谐操作，以使变频器自动识别电动机的等效参数，这样变频器的控制才能更准确、更迅速；
b PID的作用方向一定要选为反作用，这是一个正反馈系统；
c 由于动力放线架都有抱闸装置，停机方式请选择自由停车；
d 调试的关键在于找到摆杆稳定工作的点，将这点所在的位置定义为PID的给定；
汇川MD320还有两组PID参数可供选择，通过数字输入端子进行切换。用户可在换盘时进行参数的切换，简单方便。
5 、结论
在实际应用中，汇川MD320变频器对速度的响应非常灵敏，在快速速度跟踪和松线反向收线两方面表现非常出色，完全满足客户的需求。