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英威騰 - 英威騰CHF100系列變頻器在塑料機械牽引同步技術方案

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文章來源：更新時間：2013-7-4

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英威騰 - 英威騰CHF100系列變頻器在塑料機械牽引同步技術方案

導讀：

行業現狀：

         行業的現狀，本材料只限于針對電氣控制部分的陳述，請讀者諒解！

前言

拉絲機行業，涉及的設備種類非常多，常見的拉絲機有水箱式拉絲機、直進式拉絲機、滑輪式拉絲機、倒立式拉絲機等，拉絲機主要應用在對銅絲、不銹鋼絲等金屬線纜材料的加工，屬線纜制造行業極為重要的加工設備。隨著變頻調速技術的不斷發展，變頻調速器已經被廣泛應用在拉絲機行業，承擔著拉絲調速、張力卷取、多級同步控制等環節，變頻器的應用，大大提了拉絲機的自動化水平與加工能力、有效降低了設備的單位能耗與維護成本，得到了行業的廣泛認同。

行業現狀：

         行業的現狀，本材料只限于針對電氣控制部分的陳述，請讀者諒解！

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為小型拉絲機的簡易圖，從機械上，可以分解為拉絲部分和收線部分，從電氣控制上可以分解為拉絲無極調速控制和卷取的恒張力同步控制，通過張力擺桿的位置變化，回饋控制系統，經過自動運算，改變卷取電機運行速度，從而達到卷取與拉絲兩個環節體現出恒張力與速度同步，并通過排線導輪電機，可以隨著卷取速度的不同，均勻地將成品金屬絲纏繞在卷取工字輪上，以實現對金屬材料的拉伸加工。


   上圖所示的小型拉絲機的控制模式，是目前主流的控制方式，拉伸與卷取控制由PLC或者工控機IPC來完成，變頻器接受PLC或者IPC的指令，實現拉伸級的無級調速與卷取的恒張力控制。該系統解決方案將直接導致成本昂、系統復雜、維護難度大、維修成本、系統控制響應差等問題。
INVT推薦方案：

示意圖為INVT向您推薦的控制方式，該兩種中型、小型、微型伸線機電氣控制方式，將卷取的同步與張力控制、系統開動與停車控制、故障報警等功能集成在變頻器內部，與機械系統融為一個整體，外部信號直接送入變頻器，經內部算法快速反應在對系統的直接控制，大大提了系統的響應速度，省去PLC、HMI、 IPC，節省系統成本，降低故障點，并可根據用戶需求配置LED或者LCD操作盤，體現人機操作的人性化，方便用戶的操作、維護、調試與使用。

產品介紹：CHV130專用型變頻器

CHV130專用型變頻器，是在INVT-CHV100性能矢量變頻器的硬件平臺與核心控制算法的基礎上，結合雙變頻中型、小型及微型拉絲機控制的要求，開發出來一款專門針對雙變頻控制拉絲機的變頻器，為適應行業應用的要求，在硬件、軟件算法、結構上都做了許多特殊處理，特別針對耐溫、防金屬粉塵、防潮濕、防腐蝕等處理，大大增強了變頻調速器在拉絲機行業的可靠性。

1、電流矢量控制

CHV130專用型變頻器采用ARM（32位）+DSP（16位）雙CPU控制系統，功能控制與性能控制完全分離，底層性能電機控制模塊采用電流矢量控制算法，即把定子電流按照坐標變化分解成勵磁電流分量與轉矩電流分量，分別進行控制，從而實現轉矩的精度控制。

與V/F控制比較，矢量控制的優勢

（1）低頻轉矩特性優秀

（2）動態響應特性好，能快速響應負載的變化

（3）速度控制精度，能實現精度的同步控制

（4）能進行直接轉矩控制，無PG反饋轉矩控制精度，實現低成本的張力控制

2、主要技術

◆      輸出頻率范圍：0.00～600.00Hz；

◆      速度控制方式：SVC、VC、V/F控制、轉矩控制；

◆      指令通道方式：操作面板、端子控制、遠程通訊控制；

◆      頻率給定方式：數字鍵盤給定、模擬量給定（電流、電壓信號）、脈沖頻率給定、遠程通訊給定、PID閉環給定等。可實現給定的組合和給定方式的相互切換，方便現場調試及復雜工藝的要求；

◆      起動轉矩大：0.5Hz/150% (SVC)、0Hz/180% (VC)；

◆      過載能力： 150%額定電流 60s；180%額定電流 10s；

◆      調速比：    SVC：1：100，VC：1：1000；

◆      載波頻率范圍：1.0K～16.0KHz；可根據溫度和負載特性自動調整；

◆      速度控制精度：±0.5%速度(SVC)；±0.1%速度(VC)；

◆      自動電壓調整（AVR）：當電網電壓變化時，能自動保持輸出電壓恒定；

◆      轉矩控制：多種轉矩指令設定方式，可實現有PG與無PG的轉矩控制；

◆      速脈沖輸入功能：可實現定長控制；

◆      停機處理：停機剎車抱閘輸出功能；

◆      斷線故障檢測功能：提供數字信號檢測與模擬量信號檢測方式；

◆      提供兩套PID參數：可依據線速度、半徑、運行頻率自動調節PID控制；

◆      顯示功能：能顯示拉絲長度、拉絲線速度，顯示范圍廣；

◆      定長自動停車：定長自動停車功能；

◆      設計PID調節限幅功能：實現同步控制系統平穩起停；

◆      同步速增益：方便同步控制的調試；

◆      配置卷徑計算功能：實現精度張力卷取控制；

◆      卷徑復位功能：可通過端子實現工字輪卷徑復位；

◆      排線電機控制功能：帶FDT頻率檢測

3、外圍配置

<>        ◆   可編程模擬量輸入：AI1：0～10V輸入，AI2：0～10V或0～20mA輸入，擴展卡可擴展2路輸入(AI3:-10V～10V輸入，AI4：0～10V或0～20mA 輸入)；
可編程開路集電極輸出：1路輸出，擴展卡可擴展1路輸出（開路集電極輸出或速脈沖輸出）；
繼電器輸出：2路輸出，擴展卡可擴展1路輸出；
模擬量輸出：1路輸出，擴展卡可擴展1路（0/4～20mA或0/2～10V）；
提供兩種控制電源：+24V，COM；+10V，GND； 4、安全自檢功能

5、強的保護功能

◆ 提供多達20多種的保護功能，可實現變頻器、電機、外圍設備的全方位保護
◆ 提供故障自動復位功能，方便常規故障的自動排除
◆ 內置雷擊過流保護裝置，有效提對于感應雷的自我保護功能
6、標準的制造平臺
◆ 具有防靜電、防腐蝕、防金屬粉塵的三防烤漆處理工藝
◆ 專業化流水生產線
◆ 嚴格的生產管理制度

系統電氣控制介紹：
1、變頻器不帶數顯功能電氣控制示意圖

2、變頻器帶數顯功能控制電氣控制示意圖

3、使用時注意事項
1）拉絲主機：
< >通過電位器從AI1模擬輸入口輸入變頻器，進行拉絲速度設定，用戶可以依據不同的材料設置不同的伸線速度，操作簡單、方便；通過開關端子控制啟動、點動穿絲、故障復位、緊急停車、斷線故障輸入等功能；從HDI1與COM之間，輸入計長脈沖信號，系統自動換算拉絲長度，完成定長控制與加工絲線長度顯示；主機實際運行頻率通過AO1口（0~10V）輸出給卷取變頻器，作為同步速給定與拉絲線速度顯示；提供+24V，COM給外部控制系統使用；繼電器RO1為斷線故障報警輸出；繼電器RO2為系統減速停車時低頻抱閘輸出，實現卷取電機低速制動；主機外引操作盤顯示為拉絲長度，單位為0.01km，范圍為0.01~650.00km；模擬量AI1為同步速輸入口（0~10V）；模擬量AI2為張力擺桿位置檢測信號輸入口，作為PID的反饋通路，實現前置PID同步控制，擺桿的平穩運行位置有PID給定值確定，通常將P9.01設置為50%，以保證擺桿處于中間位置；通過開關端子控制啟動、卷徑復位、故障復位、緊急停車等功能；卷取變頻器需配置制動電阻，針對CHV130專用變頻器，功率在15KW以下，標配內置制動單元，18.5KW以上，選配外置制動單元。制動電阻配置的具體要求，請參考《產品說明書》；繼電器RO1為斷線故障報警輸出；繼電器RO2采用FDT頻率檢測功能，控制排線電機啟動與停車卷取外引操作盤顯示拉絲線速度，單位為0.1M/Min，范圍為0.1~6500.0 M/Min，用戶可通過設置線速度顯示系數PA.14，實現準確的線速度與轉速的對應關系；
◆ 變頻器上電，系統對軟、硬件進行完備的安全自檢

◆ 系統對功能參數的修改及設置進行安全的鉗制，防止用戶對功能參數的誤設置
    4、可靠性設計
     1、全系列獨立風道設計
        ◆ 全系列獨立風道
      ◆ 散熱器安裝方式為柜體內、柜體外可選，風扇更換方便，變頻器維護簡單
        ◆ 極大提了變頻器在拉絲等行業不同的應用環境下長期運行的可靠性
     2、寬電網電壓設計
       ◆ 電網輸入電壓在-15%～15%，變頻器可安全運行，用戶無須其他處理
     3、18.5kW～90kW標準配備直流電抗器
        ◆ 提輸入側功率因數
        ◆ 提整機效率及熱穩定
        ◆ 有效消除輸入側的次諧波對變頻器的影響，減少對外圍的干擾

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