英威腾 - 英威腾CHF100系列变频器在塑料机械牵引同步技术方案

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文章来源：更新时间：2013-7-4

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英威腾 - 英威腾CHF100系列变频器在塑料机械牵引同步技术方案

导读：

行业现状：

         行业的现状，本材料只限于针对电气控制部分的陈述，请读者谅解！

前言

拉丝机行业，涉及的设备种类非常多，常见的拉丝机有水箱式拉丝机、直进式拉丝机、滑轮式拉丝机、倒立式拉丝机等，拉丝机主要应用在对铜丝、不锈钢丝等金属线缆材料的加工，属线缆制造行业极为重要的加工设备。随着变频调速技术的不断发展，变频调速器已经被广泛应用在拉丝机行业，承担着拉丝调速、张力卷取、多级同步控制等环节，变频器的应用，大大提了拉丝机的自动化水平与加工能力、有效降低了设备的单位能耗与维护成本，得到了行业的广泛认同。

行业现状：

         行业的现状，本材料只限于针对电气控制部分的陈述，请读者谅解！

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为小型拉丝机的简易图，从机械上，可以分解为拉丝部分和收线部分，从电气控制上可以分解为拉丝无极调速控制和卷取的恒张力同步控制，通过张力摆杆的位置变化，回馈控制系统，经过自动运算，改变卷取电机运行速度，从而达到卷取与拉丝两个环节体现出恒张力与速度同步，并通过排线导轮电机，可以随着卷取速度的不同，均匀地将成品金属丝缠绕在卷取工字轮上，以实现对金属材料的拉伸加工。


   上图所示的小型拉丝机的控制模式，是目前主流的控制方式，拉伸与卷取控制由PLC或者工控机IPC来完成，变频器接受PLC或者IPC的指令，实现拉伸级的无级调速与卷取的恒张力控制。该系统解决方案将直接导致成本昂、系统复杂、维护难度大、维修成本、系统控制响应差等问题。
INVT推荐方案：

示意图为INVT向您推荐的控制方式，该两种中型、小型、微型伸线机电气控制方式，将卷取的同步与张力控制、系统开动与停车控制、故障报警等功能集成在变频器内部，与机械系统融为一个整体，外部信号直接送入变频器，经内部算法快速反应在对系统的直接控制，大大提了系统的响应速度，省去PLC、HMI、 IPC，节省系统成本，降低故障点，并可根据用户需求配置LED或者LCD操作盘，体现人机操作的人性化，方便用户的操作、维护、调试与使用。

产品介绍：CHV130专用型变频器

CHV130专用型变频器，是在INVT-CHV100性能矢量变频器的硬件平台与核心控制算法的基础上，结合双变频中型、小型及微型拉丝机控制的要求，开发出来一款专门针对双变频控制拉丝机的变频器，为适应行业应用的要求，在硬件、软件算法、结构上都做了许多特殊处理，特别针对耐温、防金属粉尘、防潮湿、防腐蚀等处理，大大增强了变频调速器在拉丝机行业的可靠性。

1、电流矢量控制

CHV130专用型变频器采用ARM（32位）+DSP（16位）双CPU控制系统，功能控制与性能控制完全分离，底层性能电机控制模块采用电流矢量控制算法，即把定子电流按照坐标变化分解成励磁电流分量与转矩电流分量，分别进行控制，从而实现转矩的精度控制。

与V/F控制比较，矢量控制的优势

（1）低频转矩特性优秀

（2）动态响应特性好，能快速响应负载的变化

（3）速度控制精度，能实现精度的同步控制

（4）能进行直接转矩控制，无PG反馈转矩控制精度，实现低成本的张力控制

2、主要技术

◆      输出频率范围：0.00～600.00Hz；

◆      速度控制方式：SVC、VC、V/F控制、转矩控制；

◆      指令通道方式：操作面板、端子控制、远程通讯控制；

◆      频率给定方式：数字键盘给定、模拟量给定（电流、电压信号）、脉冲频率给定、远程通讯给定、PID闭环给定等。可实现给定的组合和给定方式的相互切换，方便现场调试及复杂工艺的要求；

◆      起动转矩大：0.5Hz/150% (SVC)、0Hz/180% (VC)；

◆      过载能力： 150%额定电流 60s；180%额定电流 10s；

◆      调速比：    SVC：1：100，VC：1：1000；

◆      载波频率范围：1.0K～16.0KHz；可根据温度和负载特性自动调整；

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

◆      自动电压调整（AVR）：当电网电压变化时，能自动保持输出电压恒定；

◆      转矩控制：多种转矩指令设定方式，可实现有PG与无PG的转矩控制；

◆      速脉冲输入功能：可实现定长控制；

◆      停机处理：停机刹车抱闸输出功能；

◆      断线故障检测功能：提供数字信号检测与模拟量信号检测方式；

◆      提供两套PID参数：可依据线速度、半径、运行频率自动调节PID控制；

◆      显示功能：能显示拉丝长度、拉丝线速度，显示范围广；

◆      定长自动停车：定长自动停车功能；

◆      设计PID调节限幅功能：实现同步控制系统平稳起停；

◆      同步速增益：方便同步控制的调试；

◆      配置卷径计算功能：实现精度张力卷取控制；

◆      卷径复位功能：可通过端子实现工字轮卷径复位；

◆      排线电机控制功能：带FDT频率检测

3、外围配置

<>        ◆   可编程模拟量输入：AI1：0～10V输入，AI2：0～10V或0～20mA输入，扩展卡可扩展2路输入(AI3:-10V～10V输入，AI4：0～10V或0～20mA 输入)；
可编程开路集电极输出：1路输出，扩展卡可扩展1路输出（开路集电极输出或速脉冲输出）；
继电器输出：2路输出，扩展卡可扩展1路输出；
模拟量输出：1路输出，扩展卡可扩展1路（0/4～20mA或0/2～10V）；
提供两种控制电源：+24V，COM；+10V，GND； 4、安全自检功能

5、强的保护功能

◆ 提供多达20多种的保护功能，可实现变频器、电机、外围设备的全方位保护
◆ 提供故障自动复位功能，方便常规故障的自动排除
◆ 内置雷击过流保护装置，有效提对于感应雷的自我保护功能
6、标准的制造平台
◆ 具有防静电、防腐蚀、防金属粉尘的三防烤漆处理工艺
◆ 专业化流水生产线
◆ 严格的生产管理制度

系统电气控制介绍：
1、变频器不带数显功能电气控制示意图

2、变频器带数显功能控制电气控制示意图

3、使用时注意事项
1）拉丝主机：
< >通过电位器从AI1模拟输入口输入变频器，进行拉丝速度设定，用户可以依据不同的材料设置不同的伸线速度，操作简单、方便；通过开关端子控制启动、点动穿丝、故障复位、紧急停车、断线故障输入等功能；从HDI1与COM之间，输入计长脉冲信号，系统自动换算拉丝长度，完成定长控制与加工丝线长度显示；主机实际运行频率通过AO1口（0~10V）输出给卷取变频器，作为同步速给定与拉丝线速度显示；提供+24V，COM给外部控制系统使用；继电器RO1为断线故障报警输出；继电器RO2为系统减速停车时低频抱闸输出，实现卷取电机低速制动；主机外引操作盘显示为拉丝长度，单位为0.01km，范围为0.01~650.00km；模拟量AI1为同步速输入口（0~10V）；模拟量AI2为张力摆杆位置检测信号输入口，作为PID的反馈通路，实现前置PID同步控制，摆杆的平稳运行位置有PID给定值确定，通常将P9.01设置为50%，以保证摆杆处于中间位置；通过开关端子控制启动、卷径复位、故障复位、紧急停车等功能；卷取变频器需配置制动电阻，针对CHV130专用变频器，功率在15KW以下，标配内置制动单元，18.5KW以上，选配外置制动单元。制动电阻配置的具体要求，请参考《产品说明书》；继电器RO1为断线故障报警输出；继电器RO2采用FDT频率检测功能，控制排线电机启动与停车卷取外引操作盘显示拉丝线速度，单位为0.1M/Min，范围为0.1~6500.0 M/Min，用户可通过设置线速度显示系数PA.14，实现准确的线速度与转速的对应关系；
◆ 变频器上电，系统对软、硬件进行完备的安全自检

◆ 系统对功能参数的修改及设置进行安全的钳制，防止用户对功能参数的误设置
    4、可靠性设计
     1、全系列独立风道设计
        ◆ 全系列独立风道
      ◆ 散热器安装方式为柜体内、柜体外可选，风扇更换方便，变频器维护简单
        ◆ 极大提了变频器在拉丝等行业不同的应用环境下长期运行的可靠性
     2、宽电网电压设计
       ◆ 电网输入电压在-15%～15%，变频器可安全运行，用户无须其他处理
     3、18.5kW～90kW标准配备直流电抗器
        ◆ 提输入侧功率因数
        ◆ 提整机效率及热稳定
        ◆ 有效消除输入侧的次谐波对变频器的影响，减少对外围的干扰

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