摘要：本文重点介绍我公司的大拉机收线部分恒张力控制软件设计内容。针对我公司的大拉机实际情况，利用三菱FX2NPLC强大的功能指令，编写相应特定的张力控制软件，对九模连续退火大拉机生产线中的盘式收线部分进行恒张力控制系统的改造。
关键词：PLC控制器；大拉机；恒张力；初始卷径A/D；D/A转换模块；张力转换
一、工艺流程简述
线径为8毫米的铜杆进入拉丝机（动力为拉丝机直流电机带动），经过拉丝模具的拉丝后，线径变为合符工艺要求的硬铜线，并以一定的速度输出；进入退火机进行退火软化，其动力由退火电机带动，软化后的铜线就进入收线机收线。收线机是双盘收线，自动换盘。大拉丝机生产线正常的情况下，张力辊的位置在中点位置附近。拉丝机、退火机、收线机三者的速度就相等，处于最佳状态。二、存在问题2006年中，我公司为了各种电线电缆的生产需要，从佛山市国耀实业有限公司电工机械厂引进了一条九模连续退火大拉机生产线，拉丝机部分电机采用直流电机拖动，牵引和收线机部分的电机采用变频器控制；收线恒张力控制。恒张力卷取控制器的型号为：JK-A3，由深圳杰控科技有限公司的一位工程师发明的。是模拟式恒张力卷取器。此控制器运行存在着如下问题：1初始卷径会变化，使得初始收线困难，因此，要经常调整初始卷径和PID参数，这些参数调整要有一定的专业知识。调整起来要费一定的时间和精力。2到了夏天，环境温度较高，控制器的参数要变化，收线出现不稳定，严重影响了产量和效益。
二、改进方案
2018年1月底2月初，利用年底生产压力不紧张之际对生产线进行技术改造。其方案：保留原来的收线变频器。由于大拉机生产线采用三菱PLC控制器，其型号为FX2N-128MR。其有较为强大的功能指令。因此，取消了恒张力控制器，增加四路模拟输入的A/D模块（FX2N-4AD）和四路模拟输出模块（FX2N-4DA），分别对拉丝直流电机控制器、退火变频器、退火控制器和收线变频器进行控制。其改造后的主电路图如见‹新九模连续退火双盘收线大拉机电气控制主原理图›。
这次技改解决了下面的几个关键点：1解决收线过程中，拉丝机和退火机的和收线机三者之间速度关系。2解决张力辊的变化范围对应的张力反馈电压的变化范围。3解决张力转换条件：（1）左盘启动的同时，启动张力转换。右盘启动同时要复位张力转换（2）当计米清零时也要启动张力转换。
三、解决方法
经过测算，退火机的机械传动比=1：1；拉丝机的出线速度也等于退火机的出线速度。因此，在处理线速度的问题时，就只考虑退火机的出线速度与收线机的收线速度关系就可以了。在设计中，要用到PLC的部分存储器，所用到的部分存储器及功能如下表：
存储器名称功能D102存储线速度给定最大值：Vmax=10V=K2000D215存储线速度值Vgd（范围：0-10V）D216退火变频器速度输出Vtd（范围：0–10V）D218存储张力辊的实际位置（范围：0-5V）D130张力辊实际位置与中点之间的差值（X）D132存储每秒钟采样后累计的张力辊的偏差值（△X）D146存储张力转换值（△Y）D252存储左收线变频器的收线速度给定值UszD253存储右收线变频器的收线速度给定值UsyK0、K1、K2.....K500....K2000是数值。
首先，把张力辊的上下移动反映到张力反馈电位器的电压输出，其输出范围为0-5伏。其中最高位为0V、最低位为5V、中点位置为2.5V。当张力辊的实际位置高于中点位置时，就减速，低于中点位置时就加速。其PLC程序如下：
当左右线盘停止收线或计米清零时，直接把存储器D132清零，看下图：
当左右收线盘停机时，直接把内存D146清零即可，见下图：
最后考虑线盘收线问题，本次设计，每次停机且计米器清零后，收线机必须空盘启动而且从左盘开始收线。收线机的收线方程式如下：A左盘收线需要张力转换时：U=Vgd+△Y不需要张力转换时：U=VgdB右盘收线不需要张力转换时：U=Vgd+△Y需要张力转换时：U=Vgd其最主要的PLC程序为： ①张力转换条件之一：
②张力转换条件之二：
收线机的收线数值计算的PLC程序为：
至于收线机停机，直接对存储器D252和D253清零即可（见下图）。
四、结论
1通过一年多的运行，系统非常正常，无发现问题。2设计PLC程序简单可靠，无任何复杂计算，维护简单，只需控制好张力辊的最低位和最高位时对应的张力电位器的反馈电压就行。改造的线路也简单，工程量少。见效快。3节约了成本，只是增加了价格低廉的A/D和D/A模块，但保住了价格较贵的两台18.5KW的恒转矩的通用型变频器。4适应性强。（1）利用这套恒张力收线PLC软件，适用于所有的各种类型的恒转矩的通用型变频器。（2）这套软件也适用在铜线材的连续退火中拉机的生产线上。
参考文献：
[1]电气控制与可编程控制器技术（化学工业出版社）广东电缆厂有限公司：刘云根
论文作者:刘云根
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/26
标签：变频器论文; 线速度论文; 线机论文; 控制器论文; 位置论文; 速度论文; 中点论文; 《基层建设》2019年第11期论文;