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一、引言
高速拉絲機是金屬線材加工的主要設備之一， 主要是將金屬線材加工成各種規格細線。從產品規格來區分拉絲機可以分為大拉機，中拉機，小拉機，微拉機；從生產工藝來區分可以分為水箱式，滑輪式，直進式等主要的幾種。
為提高金屬線材加工的產量、質量和降低成本，拉絲機一般改為變頻恒張力控制，而目前大多數變頻同步控制一般是采用外接PID控制器的控制方式，此方式的缺點有：PID控制器的控制參數調試困難， PID響應速度慢，造成張力擺桿不停的在上下擺動大，這樣，將不可避免地影響金屬線材加工質量，這也是目前眾多變頻器在拉絲機普遍存在又難以解決的問題。
目前，拉絲機采用變頻器進行張力恒定控制已是一種發展趨勢，一般要求變頻器含有PID快速調節的功能，目前在行業應用中，只有少數的幾個牌子的變頻器可以不加任何輔助配件就可實現這樣的要求。
二、拉絲機的工藝要求
對于不同的要求、不同的精度規格、不同的金屬物料，可選擇不同形式的拉絲機。盡管拉絲工藝不同，但其工作過程基本相同，一般分成放線、拉伸、收線等三大步驟，拉伸電機驅動伸線輪運轉，多級伸線輪經皮帶聯動，實現金屬拉伸及放線，收卷電機實現收卷。
拉絲機工藝流程圖
對于整個拉絲過程來說，放線和拉伸環節，其控制沒有過高的精度要求，金屬絲直接通過拉伸驅動送進拉絲機，實現自由放線。收線環節的工作速度決定了整個拉絲機械的生產效率，也是整個系統重要控制的部分。收線張力的大小直接影響到產品的品質，張力過大，收線過緊，易變形或拉斷。張力過小，收卷時會產生軸向滑動而錯位，形成收線不整齊。因此，對拉絲收卷的要求有以下幾點：
1、在收線過程中，保持線材張力恒定;
2、能根據收線輪直徑變化，自動跟蹤快速調整收線速度，并且保持同步不斷線。
4、 當穩定運行在某個速度時，張力擺桿要穩定；不允許擺桿碰撞上下限位。
5、拉伸電機起停時絕不允許發生斷線的現象，如出現斷線故障應迅速報警且緊急停車。
三、邁凱諾KE300A-10變頻器特點
KE300A-10軟件主要針對水箱式雙變頻拉絲機及直進式拉絲機張力控制進行優化，已取消卷徑計算，用戶可根據工況進行單獨 PID 或主+PID 方式進行張力控制。（單獨 PID 控制僅支持收卷應用）
根據不同用戶習慣設置幾組參數宏，盡量減少用戶設置參數的工作量。
FP-01 功能參數值 5-恢復為收線參數 1（單獨PID 控制，故障自動復位,PID 檢測斷線有效）
FP-01 功能參數值 6-恢復為放線參數 1（故障自動復位）
FP-01 功能參數值 7-恢復為收線參數 2（默認主+PID 控制）
FP-01 功能參數值 8-恢復為放線參數 2
FP-01 功能參數值 9-恢復為直進式拉絲機進行參數。
（1）、易于安裝，設備調試簡單：只須正確調整好張力檢測電位器位置，開機即可自動跟蹤引取的速度，無需其他外部信號控制，直接構成一個獨立的整體，節約設備成本；
（2）、無論粗線、細線，無論高速、低速，張力始終恒定，只由張力動滑輪的配重確定；
（3）、可在張力擺桿的下限位、中點零位或上限位等任意位置開機運行；
（4）、自動識別收放線的轉速，自動跟蹤收放線的線速度，張力擺桿基本維持在設定中點位置。
（5）、采用模塊化設計，配置非常靈活；
（6）、高啟動轉矩：無PG矢量控制模式下，在0.5Hz時，可提供150%的啟動轉矩；
（7）、優良的魯棒性能，可以確保負載能快速起停；
（8）、快速動態響應：無PG矢量控制模式下，動態響應時間小于20ms;
（9）、快速限流功能：可以快速將電流限制在保護點以內，減少頻繁過流報警故障概率；
四、系統控制方案
主回路接線十分簡單，將三相電源接至變頻器輸入R、S、T端，將變頻器輸出U、V、W接至相應電機的三相端子即可。在接線時需注意端子標識，杜絕誤接或反接。詳情如下圖所示：
高速拉絲機接線示意圖
1、控制系統給拉伸變頻器開關量信號，當D1端與COM端閉合，則啟動變頻器，斷開則停止變頻器。
當D3端與COM端閉合，則也點動變頻器，斷開則停止變頻器。
2、當拉伸變頻器開始運行后輸出繼電器信號（T2A、T2C）給收卷變頻器，即是收卷變頻器D1端與COM端閉合，則啟動變頻器，斷開則停止變頻器，使拉伸變機和收卷機形成同步控制。
3、當拉伸變頻器開始運行從0HZ加速時，其模擬輸出信號（A01）發出相應的0—10V模擬信號，做為收卷變頻器給定頻率。使拉伸機和收卷機形成速度同步控制。
4、在拉絲機出線端與收線端之間安裝有張力擺桿，用來檢測輸出金屬絲的張力，作為拉絲收線張力信號反饋輸入收卷變頻器，即是收卷變頻器模擬輸入AI1接擺桿位置反饋信號（0～10V），將期望擺桿穩定運行的位置點設定為PID給定值。 系統運行過程中始終將反饋信號與給定值做比較，PID控制器根據其差值自動運算后，再與收卷的當前同步速度（模擬量AI2輸入）進行疊加，調節變頻器的輸出頻率，從而控制收卷電機轉速相對拉伸機線速度達到同步，同時，也使線材張力保持了恒定。
五、調試運行
1、自學習參數設置
由于需要采用無PG矢量控制，變頻器控制性能的優劣基于電機模型的精確程度，因此在首次運行電機前，需要對電機參數進行自學習：請盡量讓電機和負載完全脫開（空載運行），這樣自學習后，在無PG矢量控制性能更好。
第一步：把PP-01 = 1 恢復出廠值。
第二步：請按電機銘牌參數輸入下面的參數，其他參數請按出廠參數。
P1-01=XXX 電機額定功率 P1-02=XXX 電機額定電壓
P1-03=XXX 電機額定電流 P1-04= XXX 電機額定頻率
P1-05=XXXX 電機額定轉速
第三步：將功能參數P1-37設置為2（電機參數全面自學習），當變頻器P1-37設置為“2”確定后，鍵盤面板顯示“FUNE”表示進入自學習狀態了，然后按鍵盤面板上RUN鍵，鍵盤面板上“RUN”指示燈亮，表示在自學習中（P1-37設置為“2”時電機會轉動），當鍵盤面板上“RUN”指示燈滅了，鍵盤顯示“50.00”時，表示自學習已完成。
? 如果在“全面自學習（P1-37=2）”過程中報故障，再將功能參數P1-37設置為1（電機參數靜止自學習）。
2、參數設置
KE300A-10拉絲機專用變頻器內部根據不同用戶習慣設置出廠參數，主要為收線參數,放線參數。注意：出廠參數只是盡量減少用戶設置參數的工作量，實際使用時仍有一些參數需要根據使用需求進行調整或設置。具體的參數設置如下表：
? 拉伸變頻器參數設置
功能碼 | 設定值 | 功能 |
P0-02 | 1 | 端子命令通道 |
P0-03 | 2 | 模擬量AI1設定 |
P0-17 | 30 | 加速時間1 |
P0-18 | 30 | 減速時間1 |
P4-00 | 1 | D1端子功能：正轉運行 |
P4-02 | 4 | D3端子功能：正點動運行 |
P4-03 | 9 | D4端子功能：故障復位 |
P4-04 | 8 | D5端子功能：自由停車 |
P5-02 | 2 | 繼電器T1輸出：故障輸出 |
P5-03 | 1 | 繼電器T2輸出：運行輸出 |
P5-07 | 0 | 模擬輸出信號：運行頻率 |
P8-00 | 5 | 正點動運行頻率設置 |
P8-27 | 1 | 點動運行優先有效 |
? 收卷變頻器參數設置
功能碼 | 設定值 | 功能 |
PP-01 | 7 | 調出參數組 2 默認主+輔 PID 模式 |
P4-00 | 1 | D1端子功能：正轉運行 |
P4-02 | 9 | D3端子功能：故障復位 |
P4-03 | 8 | D4端子功能：自由停車 |
P8-13 | 1 | 禁止反轉控制使能 |
PA-04 | 100 | PID反饋量程值 |
PA-08 | 80 | PID反轉截止頻率 |
3、調試過程：
3.1、將功能參數設置好，如控制方式、頻率給定方式，加減速時間等。
3.2、將擺桿調至下限位和上限位時，查看U0-09監視參數，最小值做為P4-13參數設定值（下限位置是收線速越快），最大值做為P4-15參數設定值（上限位置是收線速越快慢）；
P4-13 | XXX | AI1模擬量最小輸入 |
P4-15 | XXX | AI1模擬量最大輸入 |
3.3、查看U0-10監視參數，該值做為P4-18參數設定值；
P4-18 | XXX | AI2模擬量最小輸入 |
3.4、將擺桿調至中點位置（該位置可調的），調出U0-16（PID反饋）監視參數做為PA-01參數設定值；
PA-01 | XXXX | PID鍵盤給定量 |
3.5、上電運行， 若擺桿啟動太快，通過延長PA-11 可使擺桿緩慢啟動。若擺桿啟動太慢，可逐步減小 PA-11 的值直到為 0。
六、使用效果
經過對該拉絲機的測試，均能很好的滿足客戶的要求，從而也得到了客戶的認可。并且使用了KE300A-10變頻器的拉絲機調速范圍寬、穩態精度高、加減速快、操作靈活方便、可靠性高，在PID快速速度跟蹤方面表現非常出色，大大提高了拉絲機的效率，滿足客戶的需求。在節省企業成本的同時增加了產品的產量和產品的品質。應用現場圖片如下所示：
七、結束語
邁凱諾（Micno）KE300A-10變頻器在拉絲機的應用，實際上很好地解決了拉絲機的電氣控制問題。其快速響應的PID功能，調速范圍寬，穩態精度高，加減速快，操作靈活方便，功能保護全及可靠性高等性能得到了充分的驗證，由于接線簡單，變頻器內自帶的PID，省去了以前必須外接PID控制器的控制方式，節省了客戶成本，讓客戶更具競爭力。
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