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1、1DANFOSS FC302 在电缆机械行业非滑动铝大拉中的应用The Application of FC-302 in the cable machinery industry合肥神马科技股份有限公司蔚伟 夏平生 程雪姣中文摘要：利用DANFOSS FC302变频器自由PID功能，通过PROFIBUS总线与西门子S7-300PLC通讯，组成一个完整的非滑动铝大拉丝机的控制系统。 中文关键词：FC302变频器 自由PID PROFIBUS通讯 Abstract : This paper introduces that typical control system which includes
2、DANFOSS FC302 converter connected with S7-300PLC via PROFIBUS network.Key Words: FC302 converter PID PROFIBUS一、 项目简介合肥神马科技股份有限公司位于国家级合肥经济技术开发区，是业界公认的中国目前品种类最多、产销量最大的电线电缆专用设备制造企业和专业从事设备进出口业务的外贸企业。随着经济的不断发展，科技的日新月异，电线电缆设备的自动化程度也在不断提升。公司于 2008年自主研发了以西门子 S7-300 PLC与多台 FC302变频器通过PROFIBUS通讯为主要控制方式的非滑动铝大拉丝
3、机，主要应用了 FC302变频器内部自由PID功能。拉丝是电线电缆生产工艺中的重要环节，非滑动铝大拉丝机用于根据不同拉伸道次将 9.5mm铝杆拉制成不同规格的圆铝单线或等同截面型线铝单线。拉丝机组主要由圈式放线架、拉丝主机、储线装置、双盘自动收线机、拉丝油供给系统及电气控制系统等组成。根据设备特点以及它的控制要求，我们选择了 S7-300PLC为主要控制器，FC302 变频器为驱动器，控制器与驱动器之间采用 PROFIBUS通讯，重点应用 FC302变频器内部自由PID功能的控制方案。具体配置见表 1：表 1 配置表名称 订货号 数量MP277，10.4 6AV6643-0CD01-1AX1
4、1CPU 6SE7 314-6CG03-0AB0 1IO 模块 若干只变频器 FC-302P45K 10变频器 FC-302P90K 1变频器 FC-302P30K 2二、 控制系统构成系统网络构成和硬件配置，见图 1。2MPI 连接 S7-300 PLC1# FC302 变频器（ 1#拉丝鼓轮）2# FC302 变频器（2#拉丝鼓轮）机）PROFIBUS 通讯11# FC302 变频器（11#拉丝鼓轮）。MP277人机界面图 1FC302是一款高性能变频器，适用于要求严格的应用场合。这种变频器可以采用各种类型的电动机控制原理，比如 U/F特殊电动机模式、VVC plus或磁通矢量电动机控制。
5、人机界面使用 MP277,10.4”， MP277 触摸屏为 TFT液晶显示（LCD）64K 色。SIMATIC S7-300是一种通用型 PLC，具有模块化、无排风扇结构、易于实现分布式配置以及用户易于掌握等特点。CPU 314-2DP 处理速度高，指令集功能强大，而且集成有2个 DP口，易于组态 PROFIBUS DP网路。系统硬件配置如图 2所示。图 2本方案与传统的机械轴联动的方案相比较，优越之处在于：1， 使得设备的机械结构变得简单，从而生产周期缩短，用户安装、维护也更为简便；2， 每道拉丝模的延伸系数可以单独设定，并且可以无极调整；33， 可以实现真正意义上的“快速换模”，即根据生
6、产规格要求，保留进线模具和最后一道出线模具，甩掉进线端和最后一道出线端之间的中间模具，快速、简捷。应用中的部分参数设置、监控画面如图 3所示。图 3三、 控制系统完成的功能非滑动铝大拉丝机设备如图 4所示。4图 4非滑动铝大拉丝机的主要功能是根据不同拉伸道次将 9.5mm铝杆拉制成不同规格的圆铝单线或等同截面型线铝单线，并且要求在整个拉制过程中无断丝、无滑动。在本系统中，拉丝主机共有 11模，每道拉丝鼓轮分别由一台交流变频电机单独驱动，各道拉丝鼓轮之间设有拉丝张力反馈系统。每台驱动装置接受来自 PLC的控制字、速度值以及各自张力反馈系统的张力反馈值，在驱动装置中，来自 PLC的速度值设为 PI
7、D系统的前馈值，来自张力反馈系统的张力反馈值设为 PID系统的反馈值。通过设置合适的 PID参数，来保证整个系统的稳定运行。PID 的功能框图如图 5所示。图 5本系统的主要控制要求是保证整个拉丝过程连续不断丝，当负载有变化时，各台驱动装置也必须稳定运行。因此就要求执行机构的负载特性必须足够硬。在 FC302变频器中，我们选用的电机控制原理是磁通矢量电动机控制，它能提供高精度的转速，而且速度、转矩的动态响应都非常好。每台装置上我们都配置了制动单元、制动电阻，用来消耗电机处于发电状态时产生的能量，从而保证装置在降速或停车时有比较快的响应。5四、 项目运行本项目自 2008年年初启动，最初进行的是一些初步的实验认证工作，这些工作完成后，进入产品设计、制作、调试阶段，调试完成后，产品达到了预期的设计目标，能够平稳地运行于设计最高速。2008 年下半年投入市场，深受用户的好评。同时由于FC302变频器性能优越、运行稳定，也得到了调试人员和维护人员的好评。五、 应用体会通过这个项目的实施，对 FC302变频器的性能和特点有了进一步的认识和体会。1， FC302变频器功能强大，系统稳定。2， FC302变频器的自由 PID性能优越，可作为一些系统的解决方案。3， MCT10调试软件使用方便，对现场调试帮助很大。
