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1、铜线拉丝机滑差控制改造单位：台一铜业（广州）有限公司姓名：邹才明摘要：铜线拉丝机S20型机型，其主要控制部件“滑差 控制器”由分立电子元件组成。故障率高，调试复杂，维修费用高， 为了提高滑差控制型铜线拉丝机的性能，提高运行速度，方便调试， 减少故障，将拉丝机滑差控制器改为PLC控制。铜线拉丝机滑差控制 的关键是迅速而准确地检测伸线线速（基准线速信号）、卷取轴线速 （卷取变量线速信号）的脉冲信号传送给PLC控制器，经高速计数、 高速计数器比较置位、比较复位指令进行运算，并由PLC输出控制信 号来控制调节装置电机正转或反转来实现卷取轴线速的稳定，保持拉 丝机滑差控制在5%，达到降低铜线拉丝机故障率
2、，提高铜线拉丝的品质。关键词：1、线速的检测速度、准确度2、PLC高速计数器比较置位及运算3、张力调节装置及驱动电机我们公司是家生产漆包线的大型企业，公司有各种型号拉丝机两百多台，其中部分是十年前生产的拉丝机，滑差控制器由分立电子 元件组成，其调试元件为可变电阻，故障率高。根据铜线拉丝机S-20型，结构简图如附一图所示铜线母材从伸线箱经过多级眼模拉伸后进入卷取箱，铜线走向 是：伸线出口眼模一一仕上轮一一计米轮一一张力轮一一排线导轮一 一卷取轴。经结构分析，为了稳定铜线拉丝机滑差为5%，计米轮与 仕上轮的线速比应始终稳定在95%，当小于95%时滑差增大，铜线则 会在会仕上轮上磨花和卷取轴铜线松卷
3、，造成品质不良，当大于95% 时，将导致卷取轴铜线制品卷得过紧甚至拉断铜线。怎样解决随着卷取量的增加卷取轴线速度不断增大，如何迅速 准确的降低卷取轴的线速度并始终保持计米轮与仕上轮的线速比稳 定在95%，是改善拉丝性能和保证铜线拉丝品质的关键在于滑差，产 生滑差异常主要原因有如下三种情况第一、由于线速不稳，线速检测元件异常；第二、滑差控制器受外界温度、振动、老化的影响时出现控制偏 差和异常；第三、卷取轴线速调节装置是控制滑差稳定的重要部件，所以， 驱动卷取轴线速调节装置电机的启动运行时间以及停止 性能将直接影响到滑差的稳定。为了解决上述问题，我们经过反复的分析和论证，决定对铜线 拉机滑差控制进
4、行改造，从根本上解决滑差控制故障率高的问题。铜线拉丝机的伸线速度是通过仕上轮（直径125mm）转速检测接 近传感器（每转一周检测到2个脉冲）检测的伸线线速作为基准脉冲 信号；卷取轴线速度是通过计米轮（直径63、7mm）转速检测接近传 感器（每转一周检测到2个脉冲）检测的卷取轴线速脉冲信号。两种 脉冲信号的检测速度和准确度是提高拉丝机性能和运行速度的关键。 因此，改造后的接近传感器选用“ALX1204E1”，高频振荡型接 近传感器，它是非接触检测元件，避免了对传感器自身和目标物的损 坏，无触点输出，使用寿命长，采用高频电磁感应检测，提高了检测 速度和灵敏度，使拉丝机的线速检测更快更准。是提高拉丝
5、机速度和 滑差的稳定性的基础。由铜线拉丝机滑差控制改为PLC控制，运用PLC高速计数器为 中断处理运算方式，是根据计数输入的OFF至ON以中断方式计数。 计数器的当前值等于设定值时，计数器的输出接点立即工作，不受扫 描周期的影响。使用高速计数器HSCS （比较置位），HSCR （比较复 位）指令，能进行中断比较、外部输出，提高运算的速度和输出速度， 提高拉丝机的运行速度和减小张力调节的响应时间。根据铜线拉丝机滑差控制改PLC控制原理及过程由附图二：由PLC 的控制I/o图和梯形图可知，当Xo选择运转时闭合，启动铜线拉丝 机时，同时X3运行触点闭合，检测到的脉冲信号作为基准信号经X2 进入PLC
6、高速计数器C237, C237开始计数，当计数达到设定值K400 时，C237触点动作，此时T0得电计时开始，同时经T0常闭点M2线 圈得电触点动作，M2得电时间为T0设定值0、40秒，当T0延时时 间到，T0触点动作，T0常开点闭合；C236、C237、M0、M1同时复位， T0常闭合点断开使M2复位；C237复位后又开始新一轮计数。同时驱动主电机经传动装置和张力调节机构带动卷取轴运转，其 线速由计米轮经高频接近传感器检测（卷取轴在运转中，随着卷取量的增加，卷径也不断增大，线速度也随之增大）到的变量线速信号，经X1送入PLC高速计数器C236计数，经高速计数器DHSCS和DHSCR 指令运算
7、，由运算结果输出来驱动张力调节装置来调整卷取轴线速， 只要卷取线速度不断增加，则张力调节就在不断的进行。分析PLC梯 形图可知C236计数器脉冲信号有以下三种情况：第一种情况：当32位高速计数器C236的当前值到DHSCS K5 C236 M0预置K5而未达到语句DHSCR K910 C236 M0的预置K910 时，若此时高速计数器C237已计数先达到设定值K400时，C237触 点动作使M2辅助继电器常闭点断开，使C236停止计数并保持。此时 由于M0置位，M0常开点闭合，常闭点断开（X0为选择运转时为闭合， X3变频器运行时为闭合。）则在M2动作并延时T0时间0.40秒内， Y1输出驱动
8、张力电机带动张力调节装置，使卷取轴加速。提高卷取 张力。当T0延时时间到0. 40秒时，M2失电复位，同时，T0常开点 复位，计数器C236、C237和辅助继电器M0、M1同时复位，C236、C237 开始下一轮计数第二种情况：当32位高速计数器C236的当前值达到语句DHSCR K910 C236 M0的预置值 K910 而未达到语句DHSCS K920 C236 M1 的预置值K920时，而高速计数器C237已到达设定值K400触点动作 使M2辅助继电器常闭点断开，高速计数器C236停止计数，由于此时 M0已被C236计数器比较复位，此时即便是M2的触点闭合Y1 Y2均 不得电。当T0延日
9、寺后该继电器触点T0动作，C236 C237 M0 M1 同时复位，C236 C237又开始下一轮计数第三种情况：当32位高速计数器C236的当前值达到语句DHSCSK920 C236 M1的预置值K920而未达到语句DHSCR K8000 C236M1的预置值K8000时，而高速计数器C237先达到设定值K400时， 计数器C237触点动作，使M2辅助继电器的常闭点断开，C236计数 器停止计数，由于此时M1已被高速计数器C236置位，所以M2的触 点动作时Y2线圈得电并保持T0延时设定时间0.40秒输出驱动张力 电机带动张力调节机构，使卷取速度减慢，从而降低卷取轴的转速。 当延时T0时间到
10、，T0触点动作，C236、C237、 M0、M1同时复位， C236 C237又开始下一轮的计数。当铜线拉丝机的型号不同时，母材入口的线径会有所不同，出 口模具以及生产出的成品铜线线径也不同，所以其要求的张力、仕上 轮和计米轮的直径也大不一样，可根据铜线拉丝机有关运算公式 计算出的数据为依据，修改语句DHSCS K920 C236 M1 DHSCR K910 C236 M0中的K值（K值应在600-1200之间）控制滑差稳 定在5%。张力调节装置驱动电机是驱动调节机构迅速准确的调节滑差 和保持滑差稳定不变的关键部件，原拉丝机采用交流异步电机减速箱 驱动，现在改为由永磁同步低速电机驱动，减少了因
11、减速齿的磨损而 导致调整的误差和随性不足而影响拉丝机的拉丝品质，低速永磁同步 电机的转子使用永久磁铁，因此即使电源处OFF的状态也具有一定的 保持力。提高了停止定位精度，低速永磁同步电机还具有起动迅速和 速度稳定及较硬的机械特性，所以提高了张力调节装置的稳定性、提 高了拉丝机滑差调节的随动性，使拉丝机拉丝质量更加稳定。PLC程序中T0延时设定值K4为每次速度调节装置驱动电机的 动作时间。C237高速计数器设定值K400是伸线基准线速由仕上轮检 测到的脉冲信号数（滑差为5%）。每次拉丝机启动后要立即按下复 位键使调节装置电机正转带动皮带向加速侧移动，直到碰到限位开关 挡板，限位开关动作、电机停止
12、、卷取轴按开机所需要的最高限速运 行，此时主轴电机也已按启动加速时间运行完成进入按PLC控制运行 状态。铜线拉丝机的正常停机则有计米设定值到计米器触点动作控制 的。当计米器故障时，如果计米到而触点不动作导致不停机时，拉丝 机将再运行一小段时间后调节装置碰到卷取轴转速最低限位开关挡 板，限位开关动作，使卷取机进入制动状态并停机，而不致造成制品 不良和屑线的产生。我们以三菱PLC控制铜线拉丝机张力滑差控制的改造方案，应用 于老型号伸线机改造，经近两年的运行观察，改造后的机台很少出现 因PLC、传感器和速度调节装置电机故障而引起滑差故障。同时拉丝 机的线速由原来的1800米/分，提高到现在的2300
13、米/分，即提高了 拉丝机的生产效率，购买一台滑差控制器近万元改造一台拉丝机费用 不到1500元。改造后的拉丝机可以从根本上降低故障率，提高运行 速度和产量，并降低成本。至今公司已改造拉丝机36台，说明这次 拉丝机改造是成功的。随着科技的发展，技术水平的不断提高，生产 设备也需要改造和更新。经过此次拉丝机改造，使我认识到从事设备 维修工作，要针对故障现象结合设备的控制原理进行深入研究，拓宽 思路，综合分析，运用新技术、新成果来解决生产设备及生产过程存 在的问题，不断地进行科学改造和提高维修质量，生产设备性能，更 好的服务于生产。致谢：本人在撰写本篇论文提出的宝贵意见，谨此表示诚挚的谢意铜线用连续拉丝机S20型说明书2008年月12月15日
