1 引言

現(xiàn)在電纜工業(yè)具有復(fù)雜、規(guī)模大、高速、高效的特點(diǎn)，因而對(duì)生產(chǎn)自動(dòng)化提出了越來越高的要求。隨著半導(dǎo)體集成電路大規(guī)模的發(fā)展，電線 設(shè)備從早期的分立元件構(gòu)成的簡(jiǎn)單邏輯線路系統(tǒng)，發(fā)展到CPU數(shù)字化平臺(tái)的智能化儀表和計(jì)算機(jī)構(gòu)成的獨(dú)立控制系統(tǒng)。目前大多數(shù)采用IPC和PLC及智能儀表 等自動(dòng)化控制技術(shù)集成控制生產(chǎn)線的流程線。

本文研討通過張力信號(hào)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使電纜生產(chǎn)線上電線的張力接近為零。

2 生產(chǎn)工藝問題分析

我們采用的電纜生產(chǎn)過程為：為保證擠塑機(jī)機(jī)筒內(nèi)塑料溫度恒定，設(shè)備采用水、風(fēng)同時(shí)冷卻方式。當(dāng)機(jī)頭擠出塑料溫度、光澤、速度合適時(shí)，啟動(dòng)生產(chǎn)線。在聯(lián)動(dòng)控制 狀態(tài)下，放線機(jī)、擠塑機(jī)、牽引機(jī)、收線機(jī)的運(yùn)行速度能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)自動(dòng)調(diào)整，以達(dá)到張力合適，穩(wěn)定生產(chǎn)的目的。裸銅墻鐵壁線經(jīng)過擠塑機(jī)機(jī) 頭后被塑封上均勻的塑料，測(cè)徑后經(jīng)水槽冷卻至40～60℃，通過風(fēng)機(jī)吹干去掉電線上的水珠后印字。

系統(tǒng)控制目標(biāo)為：電線前張力，電線后張力，擠塑機(jī)速度，電線線徑，點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度，冷卻水溫度，冷卻水箱液位，擠出機(jī)冷卻水壓力等。

3 電線生產(chǎn)主線控制模式

3.1 電線生產(chǎn)線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

恒線速度恒張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)用以牽引機(jī)的速度為全線的基準(zhǔn)速度，實(shí)現(xiàn)前后張力分段。收盤機(jī)為卷取張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，放盤機(jī)為開卷機(jī)張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，前后張力方向相反。 擠塑機(jī)的速度應(yīng)跟隨電線的牽引速度，同時(shí)也受線徑的擾動(dòng)調(diào)節(jié)。擠塑機(jī)溫度控制分四段獨(dú)立控制，也受線速度的影響。水冷卻系統(tǒng)采用水箱與水槽循環(huán)水溫度控制 方案。卷盤的自動(dòng)排線系統(tǒng)采用以線速度、卷徑、線徑作為變量控制電機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)用PLC控制啟動(dòng)和停止。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

電纜生產(chǎn)線采用PLC控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，用變頻器來控制牽引機(jī)，DSC直流調(diào)速裝置用來控制卷取機(jī)，收卷機(jī)和擠塑機(jī)，通過PLC在生產(chǎn)過程中進(jìn)行采集控制變頻器和DCS，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的啟動(dòng)，升速降速與運(yùn)行。系統(tǒng)因些而可靠易于操作。

圖1 電線生產(chǎn)線設(shè)備及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

(1)開卷機(jī)的工作。開卷機(jī)由DCS400控制，形成一個(gè)張力、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，它按照牽引機(jī)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。開卷機(jī)張力給定，張力反饋信號(hào)和開 卷機(jī)電流、張力雙閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)構(gòu)成了開卷機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，開卷機(jī)上的銅線盤半徑不斷減小，相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速必須逐漸增大才能保持電線上的張力 恒定，但實(shí)現(xiàn)裸銅線的線圈半徑檢測(cè)很困難于是我們采用電纜張力負(fù)反饋，這樣根據(jù)張力反饋信號(hào)的大小來調(diào)節(jié)開卷機(jī)的轉(zhuǎn)速，在整個(gè)過程中開卷機(jī)隨著牽引機(jī)的速 度轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使電纜張力保持恒定，如圖2所示。

圖2 開卷機(jī)工作原理

(2) 牽引機(jī)的工作原理。牽引機(jī)[1.2]是一個(gè)大慣性環(huán)節(jié)，通過變頻器來控制其啟動(dòng)、調(diào)速和停車，用它來提供基速，開卷機(jī)、卷取機(jī)和擠塑機(jī)跟隨牽引機(jī)的速度運(yùn) 行，從而才能保證電線的速度恒定，從而電線上的張力很小，牽引機(jī)的速度給定電壓通過一個(gè)比例調(diào)節(jié)器加在擠塑機(jī)的速度給定端，作為擠塑機(jī)的速度給定信號(hào);這 個(gè)信號(hào)決定了塑料的流速，從而決定了電線的線徑的粗細(xì)，因而牽引機(jī)的速度必須保持基本恒定，對(duì)于不同的線徑，通過變頻器施加相應(yīng)的給定，通過高度以滿足生 產(chǎn)所需電線直徑的線速度。但這個(gè)信號(hào)與線徑檢測(cè)儀輸出的線徑信號(hào)之間形成一個(gè)大滯后的閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)線徑回控的難度相當(dāng)大。

圖3 牽引機(jī)工作原理

3.2 電線生產(chǎn)的總體工作過程

先啟動(dòng)開卷電機(jī)及在給定段加一個(gè)微電壓給定，讓生產(chǎn)線上的電線有一定的微張力;再啟動(dòng)擠塑機(jī)，即將牽引機(jī)的 電壓給定通過一個(gè)比例運(yùn)算器用DCS400實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的給定端，使擠塑機(jī)先穩(wěn)定運(yùn)行下來，同時(shí)擠塑機(jī)中的熱電阻朋電，上料器中的塑料也 隨溫度的升高而開始溶化;牽引機(jī)接著啟動(dòng)，采用變頻器控制調(diào)速，對(duì)于不同規(guī)格的線徑采用相對(duì)立的電壓給定信號(hào)，電線越粗牽引機(jī)速度越小，相應(yīng)的給定電壓也 越小，卷取機(jī)最后啟動(dòng)，也是由DCS400實(shí)現(xiàn)張力、電流雙閉環(huán)可逆調(diào)速系統(tǒng)，從而集中保持電線上的張力恒定。卷取機(jī)和開卷機(jī)形成了獨(dú)立的控制系統(tǒng)。

4 PLC電氣控制

電纜生產(chǎn)線中采用PLC來控制開卷機(jī)、牽引機(jī)、卷取機(jī)和擠塑機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行和停車。

PLC裝置采用西門子S7系列。

PLC1中I0.1為生產(chǎn)線啟動(dòng)信號(hào)，I0.2為生產(chǎn)線停止信號(hào)。

PLC2中I0.1控制旋轉(zhuǎn)方向，I0.2為緊急停車信號(hào)，I0.3為故障信號(hào)，I0.4為斜率選擇信號(hào)，I0.5為固定速度1信號(hào)，I0.6為固定速度信號(hào)2信號(hào)。

梯形圖如圖4所示。

圖4 梯形圖

5 結(jié)束語

本系統(tǒng)詳細(xì)論述了電纜生產(chǎn)線的工作流程核心自動(dòng)化問題和所用設(shè)備，同時(shí)敘述了電纜生產(chǎn)線生產(chǎn)的原理及過程。