1 引言
拉絲機是金屬加工行業主要加工設備之一，主要是將粗線加工成各種規格細線，一般由放線、水冷、收線等部分組成，其中電氣傳動部份主要由拉線電機和收線電機實現。通過PLC來實現拉拔速度設定、操作自動化、生產過程控制、實時閉環控制、自動計米等功能。通過變頻器來控制電機的轉速。
2 直進式拉絲機變頻控制系統
該直進式拉絲機主要對精軋出來的不銹鋼絲進行牽伸，設計的工藝要求為：（1）最高拉絲速度18m/s；（2）加工品種主要是進線Ф6mm→出線Ф2mm（3）停車不能有斷頭（緊急停車除外）。
直進式拉絲機是拉絲機中最難控制的一種，由于它是多臺電機同時對金屬絲進行拉伸，作業的效率很高。不像以前經常遇到的水箱拉絲機和活套式拉絲機，允許金屬絲在各道模具之間打滑。由于比較容易在作業過程中拉斷，它對電機的同步性以及動態響應的快速性都有較高的要求。本系統共有六個的轉鼓，每個轉鼓由一臺變頻器控制并帶有機械制動裝置，和一個收線電機。每個轉鼓之間安裝有用于檢測位置的氣缸擺臂，采用位移傳感器可以檢測出擺臂的位置，當絲拉得緊的時候，絲會在擺臂的氣缸上面產生壓力使得擺臂內移。
圖1 設備外形圖
圖2 加工工藝簡圖
3 控制工藝原理
該直線式拉絲機控制系統主要分為：點動、聯動、加速啟動、自動工作和剎車五部分組成。
1） 點動：點動分為前轉和后轉。當踩下點動腳踏開關時，所選控電機以固定的轉速運行，使每個轉鼓上的線繞緊。
2） 聯動：聯動分為前聯和后聯。第一臺轉鼓沒有前聯，第六臺轉鼓沒有后聯，中間四臺轉鼓前聯和后聯都有。當踩下前聯開關時，所選控電機及之前的電機一起轉動繞絲；當踩下后聯開關時，所選控電機及之后的電機一起轉動繞絲。當聯動時，電機以某一固定速度旋轉。
3） 加速啟動：加速啟動與聯動類似，但沒有前后之分，當按下加速按鈕時，所選擇電機及之前的電機加速啟動到設定的速度。
4） 自動啟動：當把線全部繞到轉鼓上時，按下啟動按鈕，所有電機一起加速啟動，通過PLC里面的PID來調節各個電機的轉速，保證在高速運行的狀態下不會拉斷絲，直到速度達到設定值，收線機也一起運行。當按下停止按鈕時，所有電機減速停止。
5） 剎車及急停：當停車狀態下，為了防止斷線，所有轉鼓不允許轉動。當在運行狀態下，如果發生斷線，所有的轉鼓要立即停止，防止發生意外。
4 控制系統介紹
控制系統上位機采用和利時HT6600C系列觸摸屏，下位機CPU選用和利時LM3109 PLC控制器，上、下位機之間通過RS485進行通訊。通過邏輯編程處理來自觸摸屏以及按鈕、傳感器等信號，控制6臺變頻器。圖3為控制系統配置圖。
圖3 控制系統配置圖
4.1可編程控制器部分
本系統采用HOLLiAS LM系列PLC控制，配置1個CPU模塊LM3109、1個16通道數字量輸入模塊LM3212、1個8通道數字量輸出模塊LM3222、1個8通道模擬量輸入模塊LM3313和3個2通道模擬量輸出模塊LM3320。
1）CPU模塊：LM3109模塊的額定工作電壓為AC220V，自帶40點I/O，提供24路DC24V輸入/16路繼電器輸出。具有1個RS232和1個RS485通訊接口，支持專有協議（僅RS232）/Modbus RTU協議/自由協議。
2）數字量擴展模塊：LM3212模塊是16路數字量輸入處理通道，主要完成數字量信號處理，數字量輸入信號的額定工作電壓為24VDC。LM3222模塊是8路數字量輸出處理通道，主要完成觸點型數字量的輸出處理工作，輸出額定負載的電壓為24VDC或220VAC。
3）模擬量擴展模塊：LM3313模塊提供8通道模擬量輸入通道，輸入范圍-10-10V電壓信號和-10-20mA電流信號可選，主要完成現場模擬量的輸入、采集與處理工作。LM3320模塊有2路模擬量輸出處理通道，輸出范圍0～10V電壓信號或0～20mA電流信號，完成模擬量信號的輸出工作。
表1為系統I/O分配表。
4.2 監控部分
上位監控部份采用和利時HT6600系列觸摸屏，配以監控軟件來完成。觸摸屏上可以進行參數設置、電機啟停控制和顯示轉速和故障等信息。圖4-圖7為觸摸屏部分監控畫面。
