[发明专利]多级拉丝生产线自动控制系统

说明书

【技术领域】：本发明属于丝状金属物自动生产控制技术领域，涉及一种多级钢丝或其他丝状金属物拉拔生产线的自动控制系统。

该系统能有效地提高丝状金属物的生产质量和生产效率，且工作性能稳定、可靠性较高。

【背景技术】：在实际生产过程中，常常需要不同直径的金属丝，但原材料生产厂家生产的原材料不可能达到这个要求，因此需要对金属丝进行多级拉拔，最终实现所需直径的产品。随着国内工业的快速发展，市场对不同直径的金属丝的需求也快速增加，所以多级拉丝生产线的应用也越来越广泛。较早的拉丝生产线主要以德国、意大利等国进口的为主，这些系统有使用直流电动机作为原动机的，也有使用交流电动机作为原动机的。近年来，随着国内自动控制技术的进步和机械加工能力的提高，国内的多级拉丝生产线也得到了长足的发展。应用交流变频调速技术的多级拉丝生产线已经开始在国内的几家工厂生产。在这些设备上，大部分生产线都应用进口的变频器驱动原动机，从而实现交流变频调速。

就目前来看，国内外生产的拉丝机都不能很好地适应不同工业现场的要求。主要存在以下问题：1)要求变频器内置PID算法，并且要求其反应速度较快；2)生产线起动和停止过程中每一个拉拔环节同步性较差，尽管有些设备不会出现生产线断线的情况，但是对生产质量和生产效率会产生影响；3)生产线起动前需要将金属丝缠绕在每个卷筒上，大部分系统未设计系统的点动和联动信号，操作使用不方便。4)由于生产线采用变频器内置PID算法，因此PID参数的适应性较差，而且在变频器上手动调节PID参数费时费力。

【发明内容】：本发明的目的是解决现有多级拉丝生产线起动和停止过程同步性较差、PID算法参数调节不方便和系统功能不完善的问题，提供一种多级拉丝生产线自动控制系统。

本发明提供的多级拉丝生产线自动控制系统，包括N级由拉丝模、卷筒及其驱动装置构成的拉丝单元，以及拉丝单元后依次设置的排线导轮、中频炉、水冷器、张力盘、递送电动机和收线盘，其中N为大于2的自然数。在各级拉丝系统内分别安装有一个张力控制系统，该张力控制系统包括：

一个张力传感器，安装于各级拉丝系统内的卷筒和拉丝模之间，用于测量对应拉丝系统内的钢丝的张力值，并将该张力值反馈到可编程序控制器PLC中；

一个可编程序控制器PLC，通过可编程序控制器内部的PID算法，用于将反馈的张力值与给定值比较，根据比较结果输出一个控制信号给变频器，通过变频器改变异步电动机的转速，进而控制相应卷筒的旋转速度，从而增大或者减小金属丝拉拔时的张力大小，以实现最佳张力调节；

一个变频器和一个异步电动机，用于接受可编程序控制器PLC发出的控制信号，通过变频器改变异步电动机的转速，进而控制相应卷筒的旋转速度。

所述的张力传感器的构成包括，固定的传感器立柱，铰接在传感器立柱上的曲柄，该曲柄的一端通过旋转导轮与被测拉丝紧密接触，曲柄的另一端连接一个弹簧，曲柄铰轴通过履带连接角度传感器，旋转导轮将拉丝的张力转变为曲柄铰轴的转动，并由角度传感器反馈到可编程序控制器PLC。

本发明自动控制系统的整条生产线的设计过程中涉及了五大部分，具体过程如下：

第一部分、挂线：所谓挂线就是当金属丝断线或者一卷金属丝加工完毕后系统需要停止，在系统起动之前，需要将金属丝挂在生产设备上。挂线时需要系统具有点动和联动功能，具体讲就是，当1#卷筒需要挂线时，则只需要1#电动机低速运转，且将金属丝在1#卷筒上缠绕一定数量的圈数，此时1#卷筒挂线完毕；金属丝要挂在2#卷筒上时，需要1#电动机和2#电动机同时低速运转，实现2#卷筒的挂线；3#卷筒需要挂线时，1#、2#，3#电动机同时低速运转；依次类推，可以推广至多级挂线。当1#和2#卷筒之间金属丝堆积时，可以只允许2#电动机运转，这样就可以将两者之间的堆丝缠绕到2#卷筒上，同理，2#和3#卷筒之间出现堆丝现象时，可以只允许3#电动机运转，将中间堆丝缠绕到3#卷筒上，依此类推，可以推广到多级。基于上述表述的只允许1#、2#或其他一台电动机运转的操作功能称作点动功能；1#、2#，1#、2#、3#或者其他多台电动机同时运转的操作功能称作联动功能。