張會(huì)明

(江蘇亨通電力電纜有限公司,江蘇蘇州 215234)

電線電纜繞包機(jī)的設(shè)計(jì)

張會(huì)明

(江蘇亨通電力電纜有限公司,江蘇蘇州 215234)

繞包機(jī)在電線電纜行業(yè)應(yīng)用的非常廣泛,主要是在電纜上纏繞一層或者幾層介質(zhì),來(lái)提高電纜的性能。如：籠絞機(jī)、框絞機(jī)、管絞機(jī)、成纜機(jī)、屏蔽機(jī)等設(shè)備上面都有用,主要纏繞材料有云母帶、無(wú)紡布、銅帶等。繞包機(jī)的穩(wěn)定性,對(duì)電纜性能的影響和生產(chǎn)成本都有很大的影響。根據(jù)這些要求,我們自主研發(fā)了通用型的繞包機(jī)。

繞包 同步 穩(wěn)定

1 繞包機(jī)的簡(jiǎn)介

繞包機(jī)的主要作用就是，在電纜生產(chǎn)時(shí)候，讓包帶緊密的纏繞在電纜上面。

下面我介紹一種繞包機(jī)的應(yīng)用，這個(gè)是我們自制的銅帶屏蔽機(jī)，將銅帶纏繞在交聯(lián)電纜的線芯表面，要保證銅帶的節(jié)距穩(wěn)定，而且可以根據(jù)要求，任意的改變銅帶的節(jié)距。設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

牽引控制生產(chǎn)的速度，拉著電纜以設(shè)定的生產(chǎn)速度在走，繞包機(jī)跟蹤牽引的速度，將銅帶均勻的纏繞在電纜上。收線和放線都是單獨(dú)的控制系統(tǒng)，這里不做說(shuō)明。

原來(lái)老式的繞包機(jī)都是使用機(jī)械地軸傳動(dòng)，機(jī)械式傳動(dòng)可以保證同步性非常好，但是繞包節(jié)距不能隨意改變，而且機(jī)械故障非常多。本方案是采用電氣同步，與原來(lái)的相比，最大的優(yōu)勢(shì)就是設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，繞包的節(jié)距可調(diào)范圍更大、調(diào)節(jié)更容易，設(shè)備故障率也降低了。

2 電氣設(shè)計(jì)

這次我們采用了西門(mén)子PLC s7-200 CPU224XP，西門(mén)子精智觸摸屏TP900，和安川變頻器H1000作為主要的元件，設(shè)計(jì)了繞包機(jī)的電氣控制系統(tǒng)。主要的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

精智系列觸摸屏TP900，是西門(mén)子公司的新產(chǎn)品，以后會(huì)取代舊屏，而且組態(tài)軟件必須用博途，這個(gè)對(duì)我們來(lái)說(shuō)都是新的東西，我經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的摸索，都熟悉了。與S7-200 PLC組合，采用PPI通信方式，應(yīng)用于這些小型設(shè)備，可以說(shuō)是很完美的組合，完全能夠滿(mǎn)足我們的工藝需要。

圖1

圖2

變頻器我們選用安川H1000，重負(fù)載高性能變頻器，采用矢量控制模式，使異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速可獲得和直流電動(dòng)機(jī)相媲美的高精度 和快速響應(yīng)性能。異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)又比直流電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單、而且沒(méi)有碳刷等結(jié)構(gòu)，電機(jī)的維護(hù)也方便了。

在繞包帶纏繞的過(guò)程中，需對(duì)包帶施加一定的張力，我們選用了磁粉離合器控制。磁粉制動(dòng)器張力控制系統(tǒng)是根據(jù)輸出轉(zhuǎn)矩與通過(guò)其電感線圈電流具有優(yōu)良的線性關(guān)系，從而通過(guò)電流控制，達(dá)到恒定張力。還可以檢測(cè)包帶卷進(jìn)的大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)張力。張力的穩(wěn)定與否將直接影響線纜外徑的均勻性，進(jìn)而導(dǎo)致線纜其它相關(guān)性能的變化。因此，線纜繞包張力的控制對(duì)線纜的生產(chǎn)質(zhì)量十分關(guān)鍵，為了保證包帶緊密、平整地纏繞于線芯上，張力一定要恒定。

3 速度同步控制方式

繞包機(jī)通過(guò)編碼器采集當(dāng)前的生產(chǎn)速度，在觸摸屏上面可以調(diào)節(jié)繞包轉(zhuǎn)速與生產(chǎn)速度的比例，從而改變包帶的節(jié)距，以達(dá)到工藝要求。在生產(chǎn)速度改變時(shí)候，編碼器可以實(shí)時(shí)檢測(cè)生產(chǎn)速度，保證繞包機(jī)的轉(zhuǎn)速同步變化，從而保證節(jié)距的穩(wěn)定性。。在電纜生產(chǎn)中，同步性好就意味著設(shè)備性能好、產(chǎn)品質(zhì)量好。因此同步性在生產(chǎn)中占有重要地位。

斷帶檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)包帶使用的速度，和生產(chǎn)速度的關(guān)系，可以判斷斷帶與否。在帶子斷了以后，由于張力的作用，包帶的使用速度立即減小，而生產(chǎn)速度是不變的，根據(jù)這個(gè)速度變化的關(guān)系，可以判斷繞包斷帶，自動(dòng)停止生產(chǎn)線。

4 遇到的難題

在調(diào)試過(guò)程中，變頻電機(jī)在低頻段的速度與頻率不成比例，特別是在0到5Hz，大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)時(shí)候，電機(jī)的轉(zhuǎn)速和頻率線性不好，包帶的節(jié)距就不穩(wěn)定，這個(gè)就需要我們反復(fù)的測(cè)量這個(gè)轉(zhuǎn)速的特性，通過(guò)程序上加上一定的速度補(bǔ)償，把這個(gè)速度校準(zhǔn)。電機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)牡皖l到高頻，保證良好的線性關(guān)系，這樣才能保證節(jié)距的穩(wěn)定，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)這個(gè)繞包機(jī)的設(shè)計(jì)調(diào)試，我們成功的利用了電氣同步性，替代以前的機(jī)械式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，減少了維修的時(shí)間，降低了維修成本，而且這個(gè)繞包機(jī)的應(yīng)用非常靈活，有自己的控制系統(tǒng)，占空間小，可以任意的加在需要的設(shè)備上，可以根據(jù)產(chǎn)品需要隨意改變包帶節(jié)距，在我們公司得到了廣泛的應(yīng)用。

[1]廖常初.西門(mén)子人機(jī)界面組態(tài)與應(yīng)用技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]廖常初.S7-200PLC編程與應(yīng)用(第二版)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.