OPGW光纜是近幾年來流行的特種光纜,其優良的使用方式和廣泛用途使其具有廣泛的市場。由於生產這種光纜所需要的不銹鋼管,鋼絲,鋁合金和鋁包鋼絲通常是散圈提供或采用1米盤包裝,而OPGW生產線上所使用的線盤規格為0.63米,因此需要一種復繞機,將散裝的原材料復繞到0.63米的小盤上。
二、技術要求和系統構成
1、技術要求:生產線速度:≥300m/min;
張力要求:A:不銹鋼管:10N≤F≤50N;
B:鋼絲,鋁包鋼絲:100N≤F≤250N;
C:鋁合金絲:50N≤F≤150N;
計米精度:0.2%;
排線速度:自動跟蹤收線速度;
2、系統構成(電氣部分)
收線,排線和放線電機均采用變頻電機,驅動器采用三千電氣的 3000系列變頻器,操作和生產工藝參數顯示采用SIEMENS的TP-070觸摸屏,全線控制采用SIEMENS的S7-226+EM-231構成。S7-226的port0用於和3K3300通訊(Modbus),port1用於和TP-070通訊。
三、各系統簡介
1、收線速度控制
收線用於收卷鋼絲,鋼管。上下,開合線盤采用電動機帶動絲桿的方式。電機采用普通的交流電機加接觸器控制。而收線電機采用變頻電機和3000控制。收線速度由速度電位器通過EM-231送入S7-226,再通過Modbus協議由S7-226加到3000上。由於生產線的速度較快,線盤具有較大的轉動慣量。收線的加速度不宜太大,因此收線速度的設定采用PID運算。同時收線盤應采用高速平衡盤。
驅動器類型:3000,7.5KW。
2、線徑控制
由於排線速度需要根據線徑自動跟蹤收線速度(U=K*ω*D)。
其中U:排線速度,K:修正系數,ω:收線速度,D:線徑
所以排線電機驅動器的設定由以下兩個因素決定:
收線速度通過旋轉編碼器測定,其信號通過S7-226的I0.6和I0.7送入PLC(高速計數器4),PLC編程采用定時中斷,在單位時間內測量高速計數器的計數值媽為收線速度。
線徑設定通過TP-070設定,並送入PLC,PLC將上述兩個參數相乘並乘以相應的修正系數(根據機械變速比決定),即為排線速度,通過Modbus協議送入3000。
需要註意的是,由於排線電機在使用過程中需要高速換向,因此當收到換向信號時,電機需要高速的降速和升速過程,3000需外接制動電阻。
排線驅動器類型:3000,0.75KW。
3、放線張力控制
在整條生產線上,收線電機決定線速度,而張力則是由放線電機決定,由於較高的張力要求,放線需采用主動工作方式。
當復繞不銹鋼管時采用速度方式,P1000=2,速度給定由跳舞輪電位器送入PID板,經過PID運算由3k3000模擬量輸入1#口輸入。其張力的大小由跳舞輪的配重決定。
當復繞鋼絲,鋁包鋼絲,鋁合金絲時采用張力方式,P1000=5,速度給定由USS4協議設定一個反向速度,當鋼絲拉緊以後,速度環飽和,根據線速度和放線角速度即可以確定放線盤半徑,根據工藝張力要求,通過設定電機電流比率(P0640)即可以控制張力。
由於在張力方式時放線電機處於發電狀態,因此驅動器必須外接制動電阻,制動電阻必須具有足夠的制動電流和功率。
放線驅動器類型:3000,7.5KW
4、計米和線速度系統
計米和線速度傳感器采用旋轉編碼器,由S7-226的I0.1和I0.2端(高速計數器0)送入PLC。該計數器值乘以修正系數(有計米輪徑和編碼器線數決定)即為計米值。單位時間內高速計數器的計數值即為全線速度。計米值和全線速度通過TP-070顯示。
四、設計特點
由於采用Modbus協議,電氣系統具有以下特點:
1、電氣硬件設計簡潔,明快。給調試和維修帶來很大方便。
2、系統抗乾擾能力大為提高。
3、改變工作方式非常方便(由於3k3000采用BICO技術,通過Modbus改變關鍵參數,即可以達到目的)。
4、由於采用Modbus協議和3k3000變頻器,大大降低瞭制造成本。通常類似的系統需采用直流系統,昂貴的直流電機和驅動器,是制造成本居高不下的根本原因。而采用3k3000則可以較低的成本,達到上述工藝目的。另外由於采用Modbus協議可以省略D/A模塊,在一定程度上也可以降低成本。