1设备简单介绍

拉丝机俗称拔丝机，是拉拔金属丝的机械设备，可以将粗线原料变径成细丝并缠绕成卷，供下一道加工工序使用。该设备广泛应用于机械制造、五金加工、石油化工、电线电缆等行业，如图1所示。

2拉丝机控制原理介绍

拉丝机设备可大体分为收排线、拉丝、放线、张力与角度反馈四部分。这其中拉丝是拉丝机最重要的环节，金属丝通过电子齿轮的引导再经过模具逐步拉伸。而针对每一道拉丝工序都需要一台电机带动，其控制过程也最为复杂。下面从三个方面介绍一下具体工作原理，如图2所示。

（1）从机械角度来分析，是粗线径的丝线经过一个小于它线径的孔洞，被模具挤压成更细的丝线。速度与线材直径的关系表达公式：

VK-1·DK-12·=VK·DK2

根据这个公式可得各个模具前后线径与线速度的理论关系。

（2）从电气控制的角度来看，每一道次模具前后电机的转速可以用电子齿轮关联，在规定一个拉丝速度的前提下就可以根据各级模具和进线直径得来的电子齿轮比例计算各级电机的转速，如此得到一个以电子齿轮为核心的基本控制框架。

（3）在实际工作过程中，由于各种误差的存在，计算出来的理论速度并不一定适合，我们添加一个反馈机制-张力杆，控制系统快速获取张力杆角度，使用增量式PID修正算法，计算出合适的修正值附加在理论值上，修正电机的转速，使得张力杆始终保持在水平位置，从而令到各级拉丝速度平稳、少波动、不断线。

3拉丝机控制方案

本案例控制系统采用鸣志（MOONS’）开发的Extreme系列高性能运动控制器，该运动控制器能胜任多种高速、高精度的运动控制应用场合，集运动控制、逻辑控制、网络通信等功能于一体，是自动化解决方案的强大核心。在该方案中，重点针对拉丝机生产工艺中的两大应用难点提出了技术解决方案，并且在实际使用中获得了良好的效果，如图3所示。

• 难点1：多级电子齿轮耦合，且工艺多变

解决方案：控制器程序采用数组来表示多个轴及多个轴的对应参数，采用单主轴耦合模式，根据工艺选择，动态计算对应的电子齿轮耦合比例关系。实践检验，简化后的控制方式简单可靠好用。

•难点2：机械加工等其他因素造成理论计算的电子齿轮比和实际会有偏差

解决方案：设备上增加张力角度传感器反馈前后拉丝的实际平稳度，通过PID调节，动态调整电子齿轮比，有效消除机械加工和其他因素造成的电子齿轮比偏差问题。实践检验，经PID调整过的电子齿轮比能满足拉丝机的控制要求。

4鸣志控制方案优势

（1）整套采用鸣志MOONS'的系列产品——运动控制器、伺服驱动器、伺服电机，一站式服务，缩短开发周期。

（3）工艺库——独有拉丝工艺库，使用简单，控制精准，能够有效缩短编程调试时间。

（4）通讯方式——控制系统通讯方式多样，满足项目的多种通讯方式需求。

5总结

拉丝机整个系统对于速度控制要求比较严格，以及控制系统的精度和每个电机之间的协调性要求较高。整套方案提供一站式服务，采用鸣志（MOONS'）MCX运动控制器和M3伺服系统进行控制，能实时交换数据，减少传输延误，使得拉丝成品丝线均匀度提升，并可有效提升生产效率。