電線電纜繞包機的設計

張會明

(江蘇亨通電力電纜有限公司,江蘇蘇州 215234)

電線電纜繞包機的設計

張會明

(江蘇亨通電力電纜有限公司,江蘇蘇州 215234)

繞包機在電線電纜行業應用的非常廣泛,主要是在電纜上纏繞一層或者幾層介質,來提高電纜的性能。如：籠絞機、框絞機、管絞機、成纜機、屏蔽機等設備上面都有用,主要纏繞材料有云母帶、無紡布、銅帶等。繞包機的穩定性,對電纜性能的影響和生產成本都有很大的影響。根據這些要求,我們自主研發了通用型的繞包機。

繞包 同步 穩定

1 繞包機的簡介

繞包機的主要作用就是，在電纜生產時候，讓包帶緊密的纏繞在電纜上面。

下面我介紹一種繞包機的應用，這個是我們自制的銅帶屏蔽機，將銅帶纏繞在交聯電纜的線芯表面，要保證銅帶的節距穩定，而且可以根據要求，任意的改變銅帶的節距。設備的結構圖如圖1所示。

牽引控制生產的速度，拉著電纜以設定的生產速度在走，繞包機跟蹤牽引的速度，將銅帶均勻的纏繞在電纜上。收線和放線都是單獨的控制系統，這里不做說明。

原來老式的繞包機都是使用機械地軸傳動，機械式傳動可以保證同步性非常好，但是繞包節距不能隨意改變，而且機械故障非常多。本方案是采用電氣同步，與原來的相比，最大的優勢就是設備的機械結構更簡單，繞包的節距可調范圍更大、調節更容易，設備故障率也降低了。

2 電氣設計

這次我們采用了西門子PLC s7-200 CPU224XP，西門子精智觸摸屏TP900，和安川變頻器H1000作為主要的元件，設計了繞包機的電氣控制系統。主要的結構如圖2所示。

精智系列觸摸屏TP900，是西門子公司的新產品，以后會取代舊屏，而且組態軟件必須用博途，這個對我們來說都是新的東西，我經過一段時間的摸索，都熟悉了。與S7-200 PLC組合，采用PPI通信方式，應用于這些小型設備，可以說是很完美的組合，完全能夠滿足我們的工藝需要。

圖1

圖2

變頻器我們選用安川H1000，重負載高性能變頻器，采用矢量控制模式，使異步電動機的調速可獲得和直流電動機相媲美的高精度 和快速響應性能。異步電動機的機械結構又比直流電動機簡單、而且沒有碳刷等結構，電機的維護也方便了。

在繞包帶纏繞的過程中，需對包帶施加一定的張力，我們選用了磁粉離合器控制。磁粉制動器張力控制系統是根據輸出轉矩與通過其電感線圈電流具有優良的線性關系，從而通過電流控制，達到恒定張力。還可以檢測包帶卷進的大小，自動調節張力。張力的穩定與否將直接影響線纜外徑的均勻性，進而導致線纜其它相關性能的變化。因此，線纜繞包張力的控制對線纜的生產質量十分關鍵，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

繞包機通過編碼器采集當前的生產速度，在觸摸屏上面可以調節繞包轉速與生產速度的比例，從而改變包帶的節距，以達到工藝要求。在生產速度改變時候，編碼器可以實時檢測生產速度，保證繞包機的轉速同步變化，從而保證節距的穩定性。。在電纜生產中，同步性好就意味著設備性能好、產品質量好。因此同步性在生產中占有重要地位。

斷帶檢測，通過檢測包帶使用的速度，和生產速度的關系，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，而生產速度是不變的，根據這個速度變化的關系，可以判斷繞包斷帶，自動停止生產線。

4 遇到的難題

在調試過程中，變頻電機在低頻段的速度與頻率不成比例，特別是在0到5Hz，大轉矩啟動時候，電機的轉速和頻率線性不好，包帶的節距就不穩定，這個就需要我們反復的測量這個轉速的特性，通過程序上加上一定的速度補償，把這個速度校準。電機的轉速從低頻到高頻，保證良好的線性關系，這樣才能保證節距的穩定，保證產品的質量。

5 結語

通過這個繞包機的設計調試，我們成功的利用了電氣同步性，替代以前的機械式傳動結構，減少了維修的時間，降低了維修成本，而且這個繞包機的應用非常靈活，有自己的控制系統，占空間小，可以任意的加在需要的設備上，可以根據產品需要隨意改變包帶節距，在我們公司得到了廣泛的應用。

[1]廖常初.西門子人機界面組態與應用技術[M].機械工業出版社.

[2]廖常初.S7-200PLC編程與應用(第二版)[M].機械工業出版社.