1 引言
現在電纜工業具有復雜、規模大、高速、高效的特點，因而對生產自動化提出了越來越高的要求。隨著半導體集成電路大規模的發展，電線設備從早期的分立元件構成的簡單邏輯線路系統，發展到CPU數字化平臺的智能化儀表和計算機構成的獨立控制系統。目前大多數采用IPC和PLC及智能儀表等自動化控制技術集成控制生產線的流程線。
本文研討通過張力信號控制電機的轉速，使電纜生產線上電線的張力接近為零。
2 生產工藝問題分析
我們采用的電纜生產過程為：為保證擠塑機機筒內塑料溫度恒定，設備采用水、風同時冷卻方式。當機頭擠出塑料溫度、光澤、速度合適時，啟動生產線。在聯動控制狀態下，放線機、擠塑機、牽引機、收線機的運行速度能夠根據生產工藝要求和生產經驗自動調整，以達到張力合適，穩定生產的目的。裸銅墻鐵壁線經過擠塑機機頭后被塑封上均勻的塑料，測徑后經水槽冷卻至40～60℃，通過風機吹干去掉電線上的水珠后印字。
系統控制目標為：電線前張力，電線后張力，擠塑機速度，電線線徑，點運動速度，冷卻水溫度，冷卻水箱液位，擠出機冷卻水壓力等。
3 電線生產主線控制模式
3.1 電線生產線系統結構
恒線速度恒張力調節系統用以牽引機的速度為全線的基準速度，實現前后張力分段。收盤機為卷取張力調節系統，放盤機為開卷機張力調節系統，前后張力方向相反。擠塑機的速度應跟隨電線的牽引速度，同時也受線徑的擾動調節。擠塑機溫度控制分四段獨立控制，也受線速度的影響。水冷卻系統采用水箱與水槽循環水溫度控制方案。卷盤的自動排線系統采用以線速度、卷徑、線徑作為變量控制電機。整個系統用PLC控制啟動和停止。系統結構如圖1所示。
電纜生產線采用PLC控制整個系統的運行，用變頻器來控制牽引機，DSC直流調速裝置用來控制卷取機，收卷機和擠塑機，通過PLC在生產過程中進行采集控制變頻器和DCS，從而實現生產線的啟動，升速降速與運行。系統因些而可靠易于操作。
圖1 電線生產線設備及系統結構圖
（1）開卷機的工作。開卷機由DCS400控制，形成一個張力、電流雙閉環調速系統，它按照牽引機速度進行調節。開卷機張力給定，張力反饋信號和開卷機電流、張力雙閉環調節系統構成了開卷機的調速系統，隨著生產的進行，開卷機上的銅線盤半徑不斷減小，相應的電機轉速必須逐漸增大才能保持電線上的張力恒定，但實現裸銅線的線圈半徑檢測很困難于是我們采用電纜張力負反饋，這樣根據張力反饋信號的大小來調節開卷機的轉速，在整個過程中開卷機隨著牽引機的速度轉動，從而使電纜張力保持恒定，如圖2所示。
圖2 開卷機工作原理
（2）牽引機的工作原理。牽引機[1.2]是一個大慣性環節，通過變頻器來控制其啟動、調速和停車，用它來提供基速，開卷機、卷取機和擠塑機跟隨牽引機的速度運行，從而才能保證電線的速度恒定，從而電線上的張力很小，牽引機的速度給定電壓通過一個比例調節器加在擠塑機的速度給定端，作為擠塑機的速度給定信號；這個信號決定了塑料的流速，從而決定了電線的線徑的粗細，因而牽引機的速度必須保持基本恒定，對于不同的線徑，通過變頻器施加相應的給定，通過高度以滿足生產所需電線直徑的線速度。但這個信號與線徑檢測儀輸出的線徑信號之間形成一個大滯后的閉環控制系統，實現線徑回控的難度相當大。
圖3 牽引機工作原理
3.2 電線生產的總體工作過程
先啟動開卷電機及在給定段加一個微電壓給定，讓生產線上的電線有一定的微張力；再啟動擠塑機，即將牽引機的電壓給定通過一個比例運算器用DCS400實現轉速、電流雙閉環調速系統的給定端，使擠塑機先穩定運行下來，同時擠塑機中的熱電阻朋電，上料器中的塑料也隨溫度的升高而開始溶化；牽引機接著啟動，采用變頻器控制調速，對于不同規格的線徑采用相對立的電壓給定信號，電線越粗牽引機速度越小，相應的給定電壓也越小，卷取機最后啟動，也是由DCS400實現張力、電流雙閉環可逆調速系統，從而集中保持電線上的張力恒定。卷取機和開卷機形成了獨立的控制系統。
4 PLC電氣控制
電纜生產線中采用PLC來控制開卷機、牽引機、卷取機和擠塑機的啟動、運行和停車。
PLC裝置采用西門子S7系列。
PLC1中I0.1為生產線啟動信號，I0.2為生產線停止信號。
PLC2中I0.1控制旋轉方向，I0.2為緊急停車信號，I0.3為故障信號，I0.4為斜率選擇信號，I0.5為固定速度1信號，I0.6為固定速度信號2信號。
梯形圖如圖4所示。
圖4 梯形圖
5 結束語
本系統詳細論述了電纜生產線的工作流程核心自動化問題和所用設備，同時敘述了電纜生產線生產的原理及過程。
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
