本文介紹了匯川MD380M和MD380通用變頻器在鋼絲繩捻股機上的應用，主要實現多電機同步傳動，解決了大慣量負載同步跟蹤的難點，借助匯川專有MD38DW3擴展卡，很好的實現了DP通訊和脈沖同步合一功能，高質量的實現了實時數據監控和工藝要求控制。
 概述：
      捻股機也被稱為捻股繩機組，是金屬制品行業中的后道成繩工序，將多根鋼絲或鋁絲，按照不同工藝的捻距要求、繩徑要求，實現多股有序列的合并成繩，廣泛應用與石油鉆井、電力傳輸、船舶提升裝卸、電梯提升等工農業應用場合。 
      傳統的捻股機，由放線部分、筒體部分、在筒體內的搖籃放線裝置部分、筒體安全罩、牽引部分、扭轉部分、減速箱、地軸傳動軸、收線部分和電器控制部分等組成。其中筒體部分由連接主電機的皮帶所驅動。傳統方式要實現不同捻距，只能通過改變減速箱的速比有級實現，同時減速箱的日常維護相對較大，單臺設備只能生產固定的幾種規格繩品。

圖1. 傳統捻股機

制繩工藝過程：
      鋼絲繩的生產工藝流程，一般要經過拉絲、捻制、捻股、合繩幾個大工序，具體如下：
拉絲部分：在鋼絲繩生產中的拉絲，是指將金屬的原材料，經過酸洗、磷化、剝殼、開坯這些工序，在這其間會進行一次或多次拉拔工序，從而改變原材料的內部分子結構，達到所需目標直徑的線材工藝過程。拉絲過程中主要設備以水箱式拉絲機或直進式拉絲機為主。原材料一般為0.14~10mm的黑色金屬和直徑0.01~16.00mm的有色金屬為主。

拉絲設備：

      酸洗是用酸液將鋼絲繩原材料上的表面銹蝕物和軋皮洗去過程，又被稱為剝殼，主要把表面氧化物除凈，防止鐵銹或其它雜質影響開坯質量和損壞拉絲磨具。
      磷化是將材料侵入磷酸鹽溶液中，經過反應使其材料表面形成一層不溶于水的磷酸液薄膜工藝，同時具有一定的防腐蝕性功能。
      開坯是將金屬強制從磨具的定型孔穿過，其尺寸和外形都會發生變化，拉制金屬線的模具孔有圓形、方形、八角形或其它特殊形狀。
      冷拔絲是指將普通的圓鋼，從其比它直徑小一些的孔中強行拉過，圓鋼的直徑會變小，根據等體積變比率，長度也會邊長，不斷重復這個過程，圓鋼的直徑就會進一步變小。但經過這種塑性變形后，鋼材的硬度會增加，其塑性會基本消失，所以在只要求強度不要求塑性的場合可以使用這種鋼材。
      回火是指因為鋼絲的內部分子結構已被破壞，只有通過回火才能實現再次還原鋼絲內部分子結構，從而便于再次拉絲，這樣不易斷裂，也能實現拉到我們想要的強度。簡單的說，強度就是我們的通常說的抗拉度，強度是拉絲拉出來的，不是經過熱處理而獲得的，這也是鋼絲繩制造工藝與機械加工工藝最大區別。一般的鋼絲繩強度有：1470N/mm2、1570N/mm2、1670N/mm2、1770N/mm2、1870N/mm2、1960N/mm2等，強度越高，拉力越強，但韌性越差，與使用要求有直接關系。
鋼絲繩的捻制：
鋼絲繩的捻制質量是影響其使用壽命和承載力的主要因素。

鋼絲捻制（圖8）

      鋼絲繩繞成股的方向和捻成繩的方向相同稱為同向捻，如繩股右捻為右同向捻，繩股左捻為左同向捻。這樣可以獲得內部鋼絲相互之間表面接觸較好，表面比較平滑、磨損小、撓性好，使用壽命也會變長，但缺點是容易松散和扭轉。鋼絲繩繞成股的方向和捻成繩的方向相反，稱為交互捻，如繩右捻，股左捻，稱為右交互捻；繩左捻，股右捻，稱為左交互捻。但這種鋼絲繩缺點是僵性較大，使用壽命低，但不易松散和扭轉。如果鋼絲繩繞成股的方向和捻成繩的方向一部分相同一部分不同，稱為混合捻，具有同向捻和交互捻的特點，但制造工藝較為復雜。

鋼絲繩的捻股：

鋼絲繩股和繩的區別

      單根為絲，多根絲為股，繩為多股合并。捻股的類型、結構、和生產工藝取決于繩的用途，一般鋼絲繩使用直徑0.1~6.00mm的圓端面碳素鋼絲，隨著鋼絲繩的品種不斷增多，結構也日益復雜，除采用各種涂層鋼絲外，還有使用不銹鋼絲和雙金屬鋼絲。
      在捻股中，還使用涂油和鍍層兩種防腐措施。所有的鋼絲繩必須涂油，油脂能夠保護繩芯，讓纖維芯不腐爛，不銹蝕鋼絲，并從內部潤滑鋼絲繩。表面涂油使繩股表面均勻的涂上防銹潤滑油脂，如在摩擦提升和礦井用繩上，需要涂上增磨合抗水性強的黑色油脂，其它用途則涂成膜性強抗腐蝕性好的紅色油脂。
      鍍層有鍍鋅、鍍鋁和鍍尼龍或塑料等。鍍鋅又分為鋼絲先鍍后拔的薄鍍層和鋼絲先拔后鍍鋅的厚鍍層兩種，厚鍍層的鋼繩機械性能比光面鋼絲繩的要低，但比較適應于嚴重腐蝕性環境中使用。鍍鋁鋼絲繩比鍍鋅鋼絲繩更耐腐蝕、耐熱、耐磨。涂尼龍和涂塑料分為涂繩和涂股后合繩兩種。
匯川MD380M系列系統應用方案：
系統框圖：
主回路采用共直流母線方式：

控制系統框圖:

系統控制特點：
(1) 筒體主機作為主電機，牽引電機為跟蹤筒體電機運行，跟蹤指令為主電機的編碼器1:1分頻信號；
(2) 使用匯川MD380M系列內置電子齒輪比參數，可以很容易實現牽引電機與筒體電機之間的定值速度差跟蹤，能夠獲得客戶想要的鋼絲繩捻距，不受傳統的有級減速箱速比限制；
(3) 可以獲得較高的生產效率，減小設備占地面積，簡化工序；現場使用了36小盤線放線，筒體速度可達100轉/分鐘，也是客戶車間內最大的生產鋼絲繩設備，生產效率也最車間中最高的；
(4) 使用MD380開環矢量下能夠實現對收繩電機的直接力矩控制，控制張力平穩；
(5) 匯川MD380M系列和MD380通用系列，都支持DP通訊功能，DP擴展卡有MD38DW3和MD38DP1兩種可選；MD38DW3為脈沖指令和DP通訊合二為一的卡，而MD38DP1為DP通訊和CANLINK通訊合二為一的卡；
(6) 編碼器使用差分編碼器，可以支持長距離信號傳遞，現場編碼器線纜為80米，能夠很好的實現對電機閉環矢量控制和同步指令脈沖傳遞；也可有效的抑制現場電氣干擾；
(7) 匯川MD380M系列內置速度同步和位置同步功能，脈沖同步精度高，現場對132kw的兩臺電機同步跟蹤精度在5個脈沖以內（4倍頻之后）；
(8) 整個系統的啟動、停止、工藝參數、變頻器內部的電子齒輪比和系統故障檢測功能等在HMI和PLC內部程序實現操作修改，可方便操作工操作和后續設備維護；
(9) 匯川MD380和MD380M系列變頻器，通過DP通訊數據映射功能碼數據區，可以很容易方便的實現對電機實時速度檢測、脈沖同步情況檢測、運行電流、變頻故障等數據監控，方便DP通訊數據傳遞；
(10) 此外，由于匯川獨特的CANLINK通訊功能，在與DP通訊功能配合使用，可以很好實現三級同步或四級同步控制中，對主機和從機的隨意設置，這樣方便系統控制，保證硬件線路接線唯一。

參考文獻：
深圳市匯川技術股份有限公司，《MD380用戶手冊》
深圳市匯川技術股份有限公司，《MD380M用戶手冊》
深圳市匯川技術股份有限公司，《MD38DP1安裝及使用手冊》
深圳市匯川技術股份有限公司，《MD38DW3安裝及使用手冊》