1950mm拉彎矯直機(jī)的電氣控制系統(tǒng)

王 剛， 董 寶

(東北輕合金有限責(zé)任公司 系統(tǒng)工程師站， 黑龍江 哈爾濱 150060)

1950mm拉彎矯直機(jī)的電氣控制系統(tǒng)

王 剛， 董 寶

(東北輕合金有限責(zé)任公司 系統(tǒng)工程師站， 黑龍江 哈爾濱 150060)

本文主要介紹了東北輕合金有限責(zé)任公司超大規(guī)格特種鋁合金板帶材項(xiàng)目南線板帶車間1號1950 mm拉彎矯直機(jī)的控制原理和電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成，電氣控制系統(tǒng)介紹了機(jī)列控制、多傳動控制、帶材對中控制和糾偏控制。

拉彎矯直機(jī)； 機(jī)列電氣控制； 多傳動電氣控制； 對中控制； 糾偏控制

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，拉彎矯直機(jī)正向著高速、高度自動信息化、大規(guī)格和高質(zhì)量工藝加工要求的方向發(fā)展。東北輕合金有限責(zé)任公司超大規(guī)格特種鋁合金板帶材項(xiàng)目中的南線板帶車間1號1950 mm拉彎矯直機(jī)性能先進(jìn)、自動化控制系統(tǒng)可靠性強(qiáng)，所加工的帶材能很好地達(dá)到產(chǎn)品工藝質(zhì)量要求。本拉彎矯直機(jī)組可以進(jìn)行板帶表面清洗、拉彎矯直和一定厚度的純拉伸矯直，配有進(jìn)口的矯直單元。拉彎矯直機(jī)組的拉伸部分由入口四輥張力輥組及出口四輥張力輥組組成，矯直單元由進(jìn)口矯直輥系組成。

1 拉彎矯直機(jī)的工藝原理

鋁合金板帶材在冷軋機(jī)加工時(shí),由于軋機(jī)輥型和輥縫的不穩(wěn)定形變原因會引起帶材板形不良,如雙邊波浪、單邊波浪、中間波浪等不良板型。導(dǎo)致這些板型缺陷發(fā)生的根本原因在于帶材寬度方向上的縱向延伸不均勻,出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力的結(jié)果。為消除板型不良,使帶材內(nèi)應(yīng)力分布趨于均勻,需要使用拉彎矯直機(jī)對帶材進(jìn)行矯正。帶材在拉彎矯直機(jī)張力輥與矯直輥的作用下可產(chǎn)生超過帶材屈服極限的拉應(yīng)力。

東北輕合金有限責(zé)任公司超大規(guī)格特種鋁合金板帶材項(xiàng)目中南線板帶車間1號1950 mm拉彎矯直機(jī)的工作過程包括：上料→開卷→展平→切頭→切邊→碎邊→縫合→清洗→擠干→鋁帶干燥→拉彎矯直→檢查→卷取→卸卷。

2 機(jī)列電氣控制系統(tǒng)組成

采用了技術(shù)成熟、可靠性高的西門子S7- 300系列可編程控制器來進(jìn)行機(jī)列各系統(tǒng)邏輯程序控制，發(fā)送控制命令給傳動程序控制器，并且接收傳動系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信息。主操臺安裝了一臺西門子MP377觸摸屏，用于拉彎矯直機(jī)控制參數(shù)的設(shè)置和顯示(如延伸率值、開卷機(jī)張力值、卷曲機(jī)張力值、機(jī)列速度值、卷徑值等)，以及一些輔助操作。開卷操作臺也設(shè)有一臺TP177觸摸屏，主要設(shè)置新卷直徑、圓盤剪開口度、對中置偏值設(shè)定，以及開卷卷徑超聲波測量探測器的標(biāo)定、圓盤剪開口度標(biāo)定等。

1950 mm拉彎矯機(jī)列控制系統(tǒng)組態(tài)如圖1所示，從站采用了ET200M和ET200S模塊，圖中+B1和+B2從站是機(jī)列交流電機(jī)控制站，+FZOP從站是液壓輔助操作臺，+GLO從站是板式過濾機(jī)操作臺，+OP1從站是開卷操作臺，+OP2從站是拉彎矯主操作臺，+OP3從站是卷取操作臺，+QXO從站是清洗操作臺，+GSO從站是供水系統(tǒng)操作臺，+AFT從站是A閥臺控制箱、+BFT從站是B閥臺控制箱, +CFT從站是C閥臺控制箱, +GFT從站是G閥臺控制箱, +EFT從站是E閥臺控制箱, +FFT從站是F閥臺控制箱，組態(tài)圖最下方為分別連接5臺ACS550變頻器的DP通訊適配器RPBA-01，從左至右依次為控制圓盤剪開口度電機(jī)、控制入口上卷小車電機(jī)、控制出口卸卷小車電機(jī)、控制高壓清洗1#輥刷、控制高壓清洗2#輥刷。

圖1 拉彎矯機(jī)列控制系統(tǒng)組態(tài)

3 多傳動電氣控制系統(tǒng)組成

圖2 傳動電氣控制系統(tǒng)組成

整條拉彎矯直機(jī)生產(chǎn)線均采用ABB全數(shù)字交流ACS800交直交變頻器，該交直交變頻器有全面的自身保護(hù)和自身診斷故障功能，其故障歷史信息自動存儲，并可以在調(diào)試和維護(hù)軟件DriveWindow或手持控制盤CDP312R上顯示，方便故障的查詢和處理。多傳動控制系統(tǒng)還包括一個可編程控制器AC800M，其采用的編程軟件是Control Builder，AC800M用于控制多傳動電機(jī)變頻器的參數(shù)給定和接收變頻器實(shí)際參數(shù)值，其內(nèi)部控制程序包括計(jì)算并分配各張力輥組間的速度和轉(zhuǎn)矩給定，計(jì)算開卷機(jī)和卷取機(jī)卷徑、進(jìn)行開卷機(jī)和卷取機(jī)靜態(tài)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償及加速轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償計(jì)算等。其傳動電氣控制系統(tǒng)組成如圖2所示。可編程控制器S7- 300主站和從站采用Profibus-DP通訊，S7- 300和AC800M也采用Profibus-DP通訊，AC800M和ACS800變頻器通過光纖分配器采用光纖通訊。

此拉彎矯直機(jī)多傳動部分共有23臺交流變頻電機(jī)，電機(jī)組成如圖3所示。傳動機(jī)組中起到拉伸帶材重要作用的為張力輥組部分。其機(jī)械部分由8根直徑較大的張力膠輥組成，電氣傳動上采用了10臺交流變頻電機(jī)驅(qū)動，其中入口第四張力輥和出口第一張力輥各由2臺電機(jī)同軸驅(qū)動，張力輥組中只有出口第一張力輥的1號傳動電機(jī)變頻器采用速度控制方式，其它張力輥傳動電機(jī)變頻器均采用轉(zhuǎn)矩控制(ADD模式)，并配合窗口速度限幅進(jìn)行控制。出口第一張力輥1號傳動電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩作為出口其它張力輥傳動電機(jī)的轉(zhuǎn)矩給定，入口第四張力輥1號電機(jī)的轉(zhuǎn)矩給定根據(jù)板帶合金型號的屈服強(qiáng)度、寬度、厚度等參數(shù)計(jì)算得出，入口第四張力輥1號電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩作為入口其它張力輥傳動電機(jī)的轉(zhuǎn)矩給定。開卷機(jī)、卷取機(jī)變頻器采用轉(zhuǎn)矩控制(MIN模式)方式；其它交流電機(jī)變頻器采用速度控制方式。帶材的延伸率由入出口張力輥組之間的線速度差值產(chǎn)生，并進(jìn)行閉環(huán)控制。延伸率的計(jì)算見公式(1)：

(1)

式中V1—入口四號張力輥的線速度；V2—出口一號張力輥組的線速度；ε—延伸率。

圖3 傳動系統(tǒng)機(jī)組構(gòu)成

4 對中控制系統(tǒng)(CPC)和糾偏控制系統(tǒng)(EPC)

此拉彎矯直機(jī)采用了北美公司的對中和糾偏系統(tǒng)，具有控制精度高、堅(jiān)固耐用，操作維護(hù)方便的特點(diǎn)。共安裝有一套帶材對中控制系統(tǒng)(CPC)和一套帶材糾偏控制系統(tǒng)(EPC)。開卷機(jī)帶材自動對中系統(tǒng)通過2個光電接收器接收光源產(chǎn)生電壓信號的差值發(fā)送給電子控制放大器，電子控制放大器同時(shí)接收大量程位移傳感器的橫向位移電壓信號，電子控制放大器通過比較接收到的此兩個信號產(chǎn)生的差值驅(qū)動液壓伺服閥，使開卷機(jī)基座產(chǎn)生橫向移動，直到差值為零。這樣就可以實(shí)現(xiàn)對中，使帶材正處于中心位置。

卷取機(jī)邊部自動糾偏系統(tǒng)(EPC)使任何在DSS傳感器檢測到的帶材邊部偏差，都可以精確地與卷取機(jī)的橫向移動相匹配。DSS傳感器檢測入料帶材的邊部位置，并輸出一個與帶材邊部橫向移動偏差量成比例的模擬量信號。安裝在卷取機(jī)上的位移傳感器提供一個與卷取機(jī)橫向移動量成比例的模擬量信號。H6600控制器比較DSS傳感器和位置傳感器的輸出信號，兩個信號的偏差值將驅(qū)動液壓伺服閥，使卷取機(jī)移動，直到位移傳感器輸出與DSS探測器輸出信號相等為止。這樣卷取機(jī)就可以靈活地連續(xù)跟隨帶材邊部位置橫向移動。

5 結(jié)束語

目前東北輕合金公司超大規(guī)格特種鋁合金板帶材項(xiàng)目南線1號1950 mm鋁帶拉彎矯直機(jī)已經(jīng)投入生產(chǎn)運(yùn)行，實(shí)踐證明該拉彎矯直機(jī)自動化控制系統(tǒng)穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，帶材矯正效果良好，能夠很好地滿足后續(xù)鋁加工設(shè)備的來料質(zhì)量要求。

ElectricalControlSystemof1950mmFlatteningMachine

WANG Gang，DONG Bao
(System Engineer Station, Northeast Light Alloy Co., Ltd. Harbin 150060, China)

This article mainly introduces the control theory and electrical control system configuration of No.1 1950mm flattening machine of south department of super size aluminum alloy material project of Northeast Light Alloy Co., including the line control, multiply driving control, material alignment control and deviation rectification control of the electrical system.

flattening machine； line control system； multiply driving electrical control； alignment control； deviation rectification control

2014-01-21

王 剛(1984-)，男，黑龍江海林人，工程師，大學(xué)本科，主要從事設(shè)備調(diào)試和維護(hù)工作。

董 寶(1982-)，男，黑龍江大慶人，工程師，大學(xué)本科，主要從事設(shè)備管理和維護(hù)工作。

TG333.23

B

1003-8884(2014)04-0005-03