倍尺飛剪反爬后抖動的解決方案探析

屈 凱 田建國

（山東石橫特鋼有限公司，山東 泰安271612）

0 引言

山東石橫特鋼一棒車間建立于2005年，是一條全連軋生產(chǎn)線，產(chǎn)品以螺紋切分、錨桿為主，設(shè)計年產(chǎn)量60萬t，實際年產(chǎn)量100萬t。成品倍尺分段飛剪為起停式，電機為南陽電機廠生產(chǎn)的，型號ZFQZ－335－42 360kW，額定電壓660V，額定電流593A，基速600r／min，勵磁方式為它勵。

剪切軋件速度3～18m／s，最大斷面1 300mm2，在剪切Φ10～28mm螺紋鋼等產(chǎn)品時用回轉(zhuǎn)，在剪切Φ30～40mm螺紋鋼等產(chǎn)品時用曲柄。

傳動系統(tǒng)采用西門子全數(shù)字直流調(diào)速裝置6RA70，控制PLC為西門子S7－300系列，通過PLC模擬量輸出來完成速度給定，飛剪剪刃位置定位采取接近開關(guān)與增量編碼器配合完成。

1 問題提出

倍尺飛剪自投運以來，運行穩(wěn)定，剪切正常。但在2013年4—6月期間，偶爾出現(xiàn)剪刃在反爬停止階段發(fā)生抖動的現(xiàn)象。進入7月份，抖動現(xiàn)象愈發(fā)頻繁，且減速機同時發(fā)出異音。對機械部分多次進行排查無果，轉(zhuǎn)而進行電氣排查。

2 問題分析

2．1 飛剪剪刃定位原理

如圖1所示，增量編碼器計數(shù)在PLC中累計，當質(zhì)子碰接近開關(guān)時清零后重新計數(shù)，該位置為兩剪刃相對位置，即剪切位置。以1 024脈沖編碼器為例，每運轉(zhuǎn)一周，質(zhì)子運動360°，因此，PLC可根據(jù)累計的脈沖數(shù)判斷飛剪剪刃的位置：α＝A×360／1 024式中，α為剪刃位置；A為脈沖累計數(shù)。

圖1 飛剪剪刃定位原理

2．2 飛剪工作流程

剪切狀態(tài)可分為5個不同的部分：

（1）加速區(qū)；

（2）勻速區(qū)；

（3）減速區(qū)；

（4）反爬區(qū)；

（5）停止區(qū)。

以上剪臂為例，飛剪工作流程如圖2所示。

圖2 飛剪工作流程

（1）加速區(qū)。在得到剪切命令以后，飛剪由靜止狀態(tài)轉(zhuǎn)為運行狀態(tài)，電機加速使飛剪達到與軋件匹配的剪切速度。此時飛剪速度為：

（2）勻速區(qū)。在飛剪達到剪切速度，但剪刃尚未到達剪切位置時，飛剪保持剪切速度勻速運行：

（3）減速區(qū)。剪切后，飛剪因慣性繼續(xù)運行，此時給予飛剪一個低速：

（4）反爬區(qū)。當轉(zhuǎn)動超過一定值時，飛剪開始反爬找到停止位：

2．3 故障診斷

現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，剪刃發(fā)生抖動是在制動結(jié)束、反爬尋找停止位置的最后階段，此時飛剪運行在低速，速度非常小，速度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)能力差，抖動原因應(yīng)該是直流電機在低速運行時直流調(diào)速能力差，使速度不斷振蕩。

3 問題處理

（1）由于低速時調(diào)速器調(diào)節(jié)能力弱，因此需要在飛剪處于低速運行時降低速度比例調(diào)節(jié)系數(shù)，來使速度動態(tài)響應(yīng)效果更加柔和，避免速度相應(yīng)過快，反復(fù)調(diào)節(jié)后產(chǎn)生振蕩。因此，在低速時降低速度調(diào)節(jié)環(huán)的比例系數(shù)，而在其他運行時段保持不變。所以，可以在調(diào)速裝置中，根據(jù)速度的變化設(shè)定一個不同的速度比例調(diào)節(jié)系數(shù)，以西門子6RA70系列調(diào)速器為例，可以設(shè)置參數(shù)如下：P550＝3，P556＝4%，P559＝4%，P225＝7．3（優(yōu)化后自動設(shè)置）。

當速度大于4%時，比例系數(shù)設(shè)置為7．3，并保持不變；當速度小于4%時，比例系數(shù)設(shè)置為3。具體如圖3所示。

圖3 參數(shù)設(shè)置

（2）為了減短低速運行時間，修改PLC中程序設(shè)置，在反爬初期，加大反爬速度為－4%，待剪刃反爬至停止位之前10°時，再將速度降低為－2%。

4 結(jié)語

通過以上2種手段進行處理，倍尺飛剪反爬期間抖動現(xiàn)象基本消除。但針對不同的設(shè)備、不同的生產(chǎn)工藝，需要對速度及比例系數(shù)不斷進行調(diào)節(jié)試驗，直到滿足工作為止，而這需要大量的實踐來完善，才能最終獲得合理的參數(shù)設(shè)置，來徹底解決抖動問題。