西門子6RA70在棒材冷床上的應用與研究

2015-07-26 09:02:54山東鋼鐵集團萊蕪分公司棒材廠山東萊蕪271104

山東工業技術 2015年2期

陳　偉（山東鋼鐵集團萊蕪分公司棒材廠,山東　萊蕪　271104）

陳偉
（山東鋼鐵集團萊蕪分公司棒材廠,山東萊蕪271104）

摘要：在軋鋼產線中，后部工序冷床的電氣控制系統相對復雜，其自動化程度對提升生產率至關重要。文章首先介紹了冷床的工藝流程，結合工藝流程分析6RA70全數字直流調速裝置在棒材冷床上的應用。為棒材企業生產提供參考。

關鍵詞：直流調速；6RA70；冷床；同步控制

1　棒材冷床控制系統

冷床區自動化控制系統的主要實現整個冷床區設備的手/自動控制及聯鎖，冷床區液壓站設備的手/自動控制及聯鎖。設備起停狀態監控，工藝參數的設定，故障報警及記錄。控制功能主要包括：制動上鋼、冷床步進、自動下鋼、矯直系統、冷床液壓站等以及與其他PLC通信。

2　6RA70全數字直流調速裝置

6RA70系列全數字直流調速裝置為三相交流電源直接供電的全數字控制裝置，用于可調速直流電機電樞和勵磁供電。其直流調速裝置的功率部分由電樞主電路和勵磁主電路組成。電樞主電路晶閘管整流器，單象限工作裝置的電樞回路晶閘管整流器為一組三相橋式全控整流電路，四象限工作裝置的電樞回路晶閘管整流器為兩組三相橋式全控整流電路組成的無環流反并聯可逆電路。勵磁回路晶閘管整流器采用單相半控橋整流電路；調速裝置采用兩臺高效能的微處理器及其附加電路組成數字控制系統，用以完成系統的自動調節控制、邏輯操作、故障診斷、運行狀態和故障顯示等各種功能，并且這些功能可在軟件中通過參數構成的程序塊實現。

3　6RA70在棒材冷床上的應用

3.1控制結構

冷床電機采用SIEMENSS7-400PLC（2#PLC）一臺與6RA70直流調速裝置驅動。具有ET200M遠程站2臺；操作站4CS一臺。2#PLC柜置于2#電氣室內，傳動柜信號直接接入主機。操作臺4AOS、操作箱9AOC信號進設在4CS中8ACC的ET200M遠程站。冷床區液壓站信號進設在操作箱4ACC中ET200M遠程站。

S7-400PLC通過PROFIBUS-DP網，與2臺ET200M遠程站、調速裝置以及編碼器連接。S7-400PLC同時通過標準工業ETHERNET網，與操作站（4CS）和其他PLC連接。4CS操作站置于操作室4CS.用于對冷床區設備狀態監控及工藝參數的設定。

3.2速度控制

棒材冷床電機在運行中，其勵磁電流是保持不變的，是改變其電樞電流來控制其速度的。6R70系列直流調速裝置的功率部分由電樞主電路和勵磁主電路組成。

電樞主電路晶閘管整流器，單象限工作裝置的電樞回路晶閘管整流器為一組三相橋式全控整流電路，四象限工作裝置的電樞回路晶閘管整流器為兩組三相橋式全控整流電路組成的無環流反并聯可逆電路。

由于棒材冷床控制有同軸的雙電機組成，電機的機械特性不可能完全一樣，因此，控制方式采用電機主從控制模式，電機主傳動在運行時的模式為速度閉環，轉速環為外環的轉速電流雙閉環調速系統。其控制方式為邏輯無環流可逆調速系統。

主從傳動兩個模式一起由可編程序控制器給予指令進行合閘。不需要對從傳動的斜坡和速調進行激活。電機需要停止運行時，全部依據主傳動的斜坡減速時間減速進行，原理如圖1所示。

3.3參數調試

6RA70操作面板PMU由五個七段數碼顯示管和三個發光二極管LED及下面的三個按鍵組成。其中五個七段數碼顯示管和三個發光二極管LED用于狀態顯示，三個按鍵用于參數設定。此外，操作板PMU還有X300插頭，此插頭帶有RS232或RS485標準的USS接口。借助基本操作板PMU可以完成運行要求的所有參數的設定和調整，以及實測值的顯示。兩個傳動裝置的參數通過一個串行接口進行裝置間的數據交換。按工程技術人員設定的地址進行數據交換。傳動裝置之間信號可以以完全數字的形式從一臺傳動裝置傳送到另一個傳動裝置。其傳動裝置串行接口鏈接如圖2所示。

在調試時，可用參數P051選擇優化運行，P051=25時為電樞和勵磁預饋控制和電流調節器的優化（持續時間約40s），相關參數自動地被設定。P051=26，轉速調節器的優化運行（持續時間大約6s），相關參數自動地被設定。最高轉速的校準和可能的精密調整，在優化運行己經執行后，進行最高轉速的校準工作。優化運行不能對每種應用都提供最優結果，在某些情況下須要手動再優化。

3.4定位控制

為要保持冷床啟動及停止平穩。在速度調節器的給定前加上斜坡函數發生器進行濾波，給定隨時間連續變化的給定信號，達到平穩啟動的目的。同時為讓冷床準確無誤定位，把“使能”信號滯后給定零速的時間定為250Ms，并通過調整停機或工作抱閘參數P080=2，將抱閘設為工作抱閘，進一步進行定位控制。