IHI四輥壓延機驅動控制系統升級改造

吳云普

（賽輪集團股份有限公司，山東 青島 266555）

IHI四輥壓延機驅動控制系統升級改造

Upgrade of drive control system for four-roll calender

吳云普

（賽輪集團股份有限公司，山東 青島 266555）

主要介紹了利用AB廠家的PF753系列矢量控制變頻器，升級改造原RELIANCE廠家的GV3000矢量變頻器驅動控制系統，使得鋼絲壓延生產線的故障率大大降低，提高了生產的穩定性，保證了全公司生產計劃的順利執行。

ControlNet網絡；鋼絲壓延機；PF753矢量變頻器

鋼絲簾布壓延機在全鋼子午線輪胎生產中屬于重型高精度設備，是非常關鍵的半成品生產設備，主要生產胎體簾布和帶束層簾布，簾布半成品的精度直接影響全鋼子午線輪胎的輪胎質量，當時整個公司又只有一臺鋼絲簾布壓延機，其生產的穩定性直接影響全公司生產計劃的順利執行，本文主要闡述了我工廠對IHI公司的 S型四輥壓延機在驅動控制方面存在的設備問題，通過對驅動系統的升級改造，大大降低了壓延生產線的故障率，提高了設備的穩定性和生產的穩定性，同時提高半成品生產質量。

1 改造前四輥壓延機存在的問題

（1）故障率高：我公司IHI壓延生產線2003年投入使用，但是從2008年開始，其四輥壓延及冷卻、牽引、卷曲等八個驅動系統經常出現故障，據統計，從2008年到2013年驅動器發生故障損壞次數將近20次，特別是2011年五一檢修開產后出現的一次重大故障，持續維修時間達36 h，嚴重影響生產進度。

（2）備件難以補充：原使用驅動器為瑞恩（RELIANCE）變頻器，較為陳舊，變頻器內部器件特別是接觸器為廠家定做，國外也無法采購到，且此驅動器早已停產，廠家已被收購，備件采購極為困難，維修成本較高。

2 壓延機改進方案的確定

因為IHI壓延生產線進口時已采用了AB公司的PLC控制系統，目前使用的模塊也比較新，因此PLC和控制柜不需更換，這樣現場的改造周期短，投資比較少，花小錢辦大事。

采用AB公司的753系列變頻器，因為該變頻器是當前比較流行的變頻器，以后備件不成問題，并且該變頻有比較強的網絡特性，由于原系統為ControlNet通訊，此變頻器可以掛在ControlNet網絡上，便于通過網絡進行控制，縮短調試周期。

變頻器采用共直流母線的方式，對資源節約和系統控制上有較好的功效，所以采用AB的整流單元進行供電，以達到發電單元的電能被電動的電機消耗掉。在其中一臺55 kW的變頻器上配制動電阻，以消耗多余的電能，提高設備的運行穩定性，同時由于原系統中直流母線與變頻器件間無熔斷器曾導致大面積損壞變頻器故障發生，此次改造在每個變頻器與直流母線間都增加了熔斷器，進一步保護設備。

3 壓延驅動控制系統升級改造設計與實現

3.1 軟件版本升級，為設備通訊建立提供保證

原系統是二個ControlLogix5000機架的通訊，CPU為1756-L63，軟件的版本為13版，對于AB的PF753系列變頻器來講，它適合的ControlNet的網絡的軟件版本是19版以上，因此Drive機架的CPU版本必須升級到19版，而二個機架也是通過ControlNet進行通訊，必須為同一版本，因此Master的CPU版本也必須升級到19版，完成通訊，為控制程序的編寫提供保證，此項工作可以在正式改造前完成，不會占用實際改造時間。

3.2 驅動裝置拆、裝，改造前后圖紙功能核對與對接

首先需要將原RELIANCE變頻器及整流器拆除，重點是詳細記錄原控制線路的作用，便于與改造后驅動系統功能對點；其次是安裝新的驅動裝置及整流單元，要合理安排新裝元器件的位置布局，重點是驅動系統控制線路連接，最終具備設備通電條件。此項工作大約需要5人用時16~20 h。

3.3 硬件組態與控制程序編寫

系統硬件組態主要是利用RSNetworx軟件將PF753變頻器組態到ControlNet網絡中，同時在組態中刪除原GV3000變頻器，如圖1。

控制程序編寫，主要是原變頻器和新變頻器的網絡通訊字不一樣，因此程序中需要對相關聯鎖信號進行調整。

圖1 ControlNet 網絡硬件配置

3.4 設備單機和聯動調試

當PF753變頻器安裝完成后，進行線路檢查無誤后，即可通電進行調試，分為設備單動和聯動實驗。

單機調試，首先是拆除電機與減速箱連接后進行空載優化，觀察電機轉向及異響情況；然后連接減速箱帶動輥筒等負載進行優化，也叫慣量優化，主要觀察電機電流變化情況，最后利用單機設備的動作測試驗證與原驅動程序的邏輯控制對點工作。

聯動調試，首先是進行空負荷或輕載實驗，即利用丙綸墊布代替鋼絲簾布進行模擬試生產，觀察生產線整體動作是否正常以及速度匹配情況；然后進行負荷或重載實驗，即用實際鋼絲簾布進行試車生產，主要觀察各段張力是否符合工藝要求以及簾布大卷卷曲質量；最后進行連續性生產，跟蹤記錄工藝參數，確保半成品質量符合工藝要求，此項工作大約需要2~3天的時間。

保證簾布張力穩定。

壓延機生產的鋼絲簾布半成品質量要求非常嚴格，設備改造后在不改變原控制程序流程和操作習慣前提下，必須確保卷曲成品沒有喇叭口，出口張力及卷曲張力保持穩定，速度穩定。需要通過PLC程序控制和PF753矢量變頻器內部參數優化以及尋求合適的PI調節器參數來滿足速度與張力控制要求。

4 結束語

經過近兩年來的實際運行，壓延機沒有出現過變頻器故障，大大降低設備故障率，穩定了生產，提高了生產效率；并且改造用時相對較短，時間控制在5~7天。同時AB的PF753系列變頻器備件易采購，價格相對原驅動器低；由于改造不涉及原IHI廠家，售后和維護成本較低，因此壓延機驅動控制系統的成功改造，為其他輪胎廠類似設備進行技術升級改造提供了強有力地保證和技術支持。

(XS-02)

TQ330.493

1009-797X(2015)13-0051-02

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.13.015

吳云普（1982-），男，2007年畢業于青島科技大學自動化與電子工程學院自動化專業，現主要從事子午線輪胎生產設備維護和管理工作。

2015-04-13