西門子6RA70直流調速裝置在飛剪應用中的故障分析

陳宏濤 劉時江

廣東省寶鋼特鋼韶關有限公司軋鋼分廠

西門子6RA70直流調速裝置在飛剪應用中的故障分析

陳宏濤 劉時江

廣東省寶鋼特鋼韶關有限公司軋鋼分廠

隨著自動化水平的不斷提高，在實際生產應用過程中，勢必需要一些設備同步運行以組合成生產線，可以一次完成所有的加工工藝，以節約勞動力，提高生產效率，保證產品的質量。例如：造紙設備、布匹印染生產線、皮帶運輸機等。這些設備的共同點就是產品必須連續地經過所有設備，如果一臺設備不同步運行，產品就有可能被拉斷，從而被迫停止設備運行，嚴重的會導致巨大的損失。另外，還有一部分設備是單機控制，但是需要多個動力來進行拖動，而這多個動力之間必須保證同步運行。

西門子6RA70；直流調速裝置；應用故障

近年來，在我國，使用速度控制系統的應用日益廣泛；但即便如此，依然無法形成很大的氣候，外國企業還是占據了很大的市場份額。因此，為了提高我們國家的研究市場份額，并形成較大規模的應用氣候，我們就必須繼續努力，加強研究和應用，同時還要與國際上的大公司去進行比較。目前，直流調速采用的是機械化和通用流程的自動化，如電動機帶動軋機運轉、鉆探機械、啤酒生產線等自動化程度較高的方面。它不僅節省了時間，并用電腦作為一種調試工具，同時還可以做應用模擬系統，安全，周期短，見效快。

1 6RA70 控制系統組成及其原理

1.1 系統組成

電樞回路：其組成部分包括平波電抗器(利舊)、傳動裝置、交流阻熔吸收、直流快開組成。交流進線側裝有阻熔吸收電路，用于吸收變壓器合閘對傳動裝置的沖擊。直流側安裝直流快開DS14，用于完成直流側的保護。功率控制系統采用晶閘管元件組成三相全控橋反并聯整流系統。勵磁回路：進線斷路器、接觸器、熔斷器。功率控制系統采用半控橋控制系統。整體采用SIEMENS公司的6RA70系列數字控制系統，由于立矯電機為37kW，故我們采用的裝置最大電樞電流500A，勵磁25A。

1.2 控制原理

①硬接線：利用平矯裝置的模擬量輸出端子給立矯的模擬量輸入端子作為立矯的主速度給定，從而完成速度的一個設定點。②網絡控制：通過 DP 網將平矯和立矯同時連在一Profibus-Dp 網上，通過 s7-400 的 PLC 編寫程序以來實現網絡速度的給定與控制。

2 調速系統的分析與研究

2.1 改變電動機主磁通

如果用戶的終端設備功率保持不變，它的特點主要有：1)電機到達額定轉速時，若磁場減弱，速度就要加大，這時就要采用此方法進行調整，也就是它的弱磁性；2)速度調整時，就不改變控制電源，也不調節流經電樞的電流，那么最終設備獲得的功率也保持恒定值，這就是系統的恒功率特性。在日常工業現場的應用中，調試工程師一般都是要將這兩種方法結合起來使用的：當電機還沒有達到額定轉速時，我改變控制電源；當達到后，我如果還要繼續調整速度，那么就采用改變主磁通的方法來調速，讓速度繼續增加。當然了，弱磁速度調整法的調速余地也是比較小的。

2.2 雙閉環直流調速系統

根據分析，這個時候只要讓電流保持恒定最大值就可以滿足啟動條件了。換言之，系統若此時采用電流負反饋就能達到要求的效果。然而，，我在讓電流負反饋起作用的同時，希望速度負反饋不參與其中，也就是讓它們兩個既能同時存在又能在不同的階段發揮不同的功能，也就是我讓電流環的輸出作為給定給轉矩，到最后速度反饋回來給給定進行修正，從而逐步達到系統的要求，這與我們就引出了雙閉環調速系統的概念。根據結構簡圖可以看到，速度控制器的輸出作為電流控制器的輸入，然后使用電流控制器的輸出來達到對整流觸發裝置的控制。基于閉環結構可以看出，在里面的是電流調節環，稱為內圈；外面的是速度調整環，叫外圈，兩者一一環形包圍從而就構成了雙閉環調速系統。

2.3 啟動裝置

(1)選擇欲改變參數的參數號若需要，可通過按選擇鍵使之進入參數模式，這樣在7段顯示器上可以顯示出實際的參數號。通過按上升鍵或下降鍵來選擇需要的參數號，那么就會顯示出被選擇的參數號“Pxx”.(2)過按選擇鍵使之進入值模式，這樣便可顯示出當時參數值。(3)通過按上升鍵或下降鍵來改變參數值。(4)為了選擇下一個欲改變的參數或防止參數值意外的改變，可通過按選擇鍵使之進入參數模式。使用上升鍵或下降鍵并同時按選擇鍵，可使參數號的選擇或參數值的改變快十倍。對于某些重要的參數，這種加速的參數值的變化率在運行狀態(在線)時是不允許的，這些值只能慢慢地被改變。在“準備運行”狀態(離線)，所有參數值均能被迅速改變。

3 常見故障與日常維護

6RA70在實際應用過程中，經常出現的問題一般有：端子接線松動；主板、通訊板或者勵磁板被燒毀；風機電源缺相；外部電路故障保險被擊穿；編碼器故障；主回路欠電壓等。對應不同的故障和不同的報警信號，分別做相應不同的處理。正常情況下，軋線順利生產時，整流器參數已經在調試完畢并備份后，一般不需要重新進行調試。作為一名設備維護人員，在掌握設備的運行情況的基礎上，要做的更多的是總結設備的故障點。編碼器損壞；電纜故障，短路燒毀編碼器，或者電纜斷，編碼器缺少供電電源；編碼器未完全損壞而是丟失部分脈沖都會引起軋線生產的波動，從而傳動發出報警信號，直至停車。另外，在日常維護中還會出現插拔端子松動，接線松動，裝置風機故障直接跳閘，電機風機和柜頂風機故障報警。針對不同的報警，分別做出處理。

工業生產中不只是皮帶傳送機，還有很多需要同步運作的電機，而且也不止一兩個電機，有些高精密度的機器有幾十個甚至上百個小電機都需要進行同步。這種同步不但包括沒有直接連接的設備之間的簡單同步，還包括靠物料連接或機械裝置連接的設備之間的平均速度同步、比較復雜要求更高的瞬時速度同步和要求最高的通過PLC 進行控制的位置同步。

[1]鄧開連，吳慶彪，來磊，張名龍.直流串激調速的模糊控制仿真研究[J].工業儀表與自動化裝置，2010(2)：34-36，67.

[2]西門子.6RA70 系列全數字直流調速裝置使用說明 [Z].第 13版.2011.