軋輥加工機(jī)床控制系統(tǒng)及其故障處理實(shí)例

付博

摘 要：軋輥加工機(jī)床是專門用于加工軋輥的機(jī)床，是軋鋼生產(chǎn)線必不可少的輔助設(shè)備之一。軋輥加工機(jī)床控制系統(tǒng)同其他設(shè)備的控制系統(tǒng)一樣，在運(yùn)行使用過(guò)程中不可避免地要產(chǎn)生一些故障。本文介紹某鋼廠中型型鋼熱連軋生產(chǎn)線的軋輥加工機(jī)床的控制系統(tǒng)，以及詳細(xì)記錄闡述了某鋼廠中型型鋼熱連軋生產(chǎn)線的兩種軋輥加工機(jī)床控制系統(tǒng)的兩次維修實(shí)例，可為類似相關(guān)設(shè)備控制提供技術(shù)處理借鑒。

關(guān)鍵詞：軋輥加工機(jī)床 控制系統(tǒng) 故障處理

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2019）04（c）-0095-02

軋輥加工機(jī)床是專門用于加工軋輥的機(jī)床，是軋鋼生產(chǎn)線必不可少的輔助設(shè)備之一。軋輥加工機(jī)床電氣控制系統(tǒng)包括主軸旋轉(zhuǎn)電機(jī)及其控制系統(tǒng)和Z軸向走刀伺服電機(jī)及其控制系統(tǒng)，有些精度要求高的機(jī)床會(huì)加入X軸向走刀伺服電機(jī)及其控制系統(tǒng)。下面對(duì)某鋼廠中型型鋼熱連軋生產(chǎn)線的軋輥加工機(jī)床控制系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。

1 某鋼廠軋輥加工機(jī)床控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該鋼廠中型型鋼熱連軋生產(chǎn)線軋輥加工機(jī)床包括兩臺(tái)數(shù)控機(jī)床和若干臺(tái)普通機(jī)床。數(shù)控機(jī)床其控制系統(tǒng)采用西門子伺服驅(qū)動(dòng)器SIMODRIVE 611 控制X軸向伺服電機(jī)和Z軸向伺服電機(jī)，其操作面板為西門子SINUMERIK 802D PCU。主軸直流電機(jī)通過(guò)西門子6RA70 SIMOREG DC MASTER進(jìn)行控制調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速；該系統(tǒng)中，伺服611控制器作為伺服驅(qū)動(dòng)器的同時(shí)，還作為整個(gè)數(shù)控軋輥機(jī)床的核心控制單元，其通過(guò)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)分別與802D PCU操作面板和6RA70直流調(diào)速控制器連接進(jìn)行通訊。普通機(jī)床主軸直流電機(jī)采用西門子6RA70 SIMOREG DC MASTER進(jìn)行調(diào)速控制，軸向走刀伺服電機(jī)采用安川SGM-30ADA，通過(guò)西門子S7-200PLC進(jìn)行程序控制，使用PROFIBUS-DP進(jìn)行通訊。

2 數(shù)控軋輥機(jī)床故障處理實(shí)例

2.1 故障處理實(shí)例1

某年8月15日夜間數(shù)控機(jī)床在加工軋輥過(guò)程中多次自動(dòng)停車。

8月16日上午，電氣維修人員到現(xiàn)場(chǎng)觀察捕捉故障現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)機(jī)床橫向（Z軸）運(yùn)行一段時(shí)間后報(bào)故障，報(bào)故障停車多發(fā)生在加工軋輥過(guò)程中（其中只有一次在空轉(zhuǎn)時(shí)報(bào)故障停車）。西門子802D面板顯示報(bào)警內(nèi)容為380500↓Profibus-DP：驅(qū)動(dòng)Z1，代碼608數(shù)值0 時(shí)間1956628。更換802D編程器內(nèi)一個(gè)DP網(wǎng)頭，更換后故障仍然發(fā)生。上網(wǎng)查閱資料，伺服電機(jī)控制器（西門子SIMODRIVE 611裝置）報(bào)代碼為608故障為過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。

8月16日夜間，電氣維修人員對(duì)X軸和Z軸西門子611伺服控制器的逆變器進(jìn)行互換（倒換X軸和Z軸控制板，編碼器線路，主軸測(cè)速發(fā)電機(jī)線路和負(fù)荷線）互換后運(yùn)行X軸，一段時(shí)間后報(bào)故障，Z軸能夠正常運(yùn)行，排除611控制器故障。之后機(jī)械維修人員調(diào)整了Z軸絲杠間隙，對(duì)機(jī)械部分進(jìn)行潤(rùn)滑維護(hù)；電氣維修人員再次互換X軸和Z軸611控制器的逆變器。

8月17日上午，電氣維修人員試車發(fā)現(xiàn)Z軸伺服電機(jī)無(wú)法轉(zhuǎn)車，啟車后立即報(bào)608故障，摘開電機(jī)連接軸，電機(jī)出現(xiàn)振顫現(xiàn)象，仍然報(bào)608故障。互換裝置后，故障現(xiàn)象依舊，因此懷疑Z軸伺服電機(jī)有問(wèn)題。

8月18日，到相關(guān)技術(shù)部門對(duì)Z軸電機(jī)進(jìn)行檢查。8月21日，反饋信息為此伺服電機(jī)內(nèi)部有一插排松動(dòng)，現(xiàn)已修復(fù)，并可以正常轉(zhuǎn)車。安裝電機(jī)后，電機(jī)依然報(bào)608故障。

8月22日上午，電氣維修人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)故障排查，最后將Z軸伺服電機(jī)負(fù)荷線U相和W相進(jìn)行互換，Z軸伺服電機(jī)可正常運(yùn)行，將電機(jī)與絲杠連接好后可以正常加工軋輥，一直將故障發(fā)生前的軋輥加工完畢，未報(bào)故障。

實(shí)例1故障原因分析：

（1）最初機(jī)床橫向（Z軸）運(yùn)行一段時(shí)間后報(bào)608（過(guò)載）故障原因?yàn)椋╝）機(jī)械卡阻原因，現(xiàn)場(chǎng)維修廠家機(jī)械人員調(diào)整絲杠間隙并做了潤(rùn)滑維護(hù)；（2）伺服電機(jī)內(nèi)部插排松動(dòng)。

（2）伺服電機(jī)出現(xiàn)振顫，隨后報(bào)608（過(guò)載）故障原因?yàn)榛QX軸和Z軸611伺服控制器的逆變器時(shí)，將負(fù)荷線倒成反轉(zhuǎn)，引起系統(tǒng)故障。

實(shí)例1故障經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：

（1）802D和611控制器控制下的伺服電機(jī)倒負(fù)荷線要慎重，如果負(fù)荷線倒成反轉(zhuǎn)，可引起編碼器反饋與電機(jī)實(shí)際運(yùn)行方向不一致，電機(jī)出現(xiàn)振顫現(xiàn)象并報(bào)故障。

（2）伺服控制器出現(xiàn)608（過(guò)載）故障后，首先摘開電機(jī)連接軸，讓其空負(fù)荷運(yùn)行一段時(shí)間，這樣可直接判斷出機(jī)械故障或電氣故障。

2.2 故障處理實(shí)例2

某年11月13日，某普通機(jī)床主軸電機(jī)6RA70箱報(bào)F040故障，復(fù)位后試車又報(bào)故障，主軸無(wú)法轉(zhuǎn)車。11月14日，車間組織對(duì)機(jī)床故障進(jìn)行查找，更換CUD1板后，機(jī)床可正常運(yùn)行。11月15日，機(jī)床在線正常車輥。

第二年5月4日，普通軋輥機(jī)床走刀可正轉(zhuǎn)運(yùn)行無(wú)法反轉(zhuǎn)運(yùn)行，5月4日—5月7日對(duì)7#機(jī)床故障進(jìn)行了查找，對(duì)各線路、開關(guān)、繼電器、接觸器查找，未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)編碼器有兩顆線斷路，將線路焊接好后，走刀仍可正轉(zhuǎn)運(yùn)行無(wú)法反轉(zhuǎn)運(yùn)行。

5月8日至5月9日再次查找故障，用萬(wàn)用表測(cè)量走刀安川調(diào)速器（SGM-30ADA），線號(hào)為1222線路電壓不正常，對(duì)地測(cè)量為-7V（正常應(yīng)為0V）。繼續(xù)查找至70箱CUD1板，發(fā)現(xiàn)線號(hào)為1229線路對(duì)零線1222電壓為3V，對(duì)地測(cè)量正常為-10V（對(duì)零線1222測(cè)量應(yīng)為-10V）；線號(hào)為1220線路電壓對(duì)零線1222為23V（對(duì)零線1222測(cè)量應(yīng)為+10V）。將三條線路從CUD1板上摘開，測(cè)試線路所在端子，X175端子14對(duì)地電壓不正常為-7V，X174端子2、3電壓正常，電壓為（X174端子2上連接1229線路，端子3上連接1220線路；X175端子14上連接1222線路）。查看6RA70手冊(cè)，X175端子14和15為一個(gè)模擬量輸出通道，判斷此模擬量通道損壞，測(cè)量另一個(gè)備用模擬量輸出通道，與此通道一樣也發(fā)生損壞。之后更換前一年11月13日更換下的CUD1板，走刀可正常運(yùn)行，但主軸依舊無(wú)法正常運(yùn)行。將1222線路與地相接，走刀可正常運(yùn)行，機(jī)床具備正常工作條件，但主軸轉(zhuǎn)速表無(wú)法正常顯示。

5月10日更換CUD1板，機(jī)床可正常運(yùn)行，主軸轉(zhuǎn)速表顯示正常。

實(shí)例2故障原因分析：

此故障主要原因?yàn)闄C(jī)床70箱CUD1板模擬量輸出通道損壞引起，中間處理故障時(shí)還發(fā)現(xiàn)伺服電機(jī)編碼器線路開焊。70箱CUD1板兩個(gè)模擬量輸出為電流源4～20mA信號(hào)，X175端子14（1222線路）既是走刀調(diào)速器（SGM-30ADA）調(diào)速模擬量輸入±10V的零線，又是主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速表4～20mA輸出，故障原因主要為CUD1板模擬量輸出損壞，X175端子14帶有-7V電壓，±10V與其電位差偏差過(guò)大（電位差分別為23V和3V），走刀模擬量輸出不正確，引起反轉(zhuǎn)模擬量控制電壓出現(xiàn)正值（100%轉(zhuǎn)速應(yīng)為-10V），致使走刀伺服電機(jī)無(wú)法反轉(zhuǎn)。將1222線路與地相接后，X175端子14為0V，與±10V建立正確電位差，走刀伺服電機(jī)可正常運(yùn)行，但此時(shí)此模擬量通道徹底損壞X175端子14、15輸出不了4～20mA信號(hào)，主軸轉(zhuǎn)速表便無(wú)法正常顯示。

3 結(jié)語(yǔ)

軋輥加工機(jī)床控制系統(tǒng)同其他設(shè)備的控制系統(tǒng)一樣，在運(yùn)行使用過(guò)程中不可避免地要產(chǎn)生一些故障。本文詳細(xì)記錄闡述了某鋼廠中型型鋼熱連軋生產(chǎn)線的兩種軋輥加工機(jī)床控制系統(tǒng)的兩次維修實(shí)例，可為類似相關(guān)設(shè)備控制提供技術(shù)處理借鑒。

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