軋輥加工機床控制系統及其故障處理實例

付博

摘? ?要：軋輥加工機床是專門用于加工軋輥的機床，是軋鋼生產線必不可少的輔助設備之一。軋輥加工機床控制系統同其他設備的控制系統一樣，在運行使用過程中不可避免地要產生一些故障。本文介紹某鋼廠中型型鋼熱連軋生產線的軋輥加工機床的控制系統，以及詳細記錄闡述了某鋼廠中型型鋼熱連軋生產線的兩種軋輥加工機床控制系統的兩次維修實例，可為類似相關設備控制提供技術處理借鑒。

關鍵詞：軋輥加工機床? 控制系統? 故障處理

中圖分類號：TG659? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0095-02

軋輥加工機床是專門用于加工軋輥的機床，是軋鋼生產線必不可少的輔助設備之一。軋輥加工機床電氣控制系統包括主軸旋轉電機及其控制系統和Z軸向走刀伺服電機及其控制系統，有些精度要求高的機床會加入X軸向走刀伺服電機及其控制系統。下面對某鋼廠中型型鋼熱連軋生產線的軋輥加工機床控制系統進行說明。

1? 某鋼廠軋輥加工機床控制系統簡介

該鋼廠中型型鋼熱連軋生產線軋輥加工機床包括兩臺數控機床和若干臺普通機床。數控機床其控制系統采用西門子伺服驅動器SIMODRIVE 611 控制X軸向伺服電機和Z軸向伺服電機，其操作面板為西門子SINUMERIK 802D PCU。主軸直流電機通過西門子6RA70 SIMOREG DC MASTER進行控制調節主軸轉速;該系統中，伺服611控制器作為伺服驅動器的同時，還作為整個數控軋輥機床的核心控制單元，其通過PROFIBUS-DP網絡分別與802D PCU操作面板和6RA70直流調速控制器連接進行通訊。普通機床主軸直流電機采用西門子6RA70 SIMOREG DC MASTER進行調速控制，軸向走刀伺服電機采用安川SGM-30ADA，通過西門子S7-200PLC進行程序控制，使用PROFIBUS-DP進行通訊。

2? 數控軋輥機床故障處理實例

2.1 故障處理實例1

某年8月15日夜間數控機床在加工軋輥過程中多次自動停車。

8月16日上午，電氣維修人員到現場觀察捕捉故障現象，發現機床橫向（Z軸）運行一段時間后報故障，報故障停車多發生在加工軋輥過程中（其中只有一次在空轉時報故障停車）。西門子802D面板顯示報警內容為380500↓Profibus-DP：驅動Z1，代碼608數值0 時間1956628。更換802D編程器內一個DP網頭，更換后故障仍然發生。上網查閱資料，伺服電機控制器（西門子SIMODRIVE 611裝置）報代碼為608故障為過負荷運行。

8月16日夜間，電氣維修人員對X軸和Z軸西門子611伺服控制器的逆變器進行互換（倒換X軸和Z軸控制板，編碼器線路，主軸測速發電機線路和負荷線）互換后運行X軸，一段時間后報故障，Z軸能夠正常運行，排除611控制器故障。之后機械維修人員調整了Z軸絲杠間隙，對機械部分進行潤滑維護;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現Z軸伺服電機無法轉車，啟車后立即報608故障，摘開電機連接軸，電機出現振顫現象，仍然報608故障。互換裝置后，故障現象依舊，因此懷疑Z軸伺服電機有問題。

8月18日，到相關技術部門對Z軸電機進行檢查。8月21日，反饋信息為此伺服電機內部有一插排松動，現已修復，并可以正常轉車。安裝電機后，電機依然報608故障。

8月22日上午，電氣維修人員進行現場故障排查，最后將Z軸伺服電機負荷線U相和W相進行互換，Z軸伺服電機可正常運行，將電機與絲杠連接好后可以正常加工軋輥，一直將故障發生前的軋輥加工完畢，未報故障。

實例1故障原因分析：

（1）最初機床橫向（Z軸）運行一段時間后報608（過載）故障原因為（a）機械卡阻原因，現場維修廠家機械人員調整絲杠間隙并做了潤滑維護;（2）伺服電機內部插排松動。

（2）伺服電機出現振顫，隨后報608（過載）故障原因為互換X軸和Z軸611伺服控制器的逆變器時，將負荷線倒成反轉，引起系統故障。

實例1故障經驗總結：

（1）802D和611控制器控制下的伺服電機倒負荷線要慎重，如果負荷線倒成反轉，可引起編碼器反饋與電機實際運行方向不一致，電機出現振顫現象并報故障。

（2）伺服控制器出現608（過載）故障后，首先摘開電機連接軸，讓其空負荷運行一段時間，這樣可直接判斷出機械故障或電氣故障。

2.2 故障處理實例2

某年11月13日，某普通機床主軸電機6RA70箱報F040故障，復位后試車又報故障，主軸無法轉車。11月14日，車間組織對機床故障進行查找，更換CUD1板后，機床可正常運行。11月15日，機床在線正常車輥。

第二年5月4日，普通軋輥機床走刀可正轉運行無法反轉運行，5月4日—5月7日對7#機床故障進行了查找，對各線路、開關、繼電器、接觸器查找，未發現問題。對伺服電動機進行檢查，發現編碼器有兩顆線斷路，將線路焊接好后，走刀仍可正轉運行無法反轉運行。

5月8日至5月9日再次查找故障，用萬用表測量走刀安川調速器（SGM-30ADA），線號為1222線路電壓不正常，對地測量為-7V（正常應為0V）。繼續查找至70箱CUD1板，發現線號為1229線路對零線1222電壓為3V，對地測量正常為-10V（對零線1222測量應為-10V）;線號為1220線路電壓對零線1222為23V（對零線1222測量應為+10V）。將三條線路從CUD1板上摘開，測試線路所在端子，X175端子14對地電壓不正常為-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，X175端子14和15為一個模擬量輸出通道，判斷此模擬量通道損壞，測量另一個備用模擬量輸出通道，與此通道一樣也發生損壞。之后更換前一年11月13日更換下的CUD1板，走刀可正常運行，但主軸依舊無法正常運行。將1222線路與地相接，走刀可正常運行，機床具備正常工作條件，但主軸轉速表無法正常顯示。

5月10日更換CUD1板，機床可正常運行，主軸轉速表顯示正常。

實例2故障原因分析：

此故障主要原因為機床70箱CUD1板模擬量輸出通道損壞引起，中間處理故障時還發現伺服電機編碼器線路開焊。70箱CUD1板兩個模擬量輸出為電流源4～20mA信號，X175端子14（1222線路）既是走刀調速器（SGM-30ADA）調速模擬量輸入±10V的零線，又是主軸電機轉速表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與其電位差偏差過大（電位差分別為23V和3V），走刀模擬量輸出不正確，引起反轉模擬量控制電壓出現正值（100%轉速應為-10V），致使走刀伺服電機無法反轉。將1222線路與地相接后，X175端子14為0V，與±10V建立正確電位差，走刀伺服電機可正常運行，但此時此模擬量通道徹底損壞X175端子14、15輸出不了4～20mA信號，主軸轉速表便無法正常顯示。

3? 結語

軋輥加工機床控制系統同其他設備的控制系統一樣，在運行使用過程中不可避免地要產生一些故障。本文詳細記錄闡述了某鋼廠中型型鋼熱連軋生產線的兩種軋輥加工機床控制系統的兩次維修實例，可為類似相關設備控制提供技術處理借鑒。

參考文獻

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