棒材生產線電氣自動化系統技術升級與應用

唐致遠

摘要：宣鋼二鋼軋廠二棒材生產線是宣鋼公司淘汰落后產能，實現第二次跨越發展的重大技改工程。當前形勢下，生產指標越來越高，軋制節奏不斷提升，對工藝的要求也越來越高。因此，本文主要結合生產需求，解決生產過程中出現的電氣問題，研究了棒材生產線電氣自動化系統技術升級與應用，不斷優化電氣控制系統，以期達到降低設備故障率、提高生產效率，實現挖潛增效的目標。

關鍵詞：棒材生產線;電氣自動化;技術升級;技術應用

0? 引言

宣鋼二鋼軋廠二棒材生產線采用西門子S7-400PLC+S120傳動控制系統，在投產后，由于設備長時間高負荷運行，磨損程度較高，加之維護時間緊張，導致主軋機在高速運行時產生不同程度的振動，經常出現電機與減速機之間的連接銷斷裂的故障問題。通過對主軋機電機傳動參數及其PLC程序進行優化，確定主傳動PI環節參數及轉速調節器的工作閾值，進而消除該機架的振動，解決了全線主軋機在高速運行時的微弱振動，消除了軋機高速運行的振動隱患。

1? 總體思路

通過使用STARTER調試軟件及優化自動化PLC程序，重新對全線18架主電機進行參數優化，解決全線18架主電機高速運行時有不同程度振動的問題。

2? 技術實施方案

本文以第18架軋機為例進行分析。該機架隸屬于精軋機組的最后一架，主電機傳動裝置為Siemens S120，調試軟件為Starter。

2.1 通過使用STARTER調試軟件

在實際測量的基礎上，我們發現該軋機電機高速運轉時，主電機振動值過高，電機速度變化不穩定，電流曲線明顯不正常波動，主電機振動值達到了20mm/s2。經分析研究發現，整個系統動態特性與穩定性造成影響的參數，主要是速度調節器參數（如圖1所示）。于是，本文通過重新優化主電機速度調節器參數的方式，來解決該機架存在的問題。

具體實施的技術方案如下：

①脫開電機與減速機，電機空載優化。

②打開STARTER調試軟件，通過CP5711、DP電纜，連接工程師站與S120逆變裝置的CU，設定通訊接口為CP5711（PROFIBUS）<ACTIVE>，打開備份參數實現在線連接。

③打開參數列表“Expert list”，設定P1960=2;使能ON/OFF1并保持該位為1。變頻器自動優化結束后，P1960恢復為0。

④重新連接電機與減速機，電機帶載優化。

⑤設定P1960=4，使能ON/OFF1并保持該位為1。變頻器自動優化結束后，P1960恢復為0，自動優化任務全部結束。

⑥打開控制面板，雙擊Contor Panel，系統自動彈出圖2所示的畫面。

通過Contor Panel控制面板，首先獲取控制權，再通過使能整流單元、使能軸、設定速度等操作，讓電機速度逐漸升高，控制電機的啟停。

⑦啟動Trance功能，記錄電機的速度曲線，以此來掌握速度環的動態特性。其步驟是：首先在Trance功能下選擇相應的信號參數r60，然后設定速度、r61、實際速度、采樣時間、總時間長度、觸發條件，最后啟動Trance功能。如圖3所示。

⑧停止Trance功能，實際得到的速度運行曲線可在“Time diagraim”中查看，并據此得到速度環特性，如圖4所示。

⑨通過控制面板和Trance功能曲線，控制電機轉速變化（0～1200rpm），當電機轉速達到600rpm后，可以觀察到電機振動值增大，速度曲線特性較差。

⑩為使速度曲線特性提升，對速度調節器參數P1460和P1462，在手動條件下進行微調，如圖5所示。

{11}通過以上步驟，對速度環的速度調節器參數重新進行了優化，最終確定速度調節器參數為：P1460=40.62，P1462=60.32ms，在電機高速運轉時，測量振動值，降至2mm/s2左右（參見圖6），消除了電機振動。

{12}保存參數，執行Copy RAM to ROM。

2.2 重新優化PLC程序，解決軋機停車時存在的振蕩問題

①停止自動化運行，逆變器便不再運行，通過逆變器內的參數r2199.1來比較電機速度是否為零速，比較值被賦到參數P2080的bit10中，然后通過參數r2089.0讀取P2080中bit0-bit15的參數值，最后通過profibus-DP通訊協議將狀態字PZD1=r2089.1打包發送給自動化。

②自動化接收到狀態字1后，將其放在PLC程序的背景數據塊DB111中，DB111.DBX157.1讀取零速命令后延時6s，DB111.DBX516.3被賦值為0，然后通過DB111.DBW510作為控制字2發送給傳動裝置，逆變裝置通過參數r2093的bit9接收，將其賦給參數P856，這時P856=0，撤消逆變裝置轉速調節器使能，此時軋機完全停止。

經過分析，上述參數值并不是轉速調節器最優停止時間，遂將其由6s修改為3s，縮短轉速調節器的使能時間，電機停止后使轉速調節器在最短時間內失效，確定了該調節器的工作閾值，從而達到消除振蕩的目的。

此外，對于剩余17架軋機主電機有不同程度振動的問題，參考與第18架軋機相同的優化步驟，在此不多做贅述。

3? 結束語

此次技術升級在在國內同行業中技術水平較為先進，已在宣鋼其他棒材生產線得到應用和推廣。不僅大幅降低了設備故障率及噸鋼能耗，提高了成材率和生產效率，而且能夠適應更多品種鋼的軋制，具有良好的經濟效益與社會效益。同時，在國內同種行業同種設備情況下，提供了技術借鑒，具有廣泛的推廣前景。

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